市政小型盾構隧道關鍵節點造價控制研究

文／胡新亮、徐原文、鐘翰虎 長沙市公共工程建設中心 湖南長沙 410007

近年來，盾構法作為隧道工程的主流工藝，在城市軌道交通工程中應用廣泛，隨著國內城軌的快速興起，盾構從裝備到結構理論再到施工運維，都有了突飛猛進的發展[1]。2011-2018年全國對城市軌道的投資隨著城市軌道建設的不斷增長，年總投資額從1628 億元增長至5470 億元，增長236%，且未來仍有一定的增長趨勢[2]。隨著國內城市軌道年總投資額的不斷增長，且盾構生產80%左右為小直徑盾構（φ ≤5m）[3]，城軌附屬配套供電工程采用小直徑盾構電力隧道的情況日益增多，小直徑盾構在市政各類工程中具有廣闊的應用價值及發展前景。

目前，國內對于盾構造價的相關研究較少，已有的盾構造價研究主要涉及盾構區間的造價構成、影響因素、經濟指標[4]、盾構機攤銷費用[5]及各省市定額對比分析[6]等，對于盾構穿越不同類型關鍵節點區間（各類風險源影響下的不利條件）較正常掘進段的水平差異研究近趨于無。茲結合湖南省某小直徑盾構電力隧道項目，以實測數據資料為依據，開展小直徑盾構穿越不同類型關鍵節點區間造價控制研究，量化不同關鍵節點類型對盾構造價的影響，并歸納總結相關造價控制建議及設計施工技術經驗，為在后類似小直徑盾構項目的順利建設和投資控制的合理確定提供可靠的數據參考及經驗指導，具有十分重要的理論價值及現實意義。

1、研究區概況

經長期全過程現場跟蹤測算，茲選取湖南省某小型盾構隧道為研究對象，對該小型盾構隧道的關鍵節點（各不利條件），如小轉彎、下穿高架橋墩、下穿民房區間、下穿地鐵區間、下穿高壓鐵塔、下穿瀏陽河，進行造價控制分析研究。某小型盾構隧道全程設置3 個盾構井和8 個電纜出線井，管線全長約5836.318m，其中南線3025.176m，北線2811.142m，隧道內徑3.6m，外徑4.1m。盾構沿線地層較為復雜，主要為礫巖（50.88%）、泥質粉砂巖（18.37%）、卵石（18.12%）等，共計8種不同地質結構類型。盾構全線下穿各類型關鍵節點共計47 處，其中：小轉彎20 處、民房區間3 處、高架橋墩8處、地鐵區間12 處、高壓鐵塔3 處、瀏陽河1 處。

圖1 盾構隧道地質剖面(南線)

2、數據來源

數據資料來源于某小型盾構電力隧道現場跟蹤實測及實際調研。其中，人工耗時、機械臺班主要來源于現場實測；材料消耗主要依據項目部倉庫記錄及現場實測；勞務組織情況摸底于勞務班組，并結合參考市場調研水平；材料、機械設備價格主要依據項目部購買或租賃單價（適當考慮攤銷次數），并參考人材機庫價格及市場調研水平綜合取定。材料、機械清單根據各省軌道定額“正常段掘進子目”，并根據項目現場實際情況予以調整。

3、關鍵節點造價水平分析

3.1 分析原則及方法

3.1.1 人工費分析

人工費主要包含掘進班費用、測量班費用，維保班及機上人工費均計入機械費中。區間人工費具體分析計算方法如下：

班組出勤班次根據掘進區間全過程跟蹤記錄天數按早晚2 個班制（24h）計取；區間掘進班、測量班人工費根據班組人員月工資費用折算，其中掘進班考慮每班1h 正常清淤時間，并根據正常掘進占總掘進時間占比，剔除非正常掘進因素影響。目前盾構勞務管理模式基本為勞務分包，由具備相應資質的勞務分包單位承包，考慮其合理的管理費及利潤，最終折計得盾構區間每延米人工費。

班組出勤班次=區間掘進天數＊2 班

C 掘=掘進班單班費用＊出勤班次＊1.083＊n%

C 測=測量班月工資＊總工期/隧道總長度＊區間長度

區間人工費=（C 掘+C 測）＊（1+29.86%+7%）

區間延米人工費=區間人工費/區間長度

式中：C 掘為區間掘進班費用；C 測為區間測量班費用；1.083 為清淤系數，按每班1h 計；n%為正常掘進占總掘進時間占比；29.86%為管理費；7%為利潤。

3.1.2 材料費分析

材料費主要包含盾構刀具費、各類油脂、管片連接螺栓、電纜及其他材料費。盾構刀具費根據總換刀費用綜合地質情況考慮，材料費與正常段的主要區別在于各類油脂，其余材料基本與正常段保持一致。

3.1.3 機械費分析

機械費主要包含盾構機、電瓶車組、門式起重機及其他機械費，與正常段的主要區別在于盾構機，龍門吊存在一定影響，其余機械基本與正常段保持一致。

3.2 分析結果

根據以上分析方法，對正常段、小轉彎、下側穿建構筑物、下側穿地鐵、下穿瀏陽河關鍵節點進行統計測算，可得出“關鍵節點與正常段掘進費用對比表”，如表1所示。

表1 關鍵節點與正常段掘進費用對比表

4、關鍵節點造價控制要點

4.1 采用專業素質較強的施工團隊

通過對某電力隧道項目全線所有關鍵節點的人工耗時進行統計分析，計算1 個盾構班組（正常為18 人）掘進、拼裝1m 所需總用時，得到圖2 某電力隧道人工耗時指標圖。由圖分析可知，部分段指標較為異常，工期延誤較為嚴重，主要原因在于清理隧道、補漏注漿、機械損壞維修等非正常停機過多所致。

圖2 某電力隧道人工耗時指標圖

盾構機掘進、管片拼裝、注漿、出渣等各環節聯系緊密，系為一個完整的循環系統，某一環節出現問題，往往導致整個系統無法正常運行，致使整體工期延誤。專業素質不夠的施工團隊在應對關鍵節點、復雜地層、正規操作保養機械等方面均有所欠缺，出現問題后往往導致長時間停機停工。采用專業素質較強的施工團隊，能夠從施工組織管理及實際施工操作等方面有效減少此類非正常原因導致的停工延誤，從而大大減少不必要的人工及機械費用支出，保證工程按期順利推進完成。

4.2 盾構機臺班降效

通過對某電力隧道項目全過程駐場跟蹤測算，實時記錄各關鍵節點區間盾構機掘進的真實施工情況，再對其機械工作時間消耗予以分類整理，去除掉其中不合理的損失時間，如長時間盾構維保停工、洞內清淤、工人遲到早退等，考慮正常維保及清淤等工作時間，按正常每班1h 清淤+1h日常維護，每周集中維保24h 計，進而得到盾構機必須消耗的時間。針對各關鍵節點區間及正常段盾構機必須消耗時間進行對比分析，從而得出表2 關鍵節點與正常段盾構機臺班消耗及降效表。

表2 關鍵節點與正常段盾構機臺班消耗及降效表

不同類型關鍵節點其盾構機臺班降效系數不同，綜合考慮大致在6%左右。針對關鍵節點盾構機臺班降效，可從以下幾方面采取措施予以預防控制：1.正式穿越前對所有施工人員進行技術交底；對基礎等建構筑物進行必要的補探，對巖溶地區加密鉆探，確定建構筑物、巖溶與隧道的相對位置關系。2.掘進過程中合理設定土壓力平衡值，控制土倉壓力，使土倉壓力在靜止土壓力和被動土壓力之間，以避免欠挖和超挖；嚴格控制和調整推進速度，加密、加勤測量，減小軸線誤差，盡量避免大糾偏；根據地質情況和線路走向趨勢，復核調整盾構備姿態；加強對盾構機的日常及定期維修保養。

4.3 控制盾構過井費用

盾構過井作為電力隧道盾構掘進過程中多次經過的關鍵節點，首先需明確實際施工是“先隧后井”還是“先井后隧”，若為“先隧后井”，則無中間段盾構過井費用，僅有盾構始發及接收費用。盾構過井方式常規采用盾構基座過井；根據地質情況及井端頭注漿加固效果，可考慮采用鋼套筒過井；回填過井雖可縮短工期，但可能影響主體結構質量，安全風險較大，且對端頭加固質量要求較高，分層破洞門時透水風險較大，工序轉換較多，施工組織難度較大，一般不建議采用[7]。

小型盾構過井不同于地鐵過站，其實際施工作業面小，無法按照地鐵過站方式進行施工組織，且針對砂卵石富水地層，如井端頭注漿加固效果不佳，常規盾構基座過井方式并不可取，需采用鋼套筒，會導致費用大大增加，但可根據項目具體情況，合理確定需采用鋼套筒的長度，以此控制并降低鋼套筒過井成本。

結語：

本文結合湖南某小型盾構電力隧道工程，在大量的基礎數據采集統計及廣泛的調研工作基礎上，對小直徑盾構關鍵節點區間與正常段造價水平進行了分析，并針對關鍵節點的造價控制要點進行了較為詳細的闡述，得出的結論有：（1）對比正常段掘進，不同類型關鍵節點區間費用均有所上升，比例系數介于1.04-1.08 之間；（2）采用專業素質較強的施工團隊，能夠從施工組織管理及實際施工操作等方面有效減少非正常原因導致的停工延誤，從而大大減少不必要的人工及機械費用支出；（3）不同類型關鍵節點其盾構機臺班降效系數不同，綜合考慮大致在6%左右。（4）盾構過井方式常規建議采用盾構基座，鋼套筒視地質情況及注漿加固效果采用，回填過井一般不建議采用。本文從實際出發，對小直徑盾構隧道關鍵節點造價水平及控制要點開展了相關研究工作，旨在為在后國內類似小直徑盾構隧道關鍵節點有關造價工作提供可靠的參考依據及借鑒。