盾构法隧道施工技术经济分析

盾构法隧道施工技术经济分析

戴怀检

国家开发银行江西省分行江西省南昌市330000

摘要：隧道暗挖盾构法施工中产生的费用在工程造价中占据了很大的成分，而且产生的费用往往具有不确定性，一部分是由于地质因素造成，一部分是由于地表因素和地下管线因素造成。因此，情况不确定的前提下，盾构法施工的造价控制是有一定的难度的。本文结合实际案例工程隧道施工中采用盾构法进行暗挖施工的技术进行阐述，围绕技术施工中产生的费用组成进行分析，提出对盾构法技术施工进行造价编制，采用造价控制的方法达到隧道施工区间的经济性目的。

关键词：盾构法；隧道施工；经济分析

随着经济建设规模的不断扩大，进行隧道施工的项目数量增多，这是经济快速增长的体现。进行隧道施工技术难度较大，工期较长，要在保证质量的同时节约投资费用，就要进行施工过程的造价控制，尤其是在一些新型技术应用上，应重点研究技术施工的经济性，例如隧道施工技术之一盾构法，由于这项施工技术具有安全可靠、造价较少的特点，因此在隧道施工中较常运用。

1、工程概述

该隧道工程为左右两洞施工，左洞长620m，,桩号为ZK30+150-ZK30+770；右洞长617.7m，桩号为：K30+167.3-K30+785。隧址场地地貌类型为剥蚀构造低山丘陵地貌，地表剥蚀较强烈，山顶最大高程为390.2m；隧道洞门仰坡自然坡度约15～25°，坪上端洞门仰坡自然坡度约25～40°。隧道山体表面多发育茅草和少量灌木。隧道下端洞门和上端洞门附近均无通行条件较好的道路，交通条件较差。隧址区地层为第四系覆盖层和泥盆系上统佘田桥组泥灰岩。根据上述情况进行了工程地质勘测和水文地质的研究，最终确定使用盾构法进行施工，材料包括泥水盾构和土压平衡盾构。前者具有很好地控制地层稳定性的特点，需要使用较多的辅助设备，占地面积大且耗费的资金较多，后者能够节省设备材料费用，对周边环境没有较大影响，在技术经济上具有很好的优越性。因此，进行隧道施工的时候，将其定为首选的技术施工方案。在进行施工的时候，根据不同的施工情况设置了不同的排土力式以及开挖面的稳定装置，采用了不同的土压平衡盾构施工方案，无论是砂卵石还是松散黏土图层，都进行了稳定的挖掘，地面没有发生明显变形，施工质量得到了保证。

2、盾构法施工技术概述

2.1经过对区间隧道的地质资料、隧道埋深、地下管线等进行的勘测，发现地下的沉降明显，管线较为复杂，采用明挖法不适合，而且由于地下水发育较成熟，致使围岩的稳定性收到了影响，采用矿山法进行施工，工期会变得较长，影响交付使用。最终确定了暗挖盾构法。这种方法能够保证洞体稳定，施工速度加快，特别是在软土地段进行施工，对周边的环境影响较小，稳定安全性加强[1]。

2.2进行盾构法施工，整体施工工序是：施工准备，管片预制、盾构掘进、管片拼装和接缝、注浆后进行加固并监测，最后运输土石方，盾构专场、过站，解体吊出。

在施工中，对于各个工序要求技术精湛，精度高。盾构法的施工的起始端和终止端各有一个工作井，起始端的被称为盾构始发井，终止端的被称为到达井。依靠千斤顶的推力，盾构法施工的时候，盾构机安装在工作井的后壁上，已拼装好的衬砌环，在墙壁的开孔部分推出，形成出洞，沿着设计轴线，盾构进行掘进，掘进的归集沿着地层进行，掘进的过程中不断有衬砌管片出图，背后的空隙采用注浆的方式，放置固定衬砌环位置移动。进入终端工作井后，盾构机进行拆除。经过整体的盾构技术施工后，对于费用进行了核算，发现工作井建造的费用得到了省略，在投资上节省了大量的资金[2]。

3、盾构法施工费用分析

采用盾构法技术，施工费用经过造价的分析，发现该技术经过施工组织和设计，根据其结构特点可以分为五个部分的费用，第一是盾构机的设备费用，第二是掘进费用，第三是管片费用，第四是洞口加固费用，第五是联络通道以及竖井的费用。

盾构机的井下组装就位，意味着车架吊入了井底，车架上的安装设备、水电气管等，与盾构连接，可以进行施工了。经过在洞口的吊出井的吊出之后，竖井内进行了拆除吊出等施工环节。这个过程产生了盾构机的相关的费用，包括运输费、安装费、拆除费、转场费用、设备摊销费等。根据施工工艺以及工程定额进行花费，整体的盾构法施工的费用也可以分为负环段掘进、出洞段掘进、正常段掘进、进洞段掘进四个组成部分。管片费包含了预制、运输、接缝、拼装费用[3]。

4、盾构法施工经济分析

4.1工程造价上，盾构机产生的费用，从设备本身算起，一台盾构机的费用在三千万到六千万之间不等，整个隧道工程的总造价的四分之一都被盾构机的设备使用费占据了。因此，盾构机的设备价格对于工程整体造价来说占据了四分之一。进行盾构机的选择取决于隧道的地层，地层的强度高，则需要盾构机的刀盘的强度、刚度和主轴承的抗扭强度也要高，因此，相应的费用就会增加。采用一次性摊销的方式将盾构机的制造费用摊销到工程项目中，必须要依据盾构机的使用寿命和运行里程来进行。由于土压平衡盾构机的掘进，主要是依靠刀具进行岩体的切削的，刀具的价格较高且属于易耗品，在工程造价中的分量是较大的，因此，进行盾构机的选择，要依据地层，而造价受到刀具的选择的影响，这是隧道工程采用盾构法技术施工中造价核算要应对的客观问题。

盾构机在地层中，掘进速度也会对工程造价产生影响，根据盾构机的掘进速度，盾构机掘进中消耗的人工费、机械费也会出现差异。根据施工经验来看，盾构机保持正常的掘进速度，一般是4.8米每小时，但是在强风化岩层和中风化岩层、微风化岩层中，速度会有差异，越是掘进速度低的，工程造价就越低。

由于地层的特殊性，也会对掘进进程中的工程造价产生影响，例如隧道掘进中如果遇到溶洞，由于溶洞多为石灰岩地层，因此必须要采用注浆填充的技术进行施工前的准备，这种施工措施会导致盾构机吹按刀盘卡的问题，造成切割停滞。如果遇到大直径的孤石，掘进就不得不停止，造成工人窝工和机械停台的问题。时间越长，浪费的费用就越大。

还有管片对于工程造价的影响，钢筋混凝土管片在暗挖隧道盾构法技术施工中起到了支撑土体的作用。管片的宽度不同，影响隧道工程的造价也有不同，例如管片的厚度有多种，采用的防水材料也不同，带来不同数量的螺栓处理要求，按照不同厚度的管片进行混凝土的用量的计算，造价会相差很大。

地面建筑物对于隧道工程造价的影响，主要是来自于建筑物的基础部分，在隧道施工前进行桩基托换，如果地质条件较差，盾构机通过的时候可能就会影响建筑物的基础部分，必须采用加固处理的方式，这样做的代价就是增加工程造价[4]。例如进行进出洞洞口的加固，联络通道的施工等，由于联络通道一般与排水泵房合建，上方会有道路或者房屋，因此加固费用必然要增加。

5、结束语

隧道采用盾构法进行施工，受到地质因素、钻探方式等影响，会对工程造价带来不确定因素，因此，进行盾构法的施工造价控制，必须采用物探的方法进行造价的预算，在设计阶段就进行造价的控制，对盾构机类型、钢筋混凝土管片的规格等进行造价编制，完善施工方案，通过进行的策划和部署，将盾构法施工经济技术合理性予以提高。

参考文献：

[1]韩鹏辉.盾构管片厂技术经济分析[J].山西建筑,2013,39(17):224-225.

[2]杨长维,程盼盼.北京砂卵石地层盾构机选型与设计[J].工程建设与设计,2016,(1):94-96.

[3]徐涛.多因素耦合作用下的水下隧道盾构施工安全风险控制研究[D].重庆交通大学,2016.

[4]李荣贵.隧道盾构法施工中的测量技术[J].建筑工程技术与设计,2017,(14):436-436.