湯胤琳，王 韌，吉小明

（1.港珠澳大橋珠海連接線管理中心，廣東珠海519030；2.廣東工業(yè)大學(xué)土木與交通工程學(xué)院，廣東廣州510000）

拱北隧道暗挖段預(yù)算補(bǔ)充定額編制

湯胤琳1，王 韌2*，吉小明2

（1.港珠澳大橋珠海連接線管理中心，廣東珠海519030；2.廣東工業(yè)大學(xué)土木與交通工程學(xué)院，廣東廣州510000）

隨著技術(shù)和設(shè)備的不斷進(jìn)步以及施工方法的不斷改進(jìn)，已有的定額成果在隧道施工中越來越不能滿足現(xiàn)實(shí)的需求.基于拱北隧道管幕凍結(jié)組合預(yù)加固工法下開挖預(yù)算定額的編制實(shí)踐，簡(jiǎn)要介紹了補(bǔ)充定額的編制過程以及相關(guān)問題，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)分析.

拱北隧道；管幕凍結(jié)法；定額編制

拱北隧道是港珠澳大橋的重要組成部分，是港珠澳大橋珠海連接線的關(guān)鍵控制性工程.隧道位于珠海市香洲區(qū)，毗鄰澳門，起點(diǎn)位于拱北灣海域，連接珠澳人工島之后的拱北灣大橋，終點(diǎn)位于廣東省公安邊防第五支隊(duì)茂盛圍管理區(qū).暗挖段以管幕凍結(jié)組合預(yù)加固法下穿拱北口岸，暗挖段長(zhǎng)255 m，隧道主體采用雙層雙向六車道，設(shè)計(jì)時(shí)速為 80 km/h［1］.

1 項(xiàng)目特點(diǎn)

暗挖段下穿環(huán)境保護(hù)要求極高，政治因素極為敏感的拱北海關(guān)，埋深僅6～7 m.暗挖段土層有填筑土、粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、中細(xì)沙、淤泥質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土、礫砂，具有軟弱、飽和含水、水量補(bǔ)給豐富、高壓縮性、高滲透性、承載力低等特點(diǎn)［2］.

（1）由于拱北隧道暗挖段開挖面大，開挖過程中采用臺(tái)階法開挖，從東西工作井分五層十四部相向開挖.暗挖段處于拱北海關(guān)下方，且隧道埋深較淺，周圍其他基礎(chǔ)，管線等設(shè)施情況復(fù)雜，眾多原因?qū)е麻_挖過程中不能采用火工爆破品.由于圍巖等級(jí)低，地理位置重要等因素，隧道開挖時(shí)支護(hù)的安全系數(shù)高，支護(hù)用量大.致使工作面狹小，只能采用小型挖掘機(jī)開挖.

（2）隧道采用管幕凍結(jié)組合預(yù)加固工法.由于使用凍結(jié)法，雖然圍巖等級(jí)很低，但在凍結(jié)的作用下凍土強(qiáng)度較高，在不使用爆破品的前提下開挖難度很大.由于使用管幕法，在對(duì)靠近管幕輪廓線部分的凍土進(jìn)行開挖時(shí)只能采用人工開挖，增加了開挖的難度.

（3）支護(hù)的預(yù)留安全系數(shù)高，導(dǎo)致支護(hù)施工時(shí)人工和材料的消耗量增大.

鑒于拱北隧道暗挖段施工的特殊環(huán)境和因素，基于以上特點(diǎn)，已有的定額成果不能適用于拱北隧道，需編制拱北隧道暗挖段預(yù)算補(bǔ)充定額（主要項(xiàng)目有：①土體注漿加固；②洞身開挖；③初期支護(hù)；④臨時(shí)鋼支撐；⑤二次襯砌）.

2 主要施工難點(diǎn)和編制定額需要考慮的問題

2.1 隧道開挖面特大

拱北隧道主體為雙層雙向六車道，開挖面積達(dá)到大于330 m2，結(jié)構(gòu)周長(zhǎng)65 m，開挖寬度為18.7 m，開挖高度為20.8 m.

2.2 開挖工作面小

由于開挖方法和支護(hù)要求，把工作面分為五臺(tái)階十四部.A臺(tái)階開挖高度約5.1 m，B、C、D臺(tái)階開挖高度約為3.8 m，E臺(tái)階開挖高度約4 m［2］.開挖過程中實(shí)際工作面狹窄，只能采用小型機(jī)械進(jìn)行開挖.

2.3 非爆破小機(jī)械開挖

根據(jù)對(duì)周邊建筑和管線的調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在隧道路線范圍內(nèi)電力、電信網(wǎng)絡(luò)眾多，給排水管道密布.同時(shí)隧道下穿拱北口岸，隧道對(duì)于沉降量和施工擾動(dòng)的控制嚴(yán)格，開挖過程中無法使用火工爆破品.又由于工作面小的原因?qū)е麓笮烷_挖機(jī)械無法進(jìn)場(chǎng)，只能使用小型機(jī)械，增加了施工難度.

2.4 超前支護(hù)對(duì)開挖工作的影響

拱北隧道采用管幕凍結(jié)組合預(yù)加固的施工方法，該預(yù)加固工法對(duì)開挖工作有著不利影響.由于凍結(jié)的作用使土體強(qiáng)度增加，導(dǎo)致掘進(jìn)速度下降.在靠近管幕部分只能采用人工開挖的方法，效率進(jìn)一步降低.

圖1 隧道橫斷面示意圖

3 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)測(cè)定及數(shù)據(jù)處理

3.1 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)測(cè)定

拱北隧道的開挖工作由東西工區(qū)分兩個(gè)施工隊(duì)伍采用非爆破小型機(jī)械開挖，定額測(cè)定小組在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行資料統(tǒng)計(jì)和相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄，現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)資料為編制拱北隧道暗挖段預(yù)算補(bǔ)充定額打下了良好的基礎(chǔ).

根據(jù)拱北隧道的特點(diǎn)和開挖過程中遇到的難點(diǎn)，預(yù)算補(bǔ)充定額洞身開挖的子目劃分為凍土區(qū)和非凍土區(qū).從記錄的數(shù)據(jù)和最后的結(jié)果來看，根據(jù)土體凍結(jié)程度進(jìn)行子目的劃分是合理的也是有必要的.考慮到東西區(qū)兩個(gè)不同施工隊(duì)伍以及各導(dǎo)洞的施工水平存在差異，在編制預(yù)算補(bǔ)充定額的時(shí)采用加權(quán)平均的方法進(jìn)行計(jì)算.

開挖過程中所需機(jī)械種類繁多，由于篇幅原因此處略去隧道開挖所需人工、機(jī)械數(shù)量統(tǒng)計(jì)表.

3.2 數(shù)據(jù)處理方法簡(jiǎn)介

本定額采用傳統(tǒng)簡(jiǎn)易測(cè)定法的改進(jìn)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)定.現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定樣本時(shí)，只需記錄工人完成某項(xiàng)工作的總工作時(shí)間，總工作時(shí)間包括工人手動(dòng)完成的工作和機(jī)械施工的工作時(shí)間，并記錄工人手動(dòng)工作時(shí)的損失時(shí)間.另外需要單獨(dú)測(cè)定機(jī)械施工的必須消耗時(shí)間和損失時(shí)間.用總的工作時(shí)間減去工人手動(dòng)工作的損失時(shí)間和機(jī)械施工的總時(shí)間，可以得到人工的必須消耗時(shí)間.人工必須消耗時(shí)間可用下式計(jì)算：

式中：T手——人工必須消耗時(shí)間；Tn——第n個(gè)工人的總工作時(shí)間；T＇手n——第n個(gè)工人工作的損失時(shí)間；Mn——第n臺(tái)機(jī)械的機(jī)上人數(shù)；T機(jī)n——第n臺(tái)機(jī)械的必須消耗時(shí)間；T＇機(jī)n——第n臺(tái)機(jī)械的損失時(shí)間；n——班組人數(shù)（包括人工手動(dòng)工作和機(jī)上總?cè)藬?shù)）［3］.

表1 隧道開挖數(shù)量統(tǒng)計(jì)

利用Excel軟件編制相應(yīng)的公式，樣本錄入后可直接輸出完成單位產(chǎn)量所消耗的人工和機(jī)械.

3.3 異常數(shù)據(jù)判定

1.格拉布斯準(zhǔn)則

設(shè) xi，x1≤x2≤x3≤x4≤···≤xn為定額原始數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定值.構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量：

式中，臨界值G(α，n)是由測(cè)定次數(shù)n和顯著性水平α共同確定的常數(shù)，可查表2、表3確定.若上式成立，則該測(cè)定值為異常值；反之，該測(cè)定值不屬于異常值，應(yīng)保留.

表2 格拉布斯準(zhǔn)則臨界值

表3 格拉布斯準(zhǔn)則臨界值

4 補(bǔ)充定額編制示例

現(xiàn)以洞身開挖中凍土部分的定額編制過程為例，簡(jiǎn)要敘述拱北隧道預(yù)算補(bǔ)充定額的編制方法.參考《公路工程預(yù)算定額》將預(yù)算補(bǔ)充定額的計(jì)量單位定為“100 m3”.工作內(nèi)容：準(zhǔn)備工作，炮機(jī)破土，找頂，出渣，休整，通風(fēng)，防塵，一般排水.

4.1 人工機(jī)械消耗量的計(jì)算方法

人工和機(jī)械的消耗量采用技術(shù)測(cè)定法進(jìn)行樣本采集，對(duì)采集的樣本進(jìn)行歸納處理，將不符合要求的樣本剔除，并規(guī)定符合要求的樣本數(shù)不少于8個(gè).

使用計(jì)算機(jī)軟件將樣本進(jìn)一步處理，可直接輸出各樣本的單位消耗量.樣本：西工區(qū)：36.600、33.000、13.533、14.692、13.491、12.628、12.300、12.375、15.749、14.220、10.742，共 11 個(gè)樣本；東工 區(qū)：26.200、26.400、22.900、22.400、33.200，共 5 個(gè)樣本.

采用格拉布斯準(zhǔn)則對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的定額原始數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值剔除.測(cè)定數(shù)列按從小到大的順序進(jìn)行排列：10.742、12.300、12.375、12.628、13.491、13.533、14.220、14.692、15.749、22.400、22.900、26.200、26.400、33.000、33.200、36.600，將數(shù)列中殘余誤差 v=xi-x一最大的測(cè)定值作為可以異常數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn).計(jì)算測(cè)定數(shù)列的算數(shù)平均值及標(biāo)準(zhǔn)差：

將x(16)=36.600作為可以異常值，計(jì)算統(tǒng)計(jì)量：

當(dāng)n=16，顯著性水平α取0.05時(shí)，查表2可得臨界值g0（16，0.05）=2.443.

將計(jì)算得出的統(tǒng)計(jì)量 g（16）與臨界值 g0（16，0.05）進(jìn)行比較，可得：g(16)=1.906 小于 g0（16，0.05）=2.443.

故可判別最大測(cè)定值36.600屬于合理值；對(duì)剩余的測(cè)定數(shù)列繼續(xù)進(jìn)行檢驗(yàn)，可知數(shù)列中無異常值，格拉布斯檢驗(yàn)結(jié)束.

由于兩個(gè)工區(qū)和各導(dǎo)洞施工情況不同，導(dǎo)致施工水平有差異，所以采用加權(quán)平均進(jìn)行消耗量的計(jì)算.

西工區(qū)定額人工消耗量=［36.600×38.87（不同導(dǎo)洞每延米的開挖工程數(shù)量）+33.000×34.5+13.533×18.03+14.692×18.03+13.491×20.74+12.628×20.74+12.300×19.96+12.375×19.96+15.749×16.16+14.220×16.16+10、742×25.35]/248.6×1.1（幅度差系數(shù)）=21.508（工日）.

東工區(qū)定額人工消耗量=（26.200×38.87+26.400×34.5+22.900×19.96+22.400×19.96+33.200×16.16）/129.45×1.1=28.636（工日）.

定額人工消耗量 =（21.508×115+28.636×140）/255=25.421（工日）.

同理，得可到機(jī)械的消耗量.

4.2 材料消耗量的計(jì)算方法

材料的消耗量主要通過現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行計(jì)算.

開挖凍土63393m3，測(cè)定炮釬的消耗量為62.336t.定額的炮釬消耗量=62.336/63 393×100×1.20（運(yùn)輸及操作損耗）=0.118 t.

計(jì)算定額基價(jià)：定額基價(jià)=25.421×49.2+……+23.07=21308.36元.同理可得出非凍土區(qū)的定額基價(jià).

4.3 補(bǔ)充預(yù)算定額成果

本定額僅適用于管幕凍結(jié)組合預(yù)加固法或類似工法下的非爆破小型機(jī)械開挖法施工的隧道.

表3 開挖定額成果

5 定額水平測(cè)算

將上述拱北隧道開挖補(bǔ)充定額與施工方投標(biāo)時(shí)所使用的計(jì)價(jià)定額進(jìn)行對(duì)比分析.基價(jià)對(duì)比見表4.

測(cè)算結(jié)果說明相比原預(yù)算定額凍土區(qū)開挖的增加幅度很大，非凍土區(qū)開挖的施工方法或工藝與投標(biāo)時(shí)考慮工法相同，后者對(duì)施工難度估計(jì)太高，使預(yù)計(jì)消耗比實(shí)際消耗高.綜合凍土區(qū)和非凍土區(qū)的總價(jià)與預(yù)算定額相比增加幅度較大，這也說明施工方投標(biāo)時(shí)所使用的計(jì)價(jià)定額與實(shí)際消耗有較大偏差.

表4 基價(jià)對(duì)比表

6 結(jié)語

以拱北隧道為依據(jù)，總結(jié)了在編制補(bǔ)充定額過程中的幾點(diǎn)體會(huì)，簡(jiǎn)要說明了編制的過程，探討了管幕凍結(jié)組合預(yù)加固工法下開挖部分的定額測(cè)算方法，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析比對(duì).希望可以為今后類似的工程項(xiàng)目以及其定額編制提供依據(jù)和參考.

［1］中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.拱北隧道暗挖段設(shè)計(jì)變更[Z].武漢:中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,2016.

［2］中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.拱北隧道施工圖設(shè)計(jì)[Z].武漢:中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,2013.

［3］吳楚雨，吉小明，林思能，等.拱北隧道頂管管幕法工程定額測(cè)定方法及應(yīng)用[J].鐵路工程造價(jià)管理，2015,30（4）：49-53.

［4］閔美仿，孫志，何金安.淺談海底隧道預(yù)算補(bǔ)充定額的編制[J].公路工程，2010,35（6）：107-109.

［5］高陜北.銑挖法與綜合機(jī)械化施工隧道定額編制[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2015（2）：26-28,64.

［6］JTG/TB06-02-2007，公路工程預(yù)算定額[S].

Supplementary Budget Quota Establishment of the Underground Excavation of Gongbei Tunnel

TANG Yin-lin1，WANG Ren2*，JI Xiao-ming2
（1.Management Center,Zhuhai Link Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge,Zhuhai 519030,Guangdong;2.Faculty of Civil and Transportation Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510000,Guangdong,China）

With the continuous improvement of technology,equipment and construction methods,the existing quota has become more and more unfulfilled in the tunnel construction.Based on the practice of Gongbei Tunnel pipe-roofing and freezing combination pre-reinforcement method under excavation budget quota,this paper briefly introduces the supplementary ration compilation process and related issues,and presents a comparative analysis of the results.

Gongbei tunnel；pipe-roofing and freezing method；quota establishment

U4-9

A

1007-5348（2017）09-0037-05

2017-06-08

湯胤琳（1990-）女、湖南湘潭人，港珠澳大橋珠海連接線管理中心工程師，碩士；研究方向：道路與橋梁工程.*通訊作者.

（責(zé)任編輯：李 婉）