劉濤

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司工經(jīng)院，湖北武漢 430063）

0 引言

《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》指出，到2025 年鐵路網(wǎng)規(guī)模達(dá)到17.5 萬km 左右，展望2030 年，基本實(shí)現(xiàn)內(nèi)外互聯(lián)互通、區(qū)際多路暢通、省會(huì)高鐵連通、地市快速通達(dá)、縣域基本覆蓋。隨著鐵路骨干網(wǎng)絡(luò)的逐漸建成，鐵路建設(shè)的主戰(zhàn)場(chǎng)逐步由省域向市域、城際鐵路轉(zhuǎn)移。盾構(gòu)法施工是一種全機(jī)械化施工方法，在不影響地面交通與設(shè)施、地下管線的同時(shí)，具有掘進(jìn)速度快、自動(dòng)化程度高、受氣候條件影響小等特點(diǎn)，在市域、城際鐵路建設(shè)中逐漸被推廣應(yīng)用[1]。本文聚焦已完成設(shè)計(jì)的鐵路盾構(gòu)隧道，對(duì)五個(gè)已批復(fù)項(xiàng)目盾構(gòu)隧道的明挖段情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)不同明挖法施工類型項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析。

1 盾構(gòu)隧道常見明挖區(qū)間類型及指標(biāo)模型

本文將盾構(gòu)隧道常見明挖區(qū)間分為三類，包括明挖敞開段、明挖暗埋段及工作井[2]。盾構(gòu)隧道與兩端地面一般采用一定坡度的敞開段和暗埋段進(jìn)行連接。明挖敞開段與明挖暗埋段的分界及長度一般由明挖工程所在地區(qū)的地形、周邊環(huán)境、覆土要求等因素確定，兩者規(guī)模的大小對(duì)投資影響較大。工作井是盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出地下的通道，分為始發(fā)井和接收井。始發(fā)井是盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的起點(diǎn)，給盾構(gòu)機(jī)吊裝入地、拼裝等提供工作面；接收井是盾構(gòu)機(jī)從盾構(gòu)隧道內(nèi)出來的地方，用于接收掘進(jìn)完成的盾構(gòu)機(jī)[3]。

不論明挖區(qū)間如何劃分，總體而言，其指標(biāo)均可分為主體結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩大類[4]。本文綜合三類明挖區(qū)間的特點(diǎn)，構(gòu)建了指標(biāo)模型，如表1 所示。

表1 盾構(gòu)隧道明挖法指標(biāo)模型

2 不同類型明挖法區(qū)間技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

本文選取了已批復(fù)的五個(gè)鐵路項(xiàng)目，對(duì)各項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按明挖敞開段、明挖暗埋段及工作井三個(gè)部分進(jìn)行分析。

2.1 明挖敞開段技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

通過選取ZJ 城際一期工程等五個(gè)鐵路項(xiàng)目，對(duì)其明挖敞開段區(qū)間延米數(shù)量和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表2 所示。

表2 五處隧道明挖敞開段技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表

為了進(jìn)一步詳細(xì)分析不同項(xiàng)目明挖敞開段技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，基于表1 所示“盾構(gòu)隧道明挖法指標(biāo)模型”，統(tǒng)計(jì)了明挖敞開段技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

總體而言，明挖段開挖指標(biāo)為384.7～2289 元/m3，造成此種差異的原因主要有兩點(diǎn)：一是部分項(xiàng)目工程數(shù)量未區(qū)分明挖敞開段和明挖暗埋段；二是不同項(xiàng)目編制期不同，導(dǎo)致料價(jià)水平差異較大，如2016 年以后項(xiàng)目指標(biāo)明顯高于2016 年以前的項(xiàng)目。

具體可見，在明挖敞開段區(qū)間，主體結(jié)構(gòu)投資占比超過總概算的50%，是敞開段投資中的關(guān)鍵組成部分。橫向?qū)Ρ雀黜?xiàng)目可見：ZJ 城際二期工程、GF 環(huán)線工程、PZ 支線工程三個(gè)項(xiàng)目由于專業(yè)數(shù)量未區(qū)分明挖敞開段和明挖暗埋段，所以其主體結(jié)構(gòu)投資占總投資比例稍低，約為22%～35%。各項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)每圬工方指標(biāo)相差不大，為1247～1843m3，差異主要受料價(jià)水平或結(jié)構(gòu)配筋率等因素影響。但是每延米隧道主體結(jié)構(gòu)所用圬工方數(shù)量差異巨大，主要是受不同盾構(gòu)隧道直徑、開挖橫截面積等因素影響。

明挖敞開段中圍護(hù)結(jié)構(gòu)部分投資占比僅次于主體結(jié)構(gòu)，其投資組成與設(shè)計(jì)施工工藝密切相關(guān)。目前常用的施工工藝有地下連續(xù)梁墻、鉆孔灌注樁、SMW工法樁等等。本文統(tǒng)計(jì)的五個(gè)盾構(gòu)隧道項(xiàng)目明挖敞開區(qū)間圍護(hù)結(jié)構(gòu)下各子項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均較為接近。具體分析可以得到：

第一，基坑開挖及回填約占總投資的5%～19%，如基坑開挖中沒有石方開挖及較大工程量的回填，該項(xiàng)投資一般不超過總投資的6%。

第二，鉆孔樁直徑通常采用0.8m、1.0m，其中0.8m 直徑鉆孔樁指標(biāo)約為1900 元/圬工方，1.0m 直徑鉆孔樁指標(biāo)約為2400 元/圬工方。

第三，地下連續(xù)墻是圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，其投資占圍護(hù)結(jié)構(gòu)投資的35%～60%，橫向?qū)Ρ榷?，統(tǒng)計(jì)的五個(gè)鐵路項(xiàng)目連續(xù)墻指標(biāo)為2500～2800元/圬工方。

第四，圍護(hù)結(jié)構(gòu)中冠梁、導(dǎo)墻等其他混凝土結(jié)構(gòu)每圬工方指標(biāo)均不高于連續(xù)墻指標(biāo)。

2.2 明挖暗埋段技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

對(duì)明挖暗埋段區(qū)間延米數(shù)量和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表3 所示。

表3 五處隧道明挖暗埋段技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表

基于表1 所示“盾構(gòu)隧道明挖法指標(biāo)模型”，統(tǒng)計(jì)了明挖暗埋段技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

總體而言，相比于明挖敞開段，在明挖暗埋段區(qū)間，主體結(jié)構(gòu)投資占比明顯降低，投資占比僅為總概算的30%左右。橫向?qū)Ρ雀黜?xiàng)目可見：ZJ 城際二期工程、GF 環(huán)線工程、PZ 支線工程三個(gè)項(xiàng)目雖然專業(yè)數(shù)量未區(qū)分明挖敞開段和明挖暗埋段，但其主體結(jié)構(gòu)投資占總投資比例與其他項(xiàng)目差異不大，約為25%～35%。各項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)每圬工方指標(biāo)相差不大，與明挖敞開段一致，為1247～1843m3，差異主要受料價(jià)水平或結(jié)構(gòu)配筋率等因素影響。但是每延米隧道主體結(jié)構(gòu)所用圬工方數(shù)量差異巨大，受隧道直徑、開挖橫截面積等影響較大，所以在投資文件編制過程中，應(yīng)充分對(duì)項(xiàng)目工程概況加以了解。

不同于明挖敞開段，明挖暗埋段中圍護(hù)結(jié)構(gòu)部分投資占比最大，統(tǒng)計(jì)的五個(gè)項(xiàng)目平均圍護(hù)結(jié)構(gòu)投資約占總投資的62%，最高達(dá)到了73%。明挖暗埋段圍護(hù)結(jié)構(gòu)包含內(nèi)容與明挖敞開段基本一致，其投資組成包括基坑開挖及回填鉆孔灌注樁、止水帷幕、連續(xù)墻、冠梁、導(dǎo)墻、水泥重力式擋墻、內(nèi)支撐等等。具體分析可以得到：

第一，基坑開挖及回填投資占比與明挖段類似，其約占總投資的7%～12%，如基坑開挖中沒有石方開挖及較大工程量的回填，該項(xiàng)投資一般不超過總投資的10%。

第二，鉆孔樁直徑通常采用0.8m、1.0m，其每圬工方指標(biāo)均略低于明挖段，普遍約低200 元/圬工方。

第三，明挖暗埋段中地下連續(xù)墻投資占比高于明挖敞開段中連續(xù)墻，但其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與明挖敞開段差別不大。

2.3 盾構(gòu)工作井技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

盾構(gòu)工作井是用于始發(fā)或接收盾構(gòu)機(jī)的重要結(jié)構(gòu)，常見的盾構(gòu)工作井為豎井結(jié)構(gòu)形式。對(duì)盾構(gòu)工作井延米數(shù)量和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表4 所示。

表4 五處盾構(gòu)隧道盾構(gòu)工作井技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表

基于表1 所示“盾構(gòu)隧道明挖法指標(biāo)模型”，統(tǒng)計(jì)了盾構(gòu)工作井技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

總體而言，工作井技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)大約為900～1300 元/m3，主體結(jié)構(gòu)投資占比僅為總概算的40%左右。各子項(xiàng)目內(nèi)容和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與明挖敞開段、暗埋段基本一致。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)部分投資占總投資超過50%，其投資組成包括基坑開挖及回填鉆孔灌注樁、止水帷幕、連續(xù)墻、冠梁、三軸攪拌樁等等，相比于暗埋段，多出了豎井提升等內(nèi)容。五個(gè)盾構(gòu)隧道項(xiàng)目中按圬工方、t 單位統(tǒng)計(jì)的各部分內(nèi)容技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差異較小，但止水帷幕等部分指標(biāo)差異巨大，投資文件編制時(shí)需要特別注意。

3 結(jié)論

第一，通過對(duì)以上指標(biāo)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)在隧道明挖敞開段、明挖暗埋段、工作井總費(fèi)用中占比合計(jì)達(dá)90%以上，是影響隧道明挖敞開段、明挖暗埋段、工作井指標(biāo)的主要因素。

因此，在鐵路盾構(gòu)隧道明挖法施工中，對(duì)主體結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行合理分析，是確定隧道明挖敞開段、明挖暗埋段及工作井指標(biāo)的關(guān)鍵。

第二，主體結(jié)構(gòu)數(shù)量主要與隧道長度、斷面尺寸等因素相關(guān)，數(shù)量相對(duì)可控，一般主體結(jié)構(gòu)綜合指標(biāo)約為1479～2350 元/圬工方，水下隧道因?yàn)榉浪胧┰鰪?qiáng)，主體結(jié)構(gòu)綜合指標(biāo)可達(dá)3000 元/圬工方。指標(biāo)偏差主要受材料價(jià)格、配筋數(shù)量以及防水措施等影響，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目情況綜合分析，選擇合適的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

第三，圍護(hù)結(jié)構(gòu)由于不同隧道的地質(zhì)條件不同，采用的防護(hù)措施也各有不同，且受隧道埋深、斷面尺寸以及土石比例等因素影響，指標(biāo)差異較大。依據(jù)投資占比分析，在對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行估算之后，可按比例對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)數(shù)量進(jìn)行估算。比如明挖敞開段主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)可按比例1.65∶1 進(jìn)行投資分析，明挖暗埋段主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)可按比例1∶1.64 進(jìn)行投資分析，工作井主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)可按比例1∶1 進(jìn)行投資分析。

綜上所述，在對(duì)鐵路項(xiàng)目盾構(gòu)隧道明挖敞開段、明挖暗埋段及工作井進(jìn)行投資估算時(shí)，不能只按照隧道長度進(jìn)行分析，應(yīng)對(duì)明挖敞開段、明挖暗埋段以及工作井的指標(biāo)進(jìn)行區(qū)分，綜合考慮隧道的埋深、斷面尺寸、防水要求等因素，在統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，合理確定技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。