城市轨道交通盾构隧道施工成本控制

摘要:本文作者介绍了隧道盾构法施工成本概念及主要影响因素，提出了降低隧道盾构法施工成本的技术措施，阐述了降低隧道盾构法施工成本的管理措施，供同行参考。

关键词: 城市；轨道交通；盾构隧道；施工；成本控制

中图分类号：F291.1 文献标识码：A 文章编号：

在现代城市建设中,地下空间的开发利用已成为一个重要的组成部分。而盾构法隧道,由于其先进的施工工艺和不断完善的施工技术,使得其在城市地下空间的开发中取得了巨大的成功,并被越来越多地应用于城市地铁等隧道工程建设中。在我国的各大主要城市,如上海、北京、深圳、广州和南京等地,已建和在建的地铁隧道大都采用盾构法施工。但是,一方面伴随着各主要城市为解决制约城市经济发展的交通瓶颈问题,对发展地下轨道交通有着较大的需求,另一方面,采用盾构法施工的隧道,从工程造价上来看是非常昂贵的,这在一定程度上制约了城市地下空间的开发和利用。

1 隧道盾构法施工成本概念及主要影响因素

1.1 隧道盾构法施工成本的涵义

隧道盾构法施工成本是指建筑施工企业以工程项目为成本核算对象,在施工过程中所耗费的全部生产费用的总和。

1.2 隧道盾构法施工成本的构成及影响因素按成本的经济性,项目的成本由直接和间接成本两部分构成。直接成本:施工过程中,耗费构成的工程实体,或有助于形成工程的各项支出,包括人工费、材料费、机械使用费和其他直接费。间接费用:企业内部各工程项目部为组织和管理工程施工所发生的全部支出,包括:

1.2.1 管理人员的工资、奖金及福利；

1.2.2 工程项目部所使用的固定资产折旧费及修理、物料消耗和低值易耗品费用；

1.2.3 工程项目部的水电取暖费、办公费、差旅费及其他费用等。

表1是对2011年中、日两国盾构隧道建设成本的构成分析,从中我们可以看出各主要项目在整个隧道建设成本中所占的比例。并且,还可发现构成费用的主体主要有这几大项:管片衬砌、机器设备、废土运输处理及竖井建造的防护费用。因此,本文对成本缩减研究的重点也在于此。

表12011年中日两国盾构隧道各项成本费用构成

影响隧道盾构法施工成本的因素有技术措施和管理措施两方面。技术措施包括:设计方法合理与否、施工材料的选用、施工机械的选择、工期、成本管理及其他方面等。施工管理措施包括成本管理、进度管理、质量管理和施工管理等。本文主要从以上几项技术措施和成本管理等方面来进行探讨。

2 降低隧道盾构法施工成本的技术措施

就技术措施方面,本文主要是以盾构隧道法施工的各项成本费用构成为出发点而进行分析研究的,如表1。表1为盾构隧道法施工的各项成本费用构成在项目施工中所占的比例,从表1可以看出,各主要项目在整个隧道建设成本中所占比例的大小,并且还可发现构成费用的主体有:管片衬砌、机器设备、废土运输处理及竖井建造的防护费用。

表1盾构隧道各项成本费用构成

2.1 降低管片和二次衬砌成本的措施

2.1.1 合理的设计方法

盾构隧道的设计主要是针对管片和衬砌的设计。国内外关于管片设计方法有很多,目前一般用以下四种方法:a.惯用法,是将管片环作为刚度均匀的环来考虑,此法不考虑管片接头部分的弯曲刚度下降,管片环和管片主截面具有同样刚度、并且弯曲刚度均匀；b.修正惯用法,也是将管片环考虑为弯曲刚度均匀的环,但考虑了管片接头部分的弯曲刚度下降和环向螺栓处的弯矩上升；c.多铰环法,是将管片接头作为铰结构来考虑,地基与管片环之间的相互作用用地基弹簧来表示；d.梁-弹簧法,是将管片主截面模拟成梁、将管片环向接头模拟成旋转弹簧、将环径向接头模拟成剪切弹簧,将地基与管片环之间的相互作用用地基弹簧来表示,该法较为接近实际情况。

2.1.2 衬砌的省略

二次衬砌的作用在于:防腐、防水、防火、隧道内表面光滑、管片拼装蛇行修正以及隧道衬砌的补强作用。在确保衬砌强度和结构安全性的条件下,二次衬砌的省略,有以下优点:a.直接导致成本的降低；b.工期得以缩短；c.因掘削断面的缩小,排出的弃土减少,从而使机器设备、始发及到达竖井等的规模缩小。

2.1.3 增加管片宽度

加宽管片后,盾构机的长度增加,从而造成费用增加。但因采用加宽管片,管片生产费用及盾构施工所有材料的费用将降低。具体体现在以下几方面:a.可减少沿隧道纵向管片接头的数目,则管片的生产费用就会降低；b.隧道长度不变,组装次数减少,日推进量增加,可缩短工期；c.减少了隧道的环缝数量,改善了隧道的防水状况,还减少了接缝止水材料以及连接件的投资。

2.2 降低机器设备成本的措施

2.2.1 合理的盾构机选型

盾构机选型直接关系到设备的购置费,且与造价的合理性有关。不合理的选型,会因为设备的预留储备过多(设备的利用率低),造成其购置费用占整个工程造价的比重过高,造成不必要的浪费;另外若所选盾构地层适应性不好,会造成高能耗低产出,且会造成工期的延误,导致工程造价剧增。合理而科学的盾构选型应结合拟建隧道的功能、总长度、埋深、地质条件、沿线地面建筑物、地下构筑物和管线等环境条件,以及对地表变形的控制要求等做综合的分析后决定,从而使得所选盾构产生最大的费效比。

2.2.2 特种盾构机的使用

a.适应长距离掘进的盾构机:盾构掘进的长距离化,可减少同时施工的盾构机台数,也可减少中间连接竖井的数量和进出洞时的地层改良次数,达到降低工程造价的目的。b.适应断面形状变化的盾构机:在建设过程中,往往会遇到两种不同断面形状的隧道在地中结合的情况,势必造成整个施工成本的高涨。采用断面形状可伸缩变化的特种盾构机,可达到降低造价的目的。

2.2.3高效高能切削刀具的使用

为适应长距离化掘进,对所选盾构机及其配套设备有如下要求:a.尽量减少损耗材料(切削刀具和密封材料)的更换次数；b.切削刀具耐久性的提高;刀盘和刀具形状的合理选择，各种切削刀头的合理布置以及刀头的大型化等等；c.施工材料和掘削土砂运输的高效化。

2.3 降低竖井建造成本的措施

竖井数量越多,竖井建造费和盾构机进出洞处的地层改良费也越高。为了尽量减少竖井的建造成本,可采取的有效措施有:盾构掘进的长距离化,减少中间竖井的数量;采用特种盾构,使地中分叉、地中变径处的竖井得以省略;在操作空间得以保证的前提下,尽量减少竖井的建造面积。

2.4 施工高速化

高速化施工可明显缩短工期,降低设备维护费和人工费,从而降低总建设成本。为达到高速施工,可采取以下措施:a.掘进速度的提高；b.管片拼装的高效化；c.管片拼装和盾构掘进的同时进行；d.运输高速化。

3 降低隧道盾构法施工成本的管理措施

成本管理的内容主要有:成本预测、成本计划、成本控制、成本核算、成本分析和成本考核。抓好项目成本管理应“围绕一个中心,把好两个关口,抓住三个环节,搞好四项管理”。

3.1 以成本降低为中心,搞好项目管理

首先,根据总体要求结合工程具体情况,制定项目成本降低计划,计算出各分部分项工程的计划控制数,把降低成本责任落实到各管理层。其次,设立专职成本核算员,建立成本监督和考核机制,及时跟踪考核成本计划的运行情况,及时发现问题及时解决。再次,建立健全各项成本管理台帐,为成本考核和成本分析提供依据。第四,每月召开有关人员参加的成本分析会,及时找出成本管理中的漏洞,改进和完善成本管理责任制。

3.2 把好安全、质量两个关口,提高社会效益和经济效益

搞好安全生产可保障施工生产正常运行,还可减少安全事故的发生,否则不但会影响工程进度,增加费用支出,还会影响社会信誉。为此要建立严格的安全生产责任制和安全防范体系。对安全防护用品,一定要保证及时到位。工程质量的好坏与降低成本相辅相成。若工程质量不能达标或发生质量事故,就会返工,造成人、财、物的浪费,还可能延误工期,影响企业信誉。因此应建立严格的质量保证体系,实行日常监督与定期大检查相结合,提高一次成优率,降低返工率,防止质量事故的发生。把好质量、安全这两个关口,努力提高工程质量,防止质量和安全事故发生,才能保达到降低成本的目标。

3.3 抓住工程预结算、施工进度和资金管理三个环节,实现降低成本的目的

工程开工前应编制施工图预算,做好工料分析,为安排施工计划、统计工程进度、办理工程结算、进行成本考核提供依据。同时与工程中标价进行对比,找出投标报价与实际预算的差异,为成本分析提供依据。合理组织施工是保证工程按合同工期完成的必要条件。只有在合同工期内按时按质完工,才能保证工期效益,否则,则可能出现延误工期的索赔,造成损失。及时依法回收资金,合理有效使用资金,提高资金周转率,实现资金的综合效益。

4 结束语

通过对盾构法隧道的成本构成及降低成本的措施的研究,从管片和衬砌、盾构机器设备、竖井建造、高速化施工和成本管理等方面论述了如何降低成本,从而达到降低工程造价的目的。另外影响盾构隧道建造成本的因素还有很多,如隧道长度、隧道埋深、隧道断面形状、隧道线性条件、盾构穿越地层的地质条件、隧道沿线的环境条件以及障碍物情况等。

参考文献：

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[2] 徐前卫,朱合华,刘学增,等.盾构法隧道施工的成本缩减探讨[J].地下空间,2010,(3).

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