中心城区超大直径盾构隧道定额应用差异分析

刘轶群

上海隧道工程有限公司 200032

摘要：本文以北横通道新建工程Ⅱ标段项目为例，分析了超大直径断面盾构连续急曲线穿越中心城区等项目特点对盾构造价的影响，与定额消耗量造价水平进行比较。为大盾构造价数据的积累，造价指标的合理确定提供参考。

关键词：超大直径盾构；盾构掘进造价；造价分析

引言

随着大直径盾构应用的广泛，业内越来越关注大直径盾构的造价水平。《上海市市政工程预算定额 第一册 道路、桥梁、隧道工程（SHA1-31（01）-2016）》（以下简称《市政定额（2016）》）定额新增加了Φ15500以内盾构相关定额子目，该定额对于有效控制投资规模、合理确定市政工程造价起到了积极的指导作用。然而随着时代进步，城市交通改建、新建，盾构机技术和施工技术的进步，尤其是城市中心区段的大型盾构掘进的规模扩大^【1】。现有定额在项目内容及定额消耗量会与施工存在一定的差异。面对越来越大的盾构直径，以及复杂的工况条件，针对超大直径盾构隧道的造价研究仍然较少，本文对上海市北横通道新建工程Ⅱ标段隧道项目的造价情况进行分析，与反应社会平均水平的市政定额进行对比，为类似超大直径盾构工程积累造价数据。

项目概况

北横通道西起北虹路，东至内江路，贯穿上海中心城区北部区域，全线经长宁路-长寿路-天目西路-天目中路-海宁路-周家嘴路，向西接北翟快速路，向东接周家嘴路越江隧道，长约19.1km。其中二标段工程范围为泸定路~长安路，全长7788.77m。主线为盾构隧道段,及连接至地面的中江路结构段、筛网厂结构段。其中，盾构段全长6426m，以中山公园为界，划分为东、西两段。横穿普陀、长宁、静安三个中心城区，盾构段沿线各类建（构）筑物密集。北横通道为单管双层双向六车道公路布置，采用直径 15.56m泥水气压平衡盾构——“纵横号”施工；隧道管片内径为13.7m，外径为15.0m。

项目特点及对造价的影响

2.1 超大直径断面与复杂地质

盾构开挖直径15.56m，盾构机总长110m，总重约4200吨，盾构掘进段全长6426m，沿途近距离穿越苏州河防汛墙、运营中的轨交11号线、7号线及众多地面构建筑物。穿越地层以1（草黄~灰色粉砂）、2（草黄~灰色粉细砂）土层以及粉质黏土为主。为确保“巨无霸”施工起来要像手术刀一样精准同时确保隧道抗浮，成为关键控制因素。然而盾构施工将无法避免地引起周围地层发生位移、变形以及应力的变化，为提高管片整体性，管片环向增设剪力销。同时开挖断面直径大，不可避免的遭遇不均匀复杂地层，尤其是长距离砂性土掘进，易增加刀具磨损，产生换刀费用，影响工期增加造价。与此同时超大的直径断面与复杂的地质条件使得设备采购时，为适应复杂的推进条件功能要求较高，盾构（及泥水）设备摊销、吊装吊拆等费用投入大大增加。

2.2 连续急曲线转弯

隧道轴线多处连续急转弯是本工程的显著特点，最小转弯半径仅为500m，尤其是中山公园~筛网厂段≤1000掘进长度达到2680m，约占该线路长度的74%^【2】，图1。大量的小曲率半径，并伴有S弯，盾尾间隙被长时间挤压摩擦，造成盾尾刷受损。

图1:中山公园~筛网厂段推进曲率统计图

针对该项目在曲线半径小、长距离施工极易造成测量误差大的难点，施工测量采用盾构机同步导向结合高精度全站仪双测量系统，并加强人工复测，增加了施工测量费用。同时，双层双向6车道的设置也加大的测量的难度与次数，也导致了施工测量费用的增加。

2.3 穿越中心城区众多敏感性建（构）筑物

该项目连续在都市核心区域大规模穿越：近距离连续穿越重要建（构）筑物（各类房屋、高层、城市高架、防汛墙、重要管线等）、穿越运营的城市轨道交通（3、7、11号线）、多次穿越苏州河防汛墙。针对这一复杂工况，穿越前做好补充勘探，制定专项监测方案，推进过程中加强对影响范围内建构筑物动态监测，穿越后进行后期沉降及稳定性监测，根据需要及时进行壁后注浆，这些导致了施工的监测费用大大增加。

盾构段造价与定额差异分析

3.1盾构设备及安拆

北横通道Ⅱ标新采购直径为15560mm泥水气平衡盾构，采用分体吊装，吊装按结构分盾构机吊运和车架吊运二大单元，最大吊装重量为刀盘400t为双机台吊，后部车架吊运另需安置一台吊机进行。现场配置600t履带吊机、400t履带吊机、300t履带吊、50t汽车吊各一台。吊装时还应考虑地基加固处理，包括：施工道路承载力及600t履带吊定位支撑处地基处理。对于超大直径盾构吊装，受到盾构设备、现场场地情况影响变化较大，必须考虑这些因素并结合大型机械设备进出场及安拆来配置机械设备考虑造价。《市政定额（2016）》（第四分册第一章）^[3]中如表1，只考虑了一台600t履带吊、50t汽车吊、500t汽车吊，显然无法满足吊装需要。

表1:盾构吊装定额

在盾构掘进定额费用组成中，盾构掘进机为机械台班形式，占机械费用较大比重，现行信息价中还没有15m级盾构机台班价格，类似北横通道项目15m级大型市政隧道项目，从盾构机采购选型到设计制造，都是针对项目特点定制，无法准确衡量台班价格，盾构设备应根据推进里程，采用摊销计算造价组成较为切实可行。

3.2刀盘式泥水平衡盾构掘进

刀盘式泥水平衡盾构掘进，工作内容包括：操作盾构掘进机、泥浆出土、隧道内照明、运输、供气通风、管片拼装、螺栓紧固、管路铺设、施工测量、通信、排泥水输出井口等^【3】。

由于北横通道连续急曲线转弯等特点，推进耗材如盾尾油脂、管片连接螺栓等，耗量及单价远高于一般水平；以连接螺栓为例：管片环与环之间为M30螺栓连接每环38根，块与块间环向斜螺栓M39连接，每环20根，不含垫圈每m含量至少为175.5kg。为降低对周边建筑物环境影响，减少沉降及控制盾构姿态抗浮，进洞环设置预应力螺栓连接，并且全线增设剪力销。《市政定额（2016）》(第四分册第一章)中如表2所示，未考虑包含剪力销，并且部分材料的使用耗量有较大的差异。

表2:正常段盾构掘进材料定额消耗量

3.3施工监测

北横通道西段隧道掘进，跨越上海三个城市居住密集区，多次侧穿高层建筑桩基，下穿多层居民区，涉及百余幢地面构筑物、桥梁、高架、轨道交通、地下管廊及桩基等。地面构筑物类型复杂、多样。且不乏部分建筑位于隧道正上方距离较近且大部分建筑年代较老，有可能因施工对这些建筑产生影响（兆丰别墅、迅发公寓、轨道交通11号线、7号线）。而原有定额限于当时环境，考虑盾构机以穿越江、湖作为主要因素，面临地面建构筑物较少，通常以常规建筑、穿越防汛墙为考虑依据，监测要求相对较低。而如今城市大隧道建设，尤其是超大隧道建设逐渐增多，和一般的越江隧道而言，监测的难度、要求、频率和手段更为丰富，尤其是专营单位都有其专业要求，除去常规监测手段外，另需增加具有同步传输信号的静力水准仪、加速度计量传感器等专业设备。导致北横通道监测费用比常规越江隧道要高300%，鉴于超大直径隧道工程施工风险点多，工程施工前期应对工程总体风险进行筹划，分阶段控制工程施工风险。在工程施工前，应根据以往工程施工经验对工程施工影响区及周边建筑物进行划分评级，有利于工程施工监测造价的合理确定。

3.4环境变化引起价格水平高于市政信息价

超大直径隧道建设工程周期长，受外部环境影响大的特殊性决定了工程造价不可能是固定不变的，供应商的变化、现场施工条件的变化、法律法规、政策的变化及物价的变化，都会引起造价的变化。大断面的盾构掘进，必然会导致大量的泥浆外运，盾构泥浆外运是整个隧道掘进施工过程重要一环，由于本工程在城市中心施工的特殊性，对工程弃土有严格的要求。在原通过市场信息价作为指导，确定中标单位的前提下，受外部环境、政策影响，将本工程泥浆外运作为环境改建试点工程，由市重大办统一调配，指定单位进行泥浆外运。该政策的变化，直接导致泥浆外运的运距、管理要求等各项费用上升，造成盾构推进造价增加。

4 结语

本文通过对北横通道新建工程Ⅱ标项目盾构段进行分析，对比《市政定额（2016）》消耗量，浅析中心城区超大直径隧道盾构段造价与《市政定额（2016）》的差异。根据该类型隧道项目特点，总结出影响盾构造价的因素，以期为该类型项目积累造价资料。并且提出，施工企业在投标时，应注意项目特点，根据情况分析影响造价的主要因素，定额未充分考虑的部分，完善自主报价。例如：盾构掘进材料消耗量、盾构吊装机械台班等消耗量等；盾构设备的报价方式，以及施工特殊性引起价格水平高于市政信息价等等。同时，也需要企业加强内部管理，进一步提高在人工、周转材料及耗材方面企业定额的水平。

参考文献:

[1]王吉云. 近十年来中国超大直径盾构施工经验[J].隧道建设,2017（3）；

[2]上海市北横通道新建工程Ⅱ标总体施工组织设计[R]

[3]《上海市市政工程预算定额》（SHA1─31(01)─2016）.同济大学出版社 2017年7月