摘要：隧道盾構(gòu)法施工，因其先進的施工工藝和不斷完善的施工技術(shù)，使得其在城市地下空間的開發(fā)中取得了巨大成功，近些年已大量應(yīng)用于隧道掘進工程。但因其造價相對高昂，在實際應(yīng)用中也受到了一定限制。如何合理控制盾構(gòu)法在隧道掘進工程中的成本，降低造價，使其能夠在最大范圍內(nèi)得到推廣，是當下應(yīng)重點研究的問題。本文首先對隧道掘進盾構(gòu)法施工進行概述，分析了其技術(shù)優(yōu)勢，然后對盾構(gòu)法施工成本的構(gòu)成要素及影響因素進行了說明，最后重點從技術(shù)措施、管理措施和經(jīng)濟措施三方面探討了加強隧道掘進盾構(gòu)施工成本控制的措施。

　　關(guān)鍵詞：隧道掘進,盾構(gòu)法,成本控制,管片,襯砌

　　一、隧道掘進盾構(gòu)法施工概述

　　我國地下工程施工領(lǐng)域自引入盾構(gòu)法以來，其在速度、安全及環(huán)保等方面所具有的優(yōu)點，受到了很多業(yè)主的“青睞”，所以采用盾構(gòu)法施工的項目越來越多。而傳統(tǒng)的礦山法施工已變成輔助性的工法并逐漸淡出地下工程施工領(lǐng)域。盾構(gòu)法施工原理是：盡可能在不擾動圍巖的前提下完成施工，從而最大限度地減少對地面建筑物及地基內(nèi)埋設(shè)物的影響。該施工技術(shù)有以下特點：①可在盾構(gòu)設(shè)備掩護下安全地進行開挖與襯砌作業(yè);②施工時可不影響地面交通及河道航運;③施工時的噪音和震動引起的公害小;④其機械化與自動化的程度高，勞動強度低;⑤多車道的隧道分期施工、分期運營，可減少一次性投資;⑥施工精度要求高;⑦盾構(gòu)施工不可后退。

　　在國外，盾構(gòu)隧道施工技術(shù)已發(fā)展細化為大量、復(fù)雜的施工技術(shù)，但我國必須根據(jù)國情引進、吸收國外這些新型技術(shù)，并且需要采取措施降低盾構(gòu)法施工造價，這是目前制約我國盾構(gòu)法施工技術(shù)進一步推廣的重要因素。

　　二、盾構(gòu)法施工成本的構(gòu)成要素及影響因素

　　(一)施工成本的構(gòu)成要素

　　一般理論來講，施工項目的成本由直接成本和間接成本構(gòu)成。具體到隧道掘進盾構(gòu)法施工中，隧道盾構(gòu)法施工成本由4部分組成，即盾構(gòu)機的相關(guān)費用、盾構(gòu)機掘進費用、鋼筋混凝土管片費用和盾構(gòu)機安拆、轉(zhuǎn)場費用。

　　(二)隧道盾構(gòu)法施工成本的影響因素

　　影響隧道盾構(gòu)法施工成本的因素主要有三大類，及設(shè)計、技術(shù)和進度因素。下面分別做以詳細說明。

　　1、設(shè)計因素

　　設(shè)計因素主要指設(shè)計線路的問題。設(shè)計線路是指設(shè)計方在設(shè)計線路時的設(shè)計參數(shù)，例如轉(zhuǎn)彎半徑、坡度等。較小的轉(zhuǎn)彎半徑對于盾構(gòu)操作要求很高，增加了施工難度，在掘進的過程中，容易出現(xiàn)蛇形、重復(fù)糾偏，從而導(dǎo)致管片碎裂、隧道漏水等施工通病。這就要求我們在工程開工前搞好盾構(gòu)操作手的培訓工作，提高盾構(gòu)操作手等施工主要人員的自身素質(zhì)，保證每一個操作手對盾構(gòu)操作、管片選型等方面完全理解，并能夠在施工中很好的應(yīng)用，從而保證施工質(zhì)量。

　　2、技術(shù)因素

　　施工活動關(guān)鍵是技術(shù)性活動，只有采取先進的技術(shù)措施，才能做到低投入高產(chǎn)出，并創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。在施工過程中要努力貫徹施工生產(chǎn)“四化理念”，“四化”即施工手段機械化、施工控制數(shù)據(jù)化、施工管理規(guī)范化、施工環(huán)境園林化。目前我國盾構(gòu)法施工技術(shù)在“四化”方面還具有一定差距，施工技術(shù)有待進一步研究和提高，施工技術(shù)在某些環(huán)節(jié)上的不精準導(dǎo)致工程的返工，這也是影響盾構(gòu)施工成本的重要因素。

　　3、進度因素

　　進度一直是影響工程項目成本的重要因素，按時甚至超前完成施工會大大縮減工程項目的成本支出，而延時完成則會大大增加成本，因此進度管理一直是工程成本控制的重要環(huán)節(jié)。在隧道掘進工程中，施工進度也一直影響著整個盾構(gòu)施工的成本支出，務(wù)必采取措施控制進度，從而達到控制成本的目的。

　　三、隧道掘進施工成本控制措施

　　(一)技術(shù)措施

　　下表是隧道盾構(gòu)施工中對成本構(gòu)成影響的因素，可以看出，影響成本最大技術(shù)因素的包括以下兩方面，即管片和二次襯砌的費用。因此，控制成本的技術(shù)措施應(yīng)主要從這兩方面著手。

　　1、選擇合理的設(shè)計方案

　　盾構(gòu)隧道的設(shè)計主要是針對管片和襯砌的設(shè)計。國內(nèi)外關(guān)于管片設(shè)計方法有很多，目前一般用以下四種方法：

　　(1)慣用法，是將管片環(huán)作為剛度均勻的環(huán)來考慮，此法不考慮管片接頭部分的彎曲剛度下降，管片環(huán)和管片主截面具有同樣剛度、并且彎曲剛度均勻。

　　(2)修正慣用法，也是將管片環(huán)考慮為彎曲剛度均勻的環(huán)，但考慮了管片接頭部分的彎曲剛度下降和環(huán)向螺栓處的彎矩上升。

　　(3)多鉸環(huán)法，是將管片接頭作為鉸結(jié)構(gòu)來考慮，地基與管片環(huán)之間的相互作用用地基彈簧來表示。

　　(4)梁-彈簧法，是將管片主截面模擬成梁、將管片環(huán)向接頭模擬成旋轉(zhuǎn)彈簧、將環(huán)徑向接頭模擬成剪切彈簧，將地基與管片環(huán)之間的相互作用用地基彈簧來表示，該法較為接近實際情況。

　　國內(nèi)有學者根據(jù)我國某地鐵隧道的工程情況和管片襯砌條件進行計算比較，得出以下結(jié)論：四種管片設(shè)計方法計算彎矩的大小順序依次為修正慣用法、梁-彈簧法、慣用法、多鉸環(huán)法。多鉸環(huán)的計算變形最大，其他方法間的差距不大;對于小型隧道一般用修正慣用法，對于大型隧道應(yīng)盡可能采用梁-彈簧法。多鉸環(huán)法只能在圍巖堅硬、強度較高的情況下使用，同時要對管片接頭采用特殊形式或在施工后卸除。在一般工程條件下，要避免使用，同時也不能盲目卸除接頭螺栓。梁-彈簧法和修正慣用法應(yīng)該是主要的設(shè)計計算方法，修正慣用法計算方法簡單，結(jié)果也較符合實際且簡單實用。使用梁-彈簧模型法可提高計算精度、降低管片厚度。一方面使得隧道斷面縮小，另一方面降低了制造費用。

　　因此，在進行隧道盾構(gòu)施工的時候，各施工隊伍要根據(jù)施工項目的具體地質(zhì)特征等情況綜合考慮，選擇合理的施工設(shè)計方案，也是降低工程造價的有效途徑。

　　2、省略二次襯砌

　　二次襯砌的作用在于：防腐、防水、防火、隧道內(nèi)表面光滑、管片拼裝蛇行修正以及隧道襯砌的補強。但在很多情況下，二次襯砌是可以省略的，如襯砌強度和結(jié)構(gòu)安全性完全達標的情況。二次襯砌的省略可以使工期得以縮短，直接導(dǎo)致成本的降低。

　　3、增加管片寬度

　　加寬管片后，盾構(gòu)機的長度增加，從而造成費用增加。但因采用加寬管片，管片生產(chǎn)費用及盾構(gòu)施工所有材料的費用將降低。具體體現(xiàn)在以下幾方面：

　　(1)可減少沿隧道縱向管片接頭的數(shù)目，則管片的生產(chǎn)費用就會降低。

　　(2)隧道長度不變，組裝次數(shù)減少，日推進量增加，可縮短工期。

　　(3)減少了隧道的環(huán)縫數(shù)量，改善了隧道的防水狀況，還減少了接縫止水材料以及連接件的投資。

　　(二)管理措施

　　1、挑選合適的項目管理人員，做好組織管理工作

　　項目經(jīng)理是項目成本管理的第一責任人，全面組織項目部的成本管理工作，應(yīng)及時掌握和分析盈虧狀況，并迅速采取有效措施;經(jīng)營部主管合同預(yù)算管理，增創(chuàng)工程預(yù)算收入，合同實施和合同管理工作，負責工程進度款的申報和催款工作，處理施工賠償問題;物資部主管材料采購、收發(fā);安全環(huán)保部主管安全質(zhì)量工作，財務(wù)部主管工程項目的財務(wù)工作，應(yīng)隨時分析項目的財務(wù)收支情況，合理調(diào)度資金。項目既是成本中心(成本中心是其責任者只對其成本負責的單位，又是利潤中心(指既對成本承擔責任，又對收入和利潤承擔責任的企業(yè))既要對成本負責，也要對利潤負責，圓滿完成項目承包書的成本、利潤目標。

　　2、加強工程項目成本分析與考核工作

　　主要方式應(yīng)以財務(wù)部門為主，組織項目管理人員按季度召開經(jīng)濟活動分析會，協(xié)助項目組分析成本升降的原因，并制定對策，成本考核是檢驗項目成本管理和經(jīng)濟效益的一種好方法，可以及時發(fā)現(xiàn)成本中存在的問題，但切忌流于形式。

　　3、加強對機械材料的管理，杜絕浪費

　　材料管理方面主要有以下要點：一是改進材料的采購、運輸、收發(fā)、保管等方面的工作，減少各個環(huán)節(jié)的損耗，并且在采購材料時要貨比三家，在質(zhì)量有保障的前提下選用價格低廉者，以節(jié)約采購費用;二是合理堆置現(xiàn)場材料，避免和減少二次搬運;三是嚴格材料進場驗收和限額領(lǐng)料制度;四是制訂并貫徹節(jié)約材料的技術(shù)措施，合理使用材料。

　　對機械設(shè)備的管理主要是針對各種型號的盾構(gòu)機要有相應(yīng)的使用和保養(yǎng)規(guī)則，盾構(gòu)機的使用要嚴格遵循操作要求，避免違規(guī)操作造成的機器損壞，要定時保養(yǎng)，延長機器的使用壽命。

　　4、做好施工的安全和質(zhì)量管理，為成本控制提供有利條件

　　搞好安全生產(chǎn)可保障施工生產(chǎn)正常運行，還可減少安全事故的發(fā)生，否則不但會影響工程進度、增加費用支出，還會影響社會信譽。為此，要建立嚴格的安全生產(chǎn)責任制和安全防范體系，對安全防護用品，一定要保證及時到位。工程質(zhì)量的好壞與降低成本相輔相成，若工程質(zhì)量不能達標或發(fā)生質(zhì)量事故，就要返工，造成人、財、物的浪費，還可能延誤工期，影響企業(yè)信譽。因此，應(yīng)建立嚴格的質(zhì)量保證體系，實行日常監(jiān)督與定期大檢查相結(jié)合，提高一次成優(yōu)率，降低返工率，防止質(zhì)量事故的發(fā)生。只有把好質(zhì)量、安全這兩個關(guān)口、努力提高工程質(zhì)量、防止質(zhì)量和安全事故發(fā)生，才能保證達到降低成本的目標。

　　(三)經(jīng)濟措施

　　經(jīng)濟條件主要是針對盾構(gòu)機的選型和使用以及豎井建造方面的費用支出。

　　1、選擇經(jīng)濟合理的盾構(gòu)機

　　盾構(gòu)機選型直接關(guān)系到設(shè)備的購置費，且與造價的合理性有關(guān)。不合理的選型，會因為設(shè)備的預(yù)留儲備過多(設(shè)備的利用率低)，使其購置費用占整個工程造價的比重過高，造成不必要的浪費;另外若所選盾構(gòu)地層適應(yīng)性不好，會造成高能耗、低產(chǎn)出，且會造成工期的延誤，導(dǎo)致工程造價劇增。合理而科學的盾構(gòu)選型應(yīng)結(jié)合擬建隧道的功能、總長度、埋深、地質(zhì)條件，以及沿線地面建筑物、地下構(gòu)筑物和管線等環(huán)境條件，結(jié)合對地表變形的控制要求等做綜合的分析后決定，從而使得所選盾構(gòu)產(chǎn)生最大的費、效比。

　　2、長距離掘進盾構(gòu)機的選擇

　　為了適應(yīng)長距離化掘進,對于所選盾構(gòu)機及其配套設(shè)備有如下的要求：

　　(1)盡量減少損耗材料的更換次數(shù)

　　這里主要指的是切削刀具和密封材料的更換，減少它們的更換次數(shù)，就避免了更多的停工延誤時間。

　　(2)提高切削刀具的耐久性

　　耐久性的提高，主要有賴于刀盤、刀具材質(zhì)的提高(如在刀具上鑲嵌超硬合金刀頭，對刀頭磨損有明顯的減輕);刀盤和刀具形狀的合理選擇以及各種切削刀頭的合理布置。此外，刀頭的大型化也是提高耐磨性的必要手段之一。

　　(3)高效的材料輸送設(shè)備

　　長距離掘進，由于減少了中間豎井數(shù)，則運輸距離相對延長。因此，對材料輸送設(shè)備提出了新的要求，如設(shè)備的大容量化，以及運輸?shù)母咝Щ��?/p>

　　3、合理確定豎井建造數(shù)量，縮減掘進成本

　　一般來說，地鐵隧道的總長度越長，則所需的豎井也越多。為此，豎井建造費和盾構(gòu)機進出洞處的地層改良費也就越高。因此，合理地選擇豎井數(shù)量及其結(jié)構(gòu)形式,將直接關(guān)系到成本總量。為了盡量減少豎井建造的成本，可采取的有效措施包括:盾構(gòu)掘進的長距離化,減少中間豎井的數(shù)量;采用特種盾構(gòu)，使地中分叉、地中變徑處的豎井得以省略;在操作空間得以保證的前提下，盡量減少豎井的建造面積。

　　結(jié)語

　　綜上，盾構(gòu)法施工是一個牽涉到許多設(shè)備、許多工藝的復(fù)雜施工過程，要控制隧道掘進中盾構(gòu)法的施工成本，需要在保證施工質(zhì)量和設(shè)備正常運作的前提下，盡最大努力加快施工進度。另外在施工過程中，要努力從設(shè)計、管理等各個方面采取措施加強對隧道掘進中盾構(gòu)施工成本的有效控制，并且勇于嘗試新工藝、新設(shè)備，優(yōu)化配置人員，只有如此，才能達到降低隧道掘進工程的成本的目的，使施工效益最大化。

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