地鐵區(qū)間施工方法及造價分析

摘　要:以深圳地鐵一期工程為例,介紹了地鐵區(qū)間隧道的施工方法、工序及造價分析。
關(guān)鍵詞:地鐵區(qū)間;施工方法;造價分析
在城市中修建地下鐵道,其施工方法受到地面優(yōu)點。因此,在地面交通和環(huán)境條件允許的地方,應建筑物、道路、城市交通、環(huán)境保護、施工機具,以及資金條件等因素的影響較大,因此其比一般隧道、橋梁工程的施工技術(shù)要求更高、難度更大、造價也更昂貴。以深圳地鐵一期工程為例,該工程由規(guī)劃的1 號線東段和4 號線南段組成,1 號線由羅湖站至僑城東站,4 號線由皇崗站至少年宮站(原文化中心站),正線路總長19. 468 km , 工程總投資為105. 85 億元,平均每公里造價5. 44 億元。由于工程所處地理位置及地區(qū)的特殊性,加之沿線工程及水文地質(zhì)條件復雜,增加了施工難度,形成了區(qū)間段的施工方案集明挖、暗挖、盾構(gòu)各種工法于一體的多樣化組合。下面筆者就該工程地下區(qū)間隧道部分的不同施工方法及其造價進行分析比較。
1 　施工方法的采用
施工方法的選擇應根據(jù)工程的性質(zhì)、規(guī)模、地質(zhì)和水文條件,以及地面和地下障礙物、施工設備、環(huán)保和工期要求等因素,經(jīng)全面的技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。深圳地鐵區(qū)間隧道施工方法經(jīng)以上多方面比選后采用了以下3 種不同的施工方法。
1. 1 　明挖順做法施工
明挖法是修建地下鐵道常用的施工方法,具有施工作業(yè)面多、速度快、工期短、易保證工程質(zhì)量等盡可能采用。明挖順做法是明挖法施工按其主體結(jié)構(gòu)的施工作業(yè)順序進行分類的一種,以金田至益田區(qū)間施工方法為例,其步驟為:
(1) 拓寬、設置臨時道路,進行交通疏解;
(2) 開挖上部敞口放坡基坑;
(3) 施做基坑止水圍護結(jié)構(gòu);
(4) 坑內(nèi)設井點降水;
(5) 基坑內(nèi)分層開挖土方,及時架設腰梁和橫撐;
(6) 挖至坑底,施作墊層及底板防水層和保護層;
(7) 逐層向上順做主體結(jié)構(gòu),邊墻防水層,拆除支撐;
(8) 鋪設頂板防水層并施作保護層,回填土方;
(9) 拆除臨時便橋,清整場地,恢復路面。
明挖順做法施工中的基坑可以分為敞口放坡基坑和有圍護結(jié)構(gòu)的基坑兩類,深圳地鐵采用的基坑圍護方法及單位造價見表1 。

表1 　基坑施工方法與單位造價分析表

1. 2 　淺埋暗挖法施工
淺埋暗挖法即松散地層的新奧法施工,新奧法是充分利用圍巖的自承能力和開挖面的空間約束作用,采用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段,對圍巖進行加固,約束圍巖的松弛和變形,并通過對圍巖和支護的量測、監(jiān)控,指導地下工程的設計施工。淺埋暗挖法是針對埋置深度較淺、松散不穩(wěn)定的土層和軟弱破碎巖層施工而提出來的,深圳地鐵區(qū)間隧道大部分采用了淺埋暗挖法施工。
地下鐵道是在城市區(qū)域內(nèi)施工,對地表沉降的控制要求比較嚴格,所以更要強調(diào)地層的預支護和預加固,所采用的施工方法有超前小導管預注漿、開挖面深孔注漿、管棚超前支護。淺埋暗挖法的施工工藝可以概括為“ 管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”18 個字,其工藝流程見圖1 。

圖1 　淺埋暗挖法施工工藝框圖

1. 3 　盾構(gòu)法施工
由我院設計的皇崗至福民區(qū)間中SCK1 + 050 ～SCK1 + 499. 307 段與福民至金田區(qū)間,由于該段地質(zhì)條件差、地下水位高及大面積分布砂層,隧道結(jié)構(gòu)基本從砂層或上覆含水砂層的砂粘土中通過,施工難度大,風險高,經(jīng)專家評審后福民站由原來的側(cè)式站臺改為島式站臺,福民至金田區(qū)間為2 條并行的單洞單線圓形斷面隧道,為盾構(gòu)法施工創(chuàng)造了有利條件,經(jīng)綜合考慮后,該段采用盾構(gòu)機過站方案。盾構(gòu)法施工具有不影響交通,在軟弱地層亦有較強的適應性,地表沉降易于控制,施工噪音小等優(yōu)點, 而且還可避免道路兩側(cè)管線受干擾。盾構(gòu)法施工的工序較為復雜且施工精度及技術(shù)含量很高,其主要施工步驟為:
(1) 在盾構(gòu)法施工隧道的起始端和終端各建一個工作井,分別稱為始發(fā)井和到達井(或稱拼裝室、拆卸室);
(2) 盾構(gòu)在端頭井內(nèi)拼裝就位;
(3) 洞口地層加固;
(4) 依靠盾構(gòu)千斤頂推力(作用在已拼裝好的襯砌環(huán)和工作井后壁上) 將盾構(gòu)從起始工作井的墻壁開孔處推出(此工序為盾構(gòu)出洞);
(5) 盾構(gòu)在地層中沿著設計軸線推進,在推進的同時不斷出土和安裝襯砌管片;
(6) 及時向襯砌背后的空隙注漿,防止地層移動和固定襯砌環(huán)位置;
(7) 盾構(gòu)進入終端工作井并被拆除(此工序為盾構(gòu)進洞),如施工需要,可穿越工作井或盾構(gòu)過站再向前推進。
盾構(gòu)掘進過程可劃分為4 個階段:
① 負環(huán)段掘進(從拼裝后靠管片起至盾尾離開出洞井內(nèi)壁止);
② 出洞段掘進(從盾尾離開出洞井內(nèi)壁至盾尾離開出洞井內(nèi)壁40 m 止);
③ 正常段掘進(從出洞段掘進結(jié)束到進洞段掘進開始);
④ 進洞段掘進(從盾構(gòu)切口距進洞井外壁5 倍盾構(gòu)直徑起到盾構(gòu)入基座止) 。
現(xiàn)代的盾構(gòu)能適用于各種復雜的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,施工速度快,能有效控制地面沉降等優(yōu)點。但應指出,盾構(gòu)法施工需要較多的時間和投資用于盾構(gòu)與附屬設備的設計和制造,以及建造端頭井等工程設施,同時其施工技術(shù)方案和施工細節(jié)對圍巖條件的依賴性較其他方法高。這就要求事先做好細致的水文地質(zhì)勘察工作,并要根據(jù)圍巖的復雜程度做好各種應變的準備。因此,只有在不宜采用明挖法或礦山法,且地下水發(fā)育,圍巖穩(wěn)定性差,隧道很長而又工期要求緊迫的情況下,采用盾構(gòu)法施工才是經(jīng)濟合理的。
2 　工程造價的確定
2. 1 　概算編制依據(jù)及原則
2. 1. 1 　定額及取費
地鐵工程至今全國尚無統(tǒng)一的概算編制辦法, 據(jù)以往城市地鐵設計經(jīng)驗,定額的采用及取費以當?shù)厥姓⒔ㄖ惭b等定額為主,不足部分采用鐵路等行業(yè)定額作補充。
(1) 人工費的差價調(diào)整為1998 年第4 季度水平;
(2) 主要材料采用抽料調(diào)差,差價調(diào)整到1998 年第8 期價格水平;
(3) 其他材料、機械臺班差價按其他材料費和機械費總額的50 % 計列。
2. 2 　技術(shù)經(jīng)濟指標分析
按以上編制原則編制的結(jié)構(gòu)斷面為單洞單線圓形斷面區(qū)間隧道,分別采用不同的施工方法的土建結(jié)構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟指標也不同,見表2

3 　結(jié)束語
不同的施工方法在進行方案比較時,其技術(shù)經(jīng)濟指標在分析過程中還應考慮多方面的因素。如明挖法施工的區(qū)間結(jié)構(gòu),其圍護結(jié)構(gòu)形式的采用是影響造價的主要因素之一,主體結(jié)構(gòu)的埋置深度越深造價越高,埋深的不同會造成明挖法與暗挖法在經(jīng)濟比較后得出截然相反的結(jié)論。另外不同地區(qū)定額水平及取費的高低,也會使造價產(chǎn)生很大的差別。總之,在設計階段,需要全面考慮影響因素,合理確定工程造價。