北江引水隧洞TBM法施工经济分析

北江引水隧洞TBM法施工经济分析
丁辉
【摘要】对全断面隧道掘进机(简称TBM)在广州北江引水隧洞中造价进行经济分析,说明造价中占主要因素的部分为TBM设备与皮带机设备费,降低设备费或增加摊销次数成为降低投资的关键,为以后更好的运用TBM设备和编制施工造价,提供重要参考依据.
【期刊名称】《广东水利水电》
【年(卷),期】2016(000)001
【总页数】3页(P59-61)
【关键词】TBM设备;指标;技术;经济分析
【作者】丁辉
【作者单位】广东省水利电力勘测设计研究院,广东广州 510635
【正文语种】中文
【中图分类】U455.3+1
在隧洞开挖施工过程中,最常用的开挖方法就是钻孔爆破法,遵循隧道新奥法施工原则,“锚杆支护、喷射混凝土支护和现场量测”被誉为新奥法的三大支柱。

钻爆法的施工程序一般为钻孔→装药→爆破→通风排烟→出渣→锚喷支护(必要时支设钢拱架)→钻孔(必要时打设超前支护孔),再次循环施工。

钻爆法施工的缺点主要有以下几个方面[1]：钻爆法开挖进尺需要进行多个工序,工序多、繁杂；无支洞情况下长隧洞难于施工；钻爆法由于工序多、随着洞子的掘进排烟出渣时间长,开挖进尺
将变慢,平均月开挖速度一般是90～150 m；存在一定安全风险。

如果遇到工作面哑爆,排爆存在一定安全隐患。

现在国家对炸药管理要求严,需专供申请,对加快开挖速度有一定的影响。

国外的实践表明,当隧道长度与直径之比大于600时,采用TBM施工是比较经济的。

对于一般的单线铁路隧道,开挖直径通常在9～10 m左右,按此计算,大于6 km的
隧道就可以考虑采用TBM施工[2]。

发达国家的隧道施工,一般优先考虑TBM
法,TBM施工速度快,缩短了工期,较大地提高了经济效益和社会效益；同时由于超
挖量小,节省了大量衬砌费用,用人少,降低了劳动强度、降低了材料消耗。

改善了作业人员的洞内劳动条件,减轻了体力劳动量,避免了爆破施工可能造成的人员伤亡,事故大大减少,对施工现场环境污染小；减少了长大隧道的辅助导坑数量,保护了生态
环境,有利于环境保护。

施工数据实时远传功能,实现信息化施工。

广州北江引水工程是以北江水作为取水水源,从北江引原水经泵站加压输送至花都
新建水厂,经水厂制水后供给花都区全区用水户,供水范围覆盖花都区的居民生活用
水和工业用水。

工程总体布置为：在武广高铁北江桥上游约600 m处设取水口,后接1条长约2.8 kmD3.6 m的引水隧洞(含取水口及渐变段)引水至泵站,后接8.7 kmD3.0 m输水管道和11.5 km隧洞,至拟建花都水厂交水点及芙蓉嶂水库。

主线路长约26 km,其中隧洞长11.5 km,输水管道长9.2 km。

本工程隧洞属于特长隧道,隧洞穿越的岩层主要为花岗岩,岩质坚硬,施工难度大,工程投资、工期和施工安全等方面风险也较大,成为广州北江引水工程建设的难点和控制性的项目,也是本工程
工期控制的关键节点。

本文对广州北江引水工程隧洞TBM法施工造价组成进行分析,为以后更好的运用TBM设备和编制施工造价,提供重要参考依据。

2.1 造价编制依据
目前，国内水利工程关于掘进机的造价编制只有水利部水总〔2007〕118号文关
于发布《水利工程概预算补充定额(掘进机施工隧洞工程)》,根据预算定额章节的组成，关于掘进机隧洞工程定额子目构成主要划分为TBM安装调试及拆除、TBM
掘进、出渣、混凝土衬砌、钢拱架安装、钢筋网制作及安装、锚固剂锚杆、喷混凝土等。

2.2 TBM施工造价组成
根据水利工程预算定额规定,人工材料单价选择工程所在地的价格水平,人工工资参
照广东省水利厅粤水建管〔2013〕88 号文《关于公布我省水利水电工程概预算部分定额调整的通知》，工程所在地二类工资地区为73元/工日,工程主要材料价格
采用广州市花都区2013年四季度信息价作为预算价格。

为详细剖析造价,根据施工组织设计和定额构成,将TBM掘进分解4个部分进行造
价分析。

1) TBM安装调试及拆除费用。

敞开式TBM设备组装需要有充分的组装场地满足组装时起吊和运输的需要,所以整个场地要求平整硬化。

当组装完成后,进入现场调
试阶段,主要调试液压系统、电气系统、PLC控制系统。

本工程考虑在洞外安装调
试洞内拆除,定额子目不乘任何系数,因此费用主要有安装调试费、拆除费、场地硬
化费,费用合计为305万,综合造价为17.59元/m3。

其费用组成如表1所示。

2) TBM及皮带机设备购置摊销费用。

国外公司的TBM及皮带机设备可租可售,国内公司主要是以售为主。

国外公司的报价约是国内公司的1.5倍左右。

但在水利预算定额中对敞开式TBM设备及皮带机考虑折旧使用,直径5 m敞开式TBM设备及皮带机折旧费为289元/ m3。

而据生产厂家介绍设备使用1次后基本报废,但定额考虑与使用次数基本无关联,故定额的折旧不太符合实际情况。

本项目美国某公司
对设备及皮带机出售报价为18 281万元,国内公司报价为12 750万元,结合国内实际使用情况及业主的接受需求,设备及皮带机费用按国内报价并扣除25%残值后按
1次性折旧在工程计算,12 750万元×0.75=9 562.5万元,开挖总量为173 375 m3。

综合造价为551.55元/m3。

3) TBM掘进费用。

隧洞开挖直径为4.5 m,天然单轴抗压强度为40～150 MPa,石英含量为25%～35%,工作面长11.4 km,则选用定额〔GT 035〕计算,定额刀具消
耗量0.29套乘1.15系数等于0.33套,价格为33 000元/套,定额通风机消耗量
5.85台时乘3.32系数等于19.42台时,减去TBM设备的折旧摊销,结果为325.6
元/m3。

其费用组成如表2所示。

4) 皮带机出渣费用。

皮带机出渣是以洞长划分子目的,其长度包含洞口至洞外缷渣点间的距离。

计算TBM开挖石渣皮带机运输的概算工程单价,胶带输送机带宽×带长800 mm×10 km出渣,选用定额〔GT116〕计算,减去胶带输送机设备折旧摊销,结果为72.46元/m3。

其费用组成如表3所示。

根据以上广州北江引水工程隧洞工程4个部分的造价分析,可知各个部分所占的比
例如图3所示。

其中对总投资影响最大的是TBM及皮带机设备购置摊销费用、TBM掘进费、皮带机出渣费用。

5) 隧洞除了TBM掘进、出渣,还有混凝土衬砌、钢拱架安装、钢筋网制作及安装、锚固剂锚杆、喷混凝土,因该隧洞整体岩石抗压强高,只有局部需衬砌及喷锚,此部分费用在隧洞占比例较小等。

费用组成如图1所示。

广州北江引水工程隧洞工程总投资33 057.6万元,总长为11 393 m,开挖洞径为
D=4.5 m,掘进费为967.21元/m3,隧洞综合单价为2.8万元/m。

传统钻爆法开挖
费为200～300元/m3,如改为传统钻爆法隧洞工程总投资36 152万元,隧洞综合
单价3.17万元/m。

开挖费TBM较钻爆法高,但钻爆法需衬砌支护费用较多,从隧
洞每米综合单价比较相差不大,但在相同的条件下,TBM掘进时间11.2个月为常规
钻爆法40.8个月的27%。

设计人员在方案选择上,考虑到TBM掘进后岩壁较钻爆法光滑,并且岩体的稳定满
足无压隧洞要求,故选择TBM掘进方式成洞后仅进行喷锚处理,不再设计二次衬砌。

本工程设计方案已通过行业主管部门及发改委审查批复。

此种机械化隧道施工模式将在广东水利工程首次应用,能改变目前水利隧道施工单纯依靠爆破的方式,在对施工工期有要求的情况下,是相对合理的选择。

【相关文献】
[1] 张学易.钻孔爆破[M]. 北京：中国水利水电出版社,1990．
[2] 王梦恕.岩石隧道掘进机(TBM)施工及工程实例[M]. 北京：中国铁道出版社,2004．
[3] 王治明.水利工程概预算补充定额(掘进机施工隧洞工程)[M]. 郑州：黄河水利出版社,2007．
[4] 吴俊校.广东省水利水电建筑工程概算定额[M]. 北京：中国水利水电出版社,2006．
[5] 孙继昌.水利工程造价工程师继续教育培训教材[M].北京：中国水利水电出版社,2010．。