盾构法施工经济效益的影响因素及对策

盾构法是一种先进的隧道施工方法。

随着国家大量基建工程的开工，盾构法也凭借其高效率和对施工环境的高适应性，而越发广泛地为人们所采用，成为各隧道施工企业的新宠。

然而，在盾构高昂的价格背后，也应当从经济性的角度进行考虑。

受各方面的条件制约，与其他施工方法相比较，盾构法经济效益不一定是最好的。

一方面，受地质条件的影响，盾构对地层和水文条件的敏感度极高，在掘进前方不良地质、严重水害和障碍物难以探明的情况下施工风险较大，影响了掘进的进度；并且在隧道掘进中途需要更换刀具和整修刀盘时，需带压进仓，工艺复杂，操作困难，付出的代价也是较大的。

另一方面，盾构价格昂贵，一次性投入大，建设成本中的设备费用占比率高，直接影响着施工企业的效益。

如何针对盾构施工的劣势，找到问题的本质所在，提高其经济效益。

本文将着重从以下四个方面进行探究。

1　隧道断面设计多变，通用性不高
盾构是一种专用设备，其通用性较差。

其主要制约原因就是隧道断面尺寸和地质条件。

盾构是为某一特定的工程量身定制的，其基本上是“一机一洞”，即一个隧道施工完成后，下一个隧道的地质条件和断面尺寸必须一致，否则即使设备再完好也难以物尽其用。

从断面设计的角度来看，以盾构的主要使用方向—城市地铁为例，当前国内各个城市的设计规范差异较大。

根据统计结果，直径规格同为６ｍ的地铁隧道就出现了６．１４ｍ、６．２５ｍ、６．３９ｍ、６．７６ｍ等不同尺寸，而国家至今尚未制定统一的设计标准规范。

以小推大显然不可能，以大推小则意味着被掘大的空间需要大量的混凝土注浆回填，成本急剧上升。

这就令施工企业非常头疼。

花重金购入的盾构，可能一次掘进之后性能还比较良好，然而却由于隧道断面尺寸的变化不能通用在第二个工程之中，除非再次投资进行改装。

以过江隧道为例，武汉长江隧道，设计尺寸为∅１１．３８ｍ，贯通以后，该两台施工盾构转入杭州庆春路钱塘江隧道，而后者的盾构设计尺寸为∅１１．６５ｍ，两者地质情况基本相同，而直径仅差０．３７ｍ。

如果新购两台盾构，则需要２亿多元；而对原有盾构进行改造，仅加大直径一项，就要花费约２千多万元。

如果国家制定统一的系列标准，把城市地铁、过江隧道等各项主要的施工隧道进行规范化，那么这种浪费现象是完全可以避免的。

并且，在隧道的规格确定之后，可以做到完全统一的截面尺寸。

还是上面的例子，∅１１．３８ｍ与∅１１．６５ｍ对于隧道来说，并没有很大的差别，完全可以实现同样的功能。

由此可见，尽快制定隧道设计标准规范就凸显其重要性和必要性。

它将为施工企业省去很多不必要的费用，从而提高每台盾构的经济效益。

盾构法施工经济效益的影响因素及对策Effect factors and counter measures to shielding method construction economic benefits
黄 健１，黄永康２
HUANG Jian, HUANG Yo ng-kang
（１．同济大学中德学院，上海　２０００９２；２．中铁隧道集团专用设备中心，河南　洛阳　４７１００９）
2　标段划分不合理，投资回收期长
当前建筑市场对招投标区段的划分和施工工期的要求不尽合理，是造成投资回收期人为延长的根源。

以城市地铁为例，一般相邻两个地铁车站的区间为１．５ｋｍ左右，而相当多的标段又是以一个区间作为划分依据，这样，即使上下行区间线路使用同一台盾构掘进（即贯通上行隧道之后再掉头掘进下行隧道）其掘进长度也就３ｋｍ左右，如欲完成１０ｋｍ的设计寿命，进而收回投资，就必须中３个标，掘进３个区间以上才能物尽其用。

然而，由于受工期限制和业主要求，相当多的工程，即使只中标了一个区段，也往往需要同时购买２台盾构投入，并列施工，其投资回收周期显然又人为地增加了一倍。

以上弊端导致企业资金大量积压，周转困难，不堪重负。

因此，改变招投标区段的划分原则，采用大标段的招标形式（以３个区间作为一个标段为宜），并制定合理的施工工期，使盾构能够一次性摊入工程成本，并实现良性循环，这对于大幅度提高盾构法施工的经济效益，也是必要的、科学的。

提高盾构经济效益，不光是施工企业的目标，也应当是业主的目标之一。

达到双赢的局面是最为理想的。

如果业主能够充分考虑到标段划分对于施工企业，特别是盾构经济效益的影响，采取相应的措施，那么在降低施工企业成本的同时，也同样降低了业主的建设投资金额。

3　地质条件复杂，施工风险大
盾构一次性投资较大，而通用性不高。

其中，地质条件也是主要的制约因素。

即使同直径的盾构，只要地质条件不同，选择的刀盘、开口率、刀具配置等情况就不同，几乎每接一个盾构工程，就得重新购买新盾构，即使盾构直径相同，地质条件不同，仅改造一个硬岩刀盘就要花费数百乃至上千万元的改造费用。

因此，采用既能掘软岩又能掘硬岩的复合式刀盘（预留换装硬岩滚刀／软岩切刀安装孔），已成为应对复杂地质的有效手段。

其次，对于地质条件的突变现象，特别是地下工程常遇到的坍塌、涌水、溶洞、暗河、断层等，盾构往往不能继续掘进，则会出现十分困难的局面。

影响了既定进度和工期；更有甚者还会对盾构设备乃至施工人员造成危险。

由于客观因素和条件的限制，在进行地质勘探时只能对地质构造、水文条件和病害走向作出大致的描绘和预测，尤其是对于埋深大，或水下隧道等地下工程，要达到对地下情况了如指掌的程度，至少目前做不到，这就提高了施工的风险。

例如天生桥二级电站工程，由于前期勘探工作受地形条件、勘测手段等因素影响，在掘进至６１７．７ｍ时遭遇熔岩泥石流。

再行推进时刀盘无法进料，不进而退时，泥沙石乘虚而入，将机器淹埋，致使工程耽误半年之久。

又如南京地铁二号线某标段，当掘进至９３环时出现地表塌陷、溶洞、大块漂石等变化的地质条件，处理起来非常费事，并长时间停机以加固前方地质等，耽误时间达数月之久，经济效益明显下滑。

所以说，尽可能提高勘探地层的精确程度，充分做好掘进的前期准备，亦成为快速掘进的先决条件，进而成为缩短盾构使用周期，尽快收回投资的有效手段。

4　盾构设计理念不同，盾构造价相差悬殊盾构的设计，目前主要有两种理念，一个是以德国Ｈｅｒｒｅｎｋｎｅｃｈｔ、Ｗｉｒｔｈ、美国的Ｒｏｂｉｎｓ、加拿大的Ｌｏｖａｔ为代表的欧美型，其设计理念为追求设计先进，追求完美，配置完善，功能齐全，自动化程度高，结构复杂，经久耐用，较少考虑经济性；另一种是以Ｋｏｍａｔｓｕ、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ为代表的日本盾构，其设计理念则是以适应本工程使用需要为目标，尽量简化设计，剔除多余的储备功能。

其主要零部件按等寿命设计，不求最先进但求实用，从而大大降低了造价。

以上两种设计理念，其造价相差近一倍。

换而言之，一台欧美型盾构相当于两台日本型盾构的价格。

对一台价值数千万元的地铁盾构而言，完成相同的工程而节约的投资是相当可观的，其价格优势不能不引起施工企业的高度重视和认可。

当然，这不是否认欧美盾构。

对于地质条件复杂的工程，配置欧美盾构不仅是必须的，也是
（下转第７７页）
架图纸，按此图纸订购了一套新起重臂架。

3.2　计算起重性能表
由于不能准确地得知９１ｔ履带起重机机身的重量、重心位置等参数，不能直接计算起重性能。

通过原有的起重性能表等数据，推算出９１ｔ履带起重机的机身的稳定力矩。

用新起重臂架的重量和原有的机身稳定力矩计算出新的起重性能表。

4　其他项目的维修改造
更换机械传动部分磨损的铜套、轴承等；修复损坏部分；操作系统的油缸全部用国产车型的刹车总泵和分泵代用，解决了漏油和密封件采购困难的问题；电气系统全部进行了更新，提高了稳定
性；选配了力矩限制器，提高了安全性能。

5　改造效果
改造完成后进行了主机试车、起重性能的试验和起重臂架的应力测试，并通过了技术监督部门的安全检测，达到了预期的效果。

通过几个工地的使用，发动机运转正常、工作有力，发动机改造取得了成
功。

更换起重臂架彻底消除了不安全的隐患，提高了使用的安全性和可靠性。

相当于投入了几十万元添置了一台９０吨级的起重机，可确保再使用十年以上，经济效益明显。

目前国内拥有大量的进口履带起重机，车型、生产厂家、出厂日期、配置等各不相同，随着使用年限的延长以及其他方面的原因，难免会遇到类似的问题。

这台履带起重机国产化改造的成功尝试，为其他类型进口履带起重机的改造探索了一条经济实用的途径。

（编辑　金治勇）
［中图分类号］ＴＨ２１３．７［文献标识码］Ｃ
［文章编号］１００１－１３６６（２００９）０１－００７５－０３［收稿日期］２００８－１０－２４
∅１０１．６×６／１８０１
４０６６４１４２５∅５０×３．５／５１１
５５５６１５００×１５００
车 型
参 数
主弦杆截面尺寸／面积（ｍｍ／ｍｍ２）主弦杆抗弯截面模量（ｍｍ３）主弦杆单肢计算长度（ｍｍ）腹杆截面尺寸／面积（ｍｍ／ｍｍ２）腹杆抗弯截面模量（ｍｍ３）主杆框架横断面中心尺寸（ｍｍ）
∅８９×６．３／１６３６３１６１２１４８０∅４０×３／３４８．５
３００２１５２５×１４１５
表1　起重臂架参数对比表
（上接第７３页）
无可非议的。

然而，在招投标中，业主往往处于盲目追求功能齐全的复杂盾构，把简单的问题复杂化，而要求增加许多储备功能。

更有甚者，还有业主只认欧美盾构，投标者必须承诺才能中标的现象，使中标企业苦不堪言，经济效益大打折扣。

这势必造成施工企业无力再投标，或中标工程严重亏损局面，从而导致恶性循环，制约企业的发展。

因此，科学地、合理地选择已成为业内人士和高层决策者值得探讨和高度重视的问题。

综上所述，盾构法施工是已被广泛采用的先进的隧道施工方法，其优势毋庸置疑。

因存在一些很难扭转的不合理的社会现象，制约了经济效益的提高。

但笔者认为，只要高层重视、通力协调，结合施工企业多年来探索所总结出来的体会，制定和完善制度和规范，并狠抓落实。

相信大幅
度提高盾构施工的经济效益是必然和指日可待的，适合国情的科学化决策和集约化管理的策略必将展示于世，谋求经济效益的最大化。

［参考文献］
［１］王梦恕．中国盾构产业何去何从［Ｊ］．轨道交通， ２００７，（７）：２０－２２．
［２］黄永康．论加快设备投资回收率的途径和对策［Ｊ］． 建筑机械化，２００７，（９）：２０－２３．
［３］祁　志，宋宏伟．全断面掘进机的应用现状与发展 前景［２］建筑机械化，２００２，（５）：２０－２２．
（编辑　贾泽辉）
［中图分类号］Ｕ４５５．１［文献标识码］Ｃ
［文章编号］１００１－１３６６（２００９）０１－００７２－０２［收稿日期］２００８－１０－３１
原起重臂架
新起重臂架。