长距离、大断面矩形顶管施工工料机消耗及费用分析

长距离、大断面矩形顶管施工工料机消耗及费用分析
摘要：大断面矩形顶管是一种新型的顶进工法，在深圳、郑济、上海、苏州等
市政工程均有运用；但在现行轨道和建筑市政定额中，没有“矩形顶管”单独子目，定额单价缺乏实际参考意义；本论文主要根据其施工工艺流程，现场实测人材机
消耗量，结合实际施工单价，得到该工法的工料机消耗成本，为今后类似工程工
料机消耗及费用分析提供一定参考。

关键词：大断面矩形顶管；消耗分析
引言
随着我国城市建设的迅猛发展，苏州乃至全国综合管廊建设过程中许多节点
由于行政许可、管线迁改、交通干扰等影响，不允许采用传统的支护开挖或矿山
法施工。

矩形顶管施工技术在我国地铁、地下人行隧道的大量建设应用，对这些
节点采用非开挖顶管法与传统的其他工法相比具有明显的优势，因而在综合管廊
的建设中得到大量的应用和推广，截止目前矩形顶管无可参照的相关定额。

且有
关其实际成本的研究资料很少，本文依托苏州城北路综合管廊五标元和塘矩形顶
管项目，对大断面矩形顶管工料机消耗进行测算。

一、工程概况
苏州市城北路综合管廊工程五标元和塘段顶管工程，位于苏州市城北东路与
齐门北大街相交处附近，该段地面沿线分布有元和塘河道，建（构）筑物有中国
石化加油站、苏州军分区、交警二中队、民房房屋及齐门立交、苏建集团二分公
司等，地下管线有天然气、供水、雨水、污水管道等。

原设计采用明挖法施工会
影响元和塘河道正常通行和影响齐门立交的交通，会占用南侧军分区军产用地，
需拆迁各类综合地下管线，对周边已建结构物带来一定的破坏和影响。

经勘察设
计变更后采用长距离、大断面矩形顶管施工。

设计里程为GCB2+180至GCB2+420段，该段总长233.6米,详见图1-1顶管工
程施工顶进剖面图。

根据地质剖面图1-2可知，本项目顶管施工穿越地层主要为粉砂夹粉土、粉
砂层。

工作井基坑开挖深度影响范围内地层从上至下依次为素填土、黏土、粉质
粘土夹粉土、粉砂夹粉土、粉砂、粉质粘土、黏土。

其中粉砂夹粉土、粉砂层地
质性质较差，施工时易发生涌砂涌水、坍塌，从而造成地表沉降。

施工时采取对
土体进行加固、改良等措施。

图1-1 顶管工程施工顶进剖面图
图1-2 顶管通道地质剖面图
二、施工工艺
2.1施工原理
顶管始发井尺寸15.1×14.0m（长×宽），净空13.1×12m，内衬墙厚1m，深度15.626m。

顶管接收井外形尺寸10×14.1m（长×宽），净空8×12.1m，内衬墙厚
1m，深度16.22m。

顶管矩形管节外形尺寸为5.5m×9.1m，净空4.2m×7.8m，壁厚650mm。

管节
长度为1.5m/节，单节重约66.8t；共154节管节，全部采用预制钢筋混凝土结构，混凝土强度为C50，抗渗等级为P8。

管节接口采用“F”型承插式。

详见图2.1-1，
图2.1-2。

始发及接收洞门凿除采用先降水后凿除，凿除采用从上往下、由外向内的顺
序间隔清除钻孔桩。

顶进施工始发井洞门采用预埋钢环双胶圈止水，接收井采用一道预埋止水钢环。

大断面长距离顶进施工采用2道中继间分担顶力减阻措施，全程采用触变泥
浆减阻及全断面进行土体改良，过河段采用800mm厚钢筋混凝土压板加载反压，全程顶进施工合理控制顶进速度及顶进姿态，确保工程顺利完成。

始发井布置一台100T龙门吊进行顶管设备、管节及零星设备的吊装作业。

接收井布置一台260t履带吊车进行顶管设备及零星设备的吊装作业。

渣土外运：在始发井布置6*16*2m弃土池存放渣土，在始发井南侧空地做一
个临时堆土场，确保顶进施工正常顺利进行。

洞内出土运输采用厂家特制外形尺
寸3.72m×2.1m的斗车进行出土。

图2.1-1 顶管管节标准断面图
图2.1-2 顶管管节立面图
2.2施工工艺
顶管施工工艺如下图所示：
图2.2-1 顶管施工工艺流程图
三、资源配置
3.1劳动力配置
表3.1-1 主要人员计划表
4.2材料消耗测算
主材料、辅助材料采用现场实际采购价格和现场实际消耗数量。

成品箱体
9.1m*5.5m，1.5m/节，中继间成品9.1m*5.5m现场实际使用2套。

顶进需要，膨
润土主要用于配置改良土体用的浆液、管节打浓泥纠偏的浆液以及管节外的触变
泥浆，触变泥浆配制主要材料包括：膨润土、水、纯碱Na2C03和CMC，顶管顶
进完毕，需要采用水泥浆置换管节外触变泥浆，可作管节防水保护层并防止因泥
浆收缩引起地面下陷。

表4.2-1 顶进施工材料数量表
表5-1 大截面矩形顶管工料机消耗分析表
大截面矩形顶管顶进施工
工作内容：施工准备、测量放线、设备安装、调试、顶进、拆除、注浆置换、弃土运输至泥浆池等。

计量单位：m
说明：1、本次测算不包含泥浆和渣土外运、管内通风、照明、轨道以及洞口环梁工程。

2、机上人工含在机械台班中，按实发费用计列。

3、本次测定中人工、材料、机械单价采用现场实际施工价格计列。

4、以上分析中不含有关管理费、利润及税金。

六、结束语
根据以上工料机消耗分析，长距离、大断面矩形顶管顶进实际费用有很多不
确定因素影响：
1、现场地质条件及覆土深度对顶进施工有很大影响，造成顶进费用不同。

2、现场实际顶进穿越的地质情况不同，土体改良材料和配比不同，此部分工
作内容会加大成本。

3、洞口加固施工质量不同对顶管始发、接收洞口封堵施工处理产生的费用不同。

4、和泥水平衡工法比较，不需要泥浆循环出渣，可减少泥浆制作、处理及废浆外运费用。

以上分析建议仅为建设各方在设计概算、招标控制价、投标报价、成本测算、施工方案比选、工程结算、定额修编时提供一定的参考。

参考文献
[1]苏州城北路（金政靠街~齐门外大街）综合管廊工程二标段施工图及说明[z].苏州：悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司，2017.
[2]苏州城北路（金政靠街~齐门外大街）综合管廊工程实施性施工组织设计[z].苏州：中铁上海工程局集团华海工程有限公司.
[3]中华人民共和国住房和城乡建设部城市地下综合管廊工程消耗量定额[s].北京：中国计划出版社，2017.。