某地铁隧道开挖工法方案比选与变更案例分析

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2019年第3期某地铁隧道开挖工法方案比选与变更案例分析

李 洁

（中铁隧道股份有限公司，河南 郑州 450000）

摘 要：地铁隧道开挖工法有暗挖法、盾构法等多种工法，不同工法对隧道施工的安全质量、工期、工程造价有着重要影响。本文以某地铁隧道工法方案比选与变更为例，对不同工法施工的隧道从安全、工期、造价及成本方面进行了分析，为类似工程提供经验参考。关键词：地铁；工法；变更中图分类号：U455.4 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）03-0141-02 作者简介：李洁（1983—），女，工程师，研究方向：工程项目合同，成本管理。

随着我国经济发展，全国各地城市地铁工程建设也快速发展；目前城市地铁隧道修建技术主要以暗挖法、盾构法为主。其中暗挖法对断面适应能力强，通过超前加固等辅助措施可适用于除松软地层外的大部分地层施工；而盾构法则有着安全、快速、自动化程度高、施工质量易于控制等优点。不同工法对施工的工期、安全、经济性等有着显著影响。

有关地铁隧道施工工法已有多位专家学者进行论述总结，参见黄婉莹[1]、贾磊[2]、曹智[3]、肖中平[4]等的介绍，但对于不同工法的经济比选及变更实施具体分析案例并不多见。本文以我国某西南地区城市地铁隧道施工工法经济比选及工法变更为例，从安全质量、工期、效益等方面对不同工法进行对比分析，以期对今后类似工程的实施有所启发。

1 工程概况

某地铁工程区间位于西南城市，共4个区间隧道，其中3个区间隧道采用盾构法施工，1个区间隧道采用暗挖法施工。其中暗挖隧道长912m ，区间隧道埋深17～28m ，为单洞单线隧道，采用环形留核心土法施工，为保证工期在暗挖隧道中间设置施工竖井一座，以增加暗挖工作面。隧道主要穿越中风化泥岩、密实卵石、强风化泥岩、稍密卵石。区间隧道左线需侧穿某高层商业建筑外围护结构，需人工破除围护结构桩基，采用暗挖法施工。

工程中标后施工单位进行了详细的现场调查，通过调查发现，该区间地表建筑物复杂，除左线需下穿某高层商业建筑地下室外，还需穿越大量老旧小区，对控制沉降要求很高。因此，施工单位认为该隧道区间有采用盾构施工的条件，对暗挖法与盾构法施工进行了方案比选，并根据比选情况向建设单位提出了工法变更。

2 方案比选情况

2.1 不同工法施工安全对比分析

根据对本工程掘进穿越建构筑物统计情况，区间需侧穿某高层商业建筑、小型城市泄洪渠、及多栋多层建筑；原设计采用的预留核心土环形开挖，该工法需对开挖面分成多块、多次开挖，对地表沉降的控制难度很大，而采用土压平衡盾构施工，刀盘内被动土压力与掘削面上的土压、水压基本平衡，使得掘削面与盾构面处于平衡状态，可有效控制沉降，施工单位在该城市有丰富的

施工经验，沉降完全可控制在规范及设计要求范围内。2.2 不同工法工期对比分析

该隧道上部为砂卵石地层，下部为泥岩，原设计采用的环形开挖预留核心土施工，首先需进行超前预加固，然后需将开挖断面分为上、中、下及底部四个部分逐级掘进施工，工序复杂，日进尺仅为0.5～1m ，月进度仅20～30m ，设计增加了施工竖井，使工作面增加到4个，但施工工期仍长达12个月。而采用盾构法施工，根据施工单位在该城市施工经验，月进尺可达250～300m ，4～5个月即可完成隧道的开挖，较暗挖法工期节约8个月工期。

2.3 不同工法经济效益对比分析

（1）工程造价对比。暗挖法隧道延米造价为65623元，如表1所示。盾构法隧道延米造价为47711元，如表2所示。由表1、表2可知，盾构法总造价较暗挖法降低3268万。

（2）工程成本对比。暗挖法隧道延米成本为58470元，如表3所示。盾构法隧道延米成本38190元，如表4所示。

表1 暗挖法隧道工程造价

表2 盾构法隧道工程造价

项目数量单价/元总价/元暗挖地下区间1824/延米65623119696376区间主体1824/延米63701116191193开挖及支护1824/延米4086874543232二衬及防水1824/延米2202340169952竖井1/项14780091478009横通道1/座750374750374施工监测

1824/延米

700

1276800

项目数量单价/元总价/元暗挖区间18244/延米4771187024708区间主体18244/延米4346779283670掘进及出渣18244/延米2203240186368管片预制拼装18244/延米2014436742656端头加固1/项23546462354646联络通道1/座750374750374施工监测18244/延米6001094400盾构进退场费

2/台8000001600000地表加固

5019/m 3

856

4296264

DOI:10.19537/ki.2096-2789.2019.03.068

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表3 暗挖法隧道工程成本表4 盾构法隧道工程成本表5 暗挖法与盾构法工程盈利情况对比表

项目数量单价/元总价/元直接工程费1824/延米58470106649152区间主体1824/延米56693103408032人工费1824/延米1146620913984机械使用费1824/延米1401425561536材料费1824/延米3121356932512竖井1/项14044581404458横通道1/座687542687542施工监测1824/延米6301149120其他直接费1/项14452801445280管理费1196963.7655984819合计 114079251

项目数量单价/元总价/元直接工程费1824/延米3819069659102区间主体1824/延米3458463080578人工费1824/延米23364260864机械使用费1824/延米1448126413344材料费1824/延米1657930240096端头加固1/项21662742166274联络通道1/座887542887542施工监测1824/延米520948480盾构进退场费2/台7200001440000地表加固5019/延米6583302502其他直接费1/项18235401823540管理费870247.0854351235合计 75833877

项目暗挖法/万元盾构法/万元差值/万元工程造价119708702-3268

工程成本114087583-3825

利润5621119557

由表3、表4可知，盾构法总成本较暗挖法降低约3825万元。

（3）工程盈利对比。暗挖法与盾构法盈利情况，如表5所示。由表5可知，盾构法盈利较暗挖法增加557万元。

3 变更实施情况

该隧道原设计为暗挖法隧道，设计单位基于该工程需下穿某高层商业建筑，并进行桩基破除作业，因此选择了暗挖施工。施工单位进行了详细的调查后发现，该建筑桩基为原房屋施工时的基坑围护桩，仅是施工期间的临时支护措施，大楼建成后，该桩基不承受荷载，因此直接破除不会对大楼安全产生影响。但该施工单位作为国内隧道施工领域经验最为丰富的承包商之一，在国内已多次实施盾构破桩作业。通过进一步调查，该桩基直径为1m，钢筋笼主筋为14mm，经邀内外部专家进行评审后，施工单位认为通过采取地表钻孔注浆固结桩基周围卵石层后，盾构可以安全进行破桩作业，不会对上部建筑物造成影响。

施工单位充分分析论证了该暗挖区间变更的技术及经济可行性后，认为该工程施工工法由暗挖法改为盾构法，通过采取一定的辅助措施可有效控制施工风险，可以有效利用施工单位自有人员、设备，工程造价有一定程度上减少,变更后工期节约，利润增加。施工单位发起了变更提议，对于建设单位及设计单位担忧的盾构破桩问题，施工单位准备了大量详实案例，并邀请了多位业内专家进行了论证，且该变更对于建设单位而言，可有效节约投资，因此最终建设单位同意了该变更。工程实施过程中施工单位经过精心组织，最终该项目达到了预期的收益。

4 结论

（1）隧道施工工法对隧道施工的安全质量、进度、工程造价都有着非常重要的影响，因此在设计及工程施工前应做好详细的施工调查与方案比选工作，选择合适的施工工法以达到安全质量、进度、工程造价的平衡。（2）对于施工单位而言，工程变更的目的无非是为了增加工程效益，提高工程质量，节约施工工期；在工程中标后，应认真研究合同条款，根据施工单位自身的施工优势及特长，选择对自身最有利的施工工法。要走出变更就一定要增加合同金额的误区，减少合同金额但是增加工程利润的变更，对于建设单位而言也更容易接受，对于施工单位而言保证了利益最大化。

参考文献：

[1]黄婉莹,刘建新.浅谈地下隧道施工工法比选[J].广东交

通职业技术学院学报,2013(8):32-35.

[2]贾磊.暗挖法地铁施工技术分析探究[J].工程技术,2017

(2):112.

[3]曹智,李剑祥.成都地铁盾构选型设计及实用性比较[J].

隧道建设,2014,34(10):1005-1010.

[4]肖中平,何川,晏启祥,等.城市富水砂卵石地层浅埋暗挖

电力隧道的设计技术[J].铁道建设,2007(4):46-48.