地铁盾构施工成本分析

地铁盾构施工成本分析

陈辉

中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司 江苏 无锡

地铁盾构施工是城市地铁施工中一种重要的施工技术，在城市化地铁隧道施工中大量应用，在实际盾构施工中需要进行科学的成本分析，不断提高成本管理水平，增强企业市场竞争力。

关键词：盾构施工、成本分析

引言：成本分析是利用核算及其它有关资料，对成本水平与构成的变动情况，系统研究影响成本升降的各因素及其变动的原因，寻找降低成本的途径的分析，它是成本管理工作的一个重要环节。通过成本分析，有利于正确认识、掌握和运用成本变动的规律，实现降低成本的目标; 有助于进行成本控制，正确评价成本计划完成情况，还可为制订成本计划、经营决策提供重要依据，指明成本管理工作的努力方向。在对地铁盾构施工成本分析过程中，仍主要从人工费、材料费、机械使用费等方面进行分析，详细了解地铁盾构施工各项直接成本费用组成，优化成本管控，提高企业管理水平及盈利能力。

一、人工费

人工费指盾构始发掘进至到达期间发生的与盾构掘进施工有关的所有人工费，包括井下（含洞内）作业人员、地面配套设备操作和服务人员、地面辅助作业人员等，其中井下作业人员按照每天两班30人考虑，地面配套设备操作人员按每天两班16-18人考虑，每天两班管理人员6人。具体人员配置见表1-1。

单台盾构机两班作业人员配备表 表1-1

粉细砂层、粉质粘土（粉土）、黄土、淤泥质软土地层单台盾构机按平均每月掘进长度270米，全断面中粗砂层、卵石（圆砾）层、含卵石粉质粘土、40MPa以下岩层单台盾构机作业面按平均每月掘进长度240米，40MPa以上岩层单台盾构机作业面按平均每月掘进长度200米，上软下硬高强度岩层单台盾构机作业面按平均每月掘进长度60米。当单个区间长度小于500米或大于1100米，可以适当调整人工费。

         主要城市地质分类分布情况        表1-2

盾构掘进每米人工费=人员数量*月平均工资/平均每月掘进长度。

盾构掘进人工费=盾构掘进每米人工费*盾构掘进总长度。

二、材料费

1、管片背后注浆

1．1、同步注浆材料及要求

同步注浆浆液一般为水泥砂浆，由水泥、粉煤灰、砂、膨润土、水和外加剂等组成，选材及进场检验符合现行标准、规范，配置好的浆液应具备以下性能：（1）良好的长期稳定性及流动性，并能保证适当的初凝时间，以适应盾构施工及远距离输送的要求；（2）良好的充填性能；（3）在满足浆液施工的前提下，尽可能早地获得高于地层的早期强度；（4）浆液在地下水环境中，不易产生倾析现象；（5）浆液固结后体积收缩小，泌水率小；（6）原材料来源丰富、经济，施工管理方便，并能满足自动化技术要求；（7）浆液无公害，价格便宜

1．2、同步注浆配合比选择

（1）硬岩掘进中的同步注浆浆液，应重点考虑增加浆液的流动性。因此浆液配比要在保证砂浆稠度、离析率、固结率、强度等指标的基础上演唱凝结时间（控制在12-30h），以获得更为均匀的填充效果，配比表见表2-1。

硬岩中浆液配合比参考值（单位：kg）          表2-1

（2）较软弱、自稳能力较差的岩层，注浆后应能尽快获得浆液固结体强度。因此，浆液配比要保证砂浆的固结率和强度，并将凝结时间适当缩短为5-7h，以便在较短的时间内加固地层，增强地层的稳定性，配合比见表2-2。

不同地层浆液配合比参考值（单位：kg）          表2-2

（3）富水地层要求浆液的保水性要好、不离析，凝结时间在5-6h。若同步注浆后还漏水，则应补注水泥-水玻璃双液浆，以固结堵水。

（4）在盾构始发和到达段，总体上要求缩短浆液凝结时间，以便在填充地层的同时能尽早获得浆液固结体强度，保证开挖面安全并防止从洞口处漏浆。浆液配合比见表2-3。

始发到达段同步注浆浆液基准配合比参考值（单位：kg）    表2-3

同步注浆材料受地质条件、地下水状况等多方面因素的影响，施工应在满足设计要求的前提下，有针对性地进行配合比设计，并根据现场实际情况进行调整，确保各项指标满足施工要求，且经济良好。

1.3、同步注浆量

注浆量的确定以盾尾间隙量为基础，结合地层、线路适当考虑注浆系数，以达到充填密实。注浆系数主要由土质系数、超挖系数决定。土质系数取决于地层性质，一般取值为1.1-1.5；在完整性好、自稳能力强的地层中，浆液不易渗透到周围土体中去，可取较小土质系数甚至不用考虑；但在裂隙发育的岩质地层或以砂、砾石为主的大渗透系数地层，浆液极易渗透到周围土体中，因此此类地层应取较大的土质系数，可取1.5-2；在以粘土、粉砂为主的小渗透系数地层，浆液在注入压力下也会对土体产生劈裂渗透，故也应取1.1-1.3的土质系数。每米同步注浆量经验计算公式为：

(D12- D22)

式中：V——每米同步注浆量（m3）；

D1——刀盘外径（m）；

D2——管片外径（m）；

——注浆系数，根据地层情况确定，一般取1.3-1.8。

1.4、二次注浆

二次注浆材料可根据地质地层、隧道埋深及地下水情况选择，一般为水泥浆液或者水泥水玻璃浆液。

注浆每米材料费=同步注浆材料每立方米单价*每米同步注浆量V+按需增注二次注浆总费用/掘进总长度。

盾构掘进注浆费用=同步注浆每米材料费*盾构掘进总长度+按需增注二次注浆总费用。

2、管片防水

管片接缝防水多采用三元乙丙橡胶密封垫，分环缝和纵缝分别设置，衬垫环缝采用软木衬垫，纵缝衬垫采用丁腈软木橡胶衬垫，弹性密封垫及软木衬垫粘贴好后，按设计在管片角部粘贴自粘性橡胶薄板，加强角部防水。

三元乙丙橡胶密封垫每米重量计算公式为设计图理论体积×三元乙丙橡胶材料密度，密度设定为1.2g/cm³。

嵌缝密封防水一般设计要求隧道嵌缝除变形缝、盾构始发或接收各25环以及联络通道两侧各8-10m处要求整环嵌缝，其余仅在拱顶45°、拱底90°范围内进行嵌缝。嵌缝材料采用氯丁胶乳水泥砂浆，嵌缝材料与混凝土结合面用界面处理剂进行处理。

管片防水每米费用=每环管片防水材料费/管片环宽（常用1.2m或1.5m宽） 。

管片防水总费用=管片防水每米费用*盾构掘进总长度（或管片防水总费用=每环管片防水材料费*管片总环数）。

3、管片连接螺栓

衬砌管片分为6块：3块标准块（A1、A2、A3型），2块邻接管片（B1、B2型），1块封顶管片（K型），管片衬砌采用错缝拼装方式，错缝角度22.5°。环与环之间以 16 根 M30 的纵向螺栓连接，既能适应一定的变形，又能将隧道纵向变形控制在满足防水要求的范围内。管片的块与块之间以12根M30 的环向螺栓相连，能有效减小纵缝张开及结构变形。环向螺栓、纵向螺栓需进行表面处理。

螺栓单价组成：1、原材料：Q235圆钢、45#碳结构钢、40CR合结钢；2、原材料损耗及加工费；3、强度等级处理（淬火8.8级（含）以上）；3、表面处理：热镀锌45μm、热镀锌70μm、达克罗480h、达克罗780h、达克罗1000h、环保达克罗（无铬锌铝）、抗碱涂层；4、包装、运杂费。

管片螺栓每米费用=28*螺栓单价/管片环宽（常用1.2m或1.5m宽）

管片螺栓总费用=28*螺栓单价*管片总环数

三、机械使用费

1、盾构施工设备使用费

盾构机来源主要为自有或市场租赁，根据盾构机品牌、适用地层、刀盘配置、掘进长度、盾构机新旧程度等差异，使用费价格会有较大差异。主要使用费计算方法如下：

（1）按照工程量法进行计算，使用费随工程量增加按工作周期递减的方式，每2公里为一个工作周期。

例如：海瑞克第一个工作周期使用费标准为8000元/m;

小松/NFM复合盾构机第一个工作周期使用费标准为7000元/m;

小松软土盾构机第一个工作周期使用费标准为6000元/m;

每增加一个工作周期使用费按500元/m递减。

（2）同一项目适用盾构机跨越两个工作周期时，使用费=∑（在本项目实际掘进所在各周期的掘进里程m*该掘进周期使用费标准）。

（3）盾构机的使用单价中不含运输费（及保险费）、材料消耗费（含刀具）、日常保养维修费、安装拆卸费、税费、人工费等，具体费用由使用者承担。

2、盾构施工配套设备

盾构施工配套设备使用费按照工程量法进行计算，每台盾构机配套设备使用费约1000元/m（按照每台盾构机配套设备标准数量每月使用费/每月掘进长度）。

每台盾构机配套设备标准数量         表3-1

3、盾构施工配套设备日常维保

第一个工作周期按照150元/m（软土地层），150元/m（复合及岩石地层），以后每个周期递增150元/m。

四、其他主要费用

1、预制钢筋混凝土管片

常规地铁盾构施工预制钢筋混凝土管片，主要通过预制管片厂进行市场采购，一般钢筋由使用项目进行采购供应，预制完成的预制钢筋混凝土管片单价在1300元/m3-1500元/m，单价主要包括管片预制过程中人工费、材料费（不含钢筋）、场地费用以及运杂费等。

           各种类型管片规格及工程量           表3-2

2、盾构施工土方弃置

盾构施工土方弃置工程量按刀盘外径面积乘以掘进长度计算，盾构土方比重1.5-1.8t/m3，各地土方运输、处置费等价格差异较大，需结合市场行情具体确定土方弃置单价。由于环保、文明施工等要求，各地政府对土方弃置也将陆续出台相关政策文件，选择合适的处置地点，使得土方弃置价格趋于规范合理。

例如上海废弃物管理处发布渣土运输行情信息调查渣土运输行情信息为：

起步运距设置为10公里，且10公里以内按测算单价的1.5倍计，起步价 10 公里（不足 10 公里按 10 公里计）1.99（元/ 吨·公里）×10（公里）×1.5 = 29.85 元/吨。10 公里以外，每增运 1 公里 = 1.99 元/吨。

再如宁波直接在招标阶段余方弃置按照不同处置地点，业主设置不可竞争费，投标人按设置的单价进行报价，结算时按不可竞争费单价进行结算，业主投资风险在可控范围，实际处置成本费用上涨风险完全由施工单位承担，需政府相关部门加强处置费用控制，若实际处置费用高于不可竞争费，施工单位将承担较大的成本亏损。

五、结束语

地铁盾构施工成本主要在盾构施工设备、预制钢筋混凝土管片及盾构施工土方弃置。地铁盾构施工随着科技的进步，设备标准不断完善以及机械化施工的普及，未来盾构施工机械效率会越来越高，劳动力的需求将大大降低，相应成本费用会大幅度减少。除常规盾构机尺寸外，仍需积极探索盾构机“装配式”理念解决不同规格盾构机的通用性问题，降低设备再制造或升级改造，提高设备利用率，降低盾构施工设备使用费。随着管片生产量增大以及工厂化的管片生产模式、管理水平的不断提升以及管片模具摊销费用逐渐减少，管片价格逐渐趋于稳定合理。土方弃置受地方政策、环保以及各地弃置土场数量限制等影响，差异较大，仍将是地铁施工成本控制的主要内容。

以上仅从常规地铁盾构施工进行成本分析，特殊地层（孤石、岩溶、瓦斯等）等特殊处理工艺对盾构施工处理及控制，成本影响也非常大，需要根据实际情况进行分析总结，搜集整理经验数据，不断提升施工工艺水平，完善成本分析资料建设。