境外DB模式项目设计优化的应用

境外DB模式项目设计优化的应用

花伟

（中铁国际集团有限公司 100039）

摘  要：DB项目具有设计施工一体化的特点，好的设计方案对项目的顺利实施具有决定性作用。目前竞争日益激烈的国际工程市场，对承包商的设计施工一体化及解决全过程问题的能力要求越来越高，项目方案选择的主导也从设计院向承包商转变，本文结合马来西亚TRX交通连接线项目从投标阶段全面分析进行方案优化，重点阐述设计优化在DB项目中对项目实施、成本节约、降低风险的实践应用。

关键词：马来西亚 DB项目 隧道 管棚 管幕 设计优化

1.工程概况

马来西亚TRX交通连接线项目位于马来西亚吉隆坡市中心敦拉萨路，工程主要为TRX CITY商业中心接驳现有市政道路而设计,项目分为A、B、C、D、E 五个部分，其中A部分为本工程的重难点工程，分为两条暗挖施工隧道：入口隧道和出口隧道，工期23个月。

⑴入口隧道:长度38.023m，大里程端埋深9.6m；小里程端埋深8.7m。隧道为矩形隧道，净断面8.7m×3.8m。隧道顶板与SMART隧道底板距离为7.35m，夹角58°。

⑵出口隧道:长度54.720m，大里程端埋深6.3m；小里程端埋深5.3m。隧道为矩形隧道，净断面8.7m×3.8m。距离孔口约15m～31m会遇到既有SMART出口隧道抗浮锚杆和微桩，锚杆为T32加强钢筋，微桩为φ250mm钢管桩。隧道顶板与SMART隧道底板距离为2.36m，夹角62°。

⑶入口和出口隧道呈东西走向，均下穿敦拉萨城市主干道和既有SMART隧道，主干道双向12车道，车流量大，每天高峰期车辆约215辆/分钟。

图1 隧道位置图

2.施工重难点

（1）隧道埋深浅。出、入口隧道均横向下穿两条既有SMART隧道，其中出口隧道结构顶距离既有SMART隧道底部最小2.4m（含隧道施工初衬、管幕支护结构厚度）。

（2）地下情况复杂。出口隧道施工涉及凿除既有SMART隧道抗拔锚杆及微桩，由于时间久，锚杆及微桩资料及图纸丢失，具体分布情况不明。

（3）工期紧张。业主指定关门工期，工期滞后每天赔偿14.5万人民币，且现场不利因素多，溶洞、地下水、天气等不确定因素可能造成工期滞后。

（4）地质不均匀。隧道施工范围主要为弱风化石灰岩，强度约34Mpa～49Mpa，地下溶洞发育较多，具体分布范围及大小较难勘测，业主提供地勘资料显示出口隧道洞顶存在流沙、地下水位高，施工安全风险大。

（5）施工精度要求高。业主要求沉降不大于10mm。

（6）场地空间小。隧道端头位于主道路下方且为地界边界，无法设置接收井。

（7）地面交通流量大。施工期间不能影响主干道通行能力，占道审批时间长且实施困难。

3.招标文件要求

因A部分顶管施工技术难度大，业主在招标文件中规定A部分隧道管幕支护由承包商进行设计施工，采用内径不小于800mm的可退回顶管机进行顶管施工，同时投标人可提交承包商设计的建议替代方案。

4.投标阶段方案

投标团队根据过往工程经验按照招标文件要求进行方案设计，支护方案为采用管径1200mm钢管砼管节（壁厚25mmφ1000钢管+内外包砼）顶管管幕支护，管幕呈门形布置，顶管完成后管内灌注自密实混凝土，施工机械拟选用德国公司定制的具有二次破碎功能、可回拖的φ1.2m泥水平衡顶管机。

5.承包商建议替代方案

鉴于钢管混凝土管节内径950mm,顶管机回退时人员进入操作困难，技术团队研究后提出使用φ1100mm钢管管节、相邻管节间采用锁扣相连作为承包商建议替代方案；采用钢管管节可节约管节制做时间、施工中减小管壁摩阻力等优点减少施工工期，经测算，使用钢管管节相比钢管混凝土管节可节约成本806万人民币。

6.管幕施工重难点

评标时按照要求多次澄清后，业主对我公司的专业性和建议替代方案给予认可并授标。公司成立项目实施团队，并对管幕施工方案高度重视，分析出管幕方案仍存在以下难点和风险：

（1）顶管施工前需提前处理SMART隧道抗浮锚杆和微桩，封闭交通难度大。

（2）隧道为浅埋暗挖隧道，且出口处软硬结合岩层顶进过程中，顶管机偏心受压易出现顶管上浮翘拱，出口隧道顶管顶最薄处距既有SMART隧道底板仅0.29m，业主沉降要求不超过10mm，施工控制难度大。

（3）可回退式顶管机自身设计因素限制及钢管（内部设置锁扣）对顶管机影响，施工过程中掌子面的控制较困难。

（4）隧道暗挖对顶管施工精度要求高，顶管之间的平顺衔接，直接影响顶管施工质量。

（5）出口隧道端头无法设置接收井；经查阅相关案例，国内均设置了接收井，尚无顶管回退先例。

（6）项目施工要求的带有弃壳装置的可回拖顶管机需要国外定制，设计、制造期为6个月，工期紧张。

（7）虽然使用可退回顶管机，但若施工过程中发生卡钻或机械故障，工期及成本不可控。

（8）穿越地层岩洞分布较多，需做好地质预报及溶洞填充加固工作，确保施工安全。

7.施工阶段优化方案

进入实施阶段后，针对本项目管幕方案的不足及风险，通过专家分析论证，提出改为φ108mm大管棚+超前周边帷幕注浆的优化方案。优化方案具有以下优点：

（1）管棚设备较为成熟，生产采购期仅为2个月，可节约工期114天。

（2）如遇锚杆或微桩，可换用金刚石钻头凿除，无需封闭交通或施工前单独处理。

（3）无需设置接收井。

（4）出口隧道距SMART隧道底板最薄处仅2.4m,管棚管径相比1.2m管幕管径较小，可降低施工风险。

（5）出口隧道穿越土层和岩层，可通过设置双层管棚加超细水泥注浆以保障地层加固效果。

（6）管棚加固可配合小导管施工保障隧道开挖安全。

（7）根据隧道开挖范围地质较好情况，将两侧更改为帷幕注浆围护，隧道开挖过程中增加锚杆及注浆降低施工风险，进一步节约工期。

（8）该方案施工经验成熟，更易于管控。

（9）可节约费用1970万人民币。

经过向业主再次提交优化方案、国内项目实地考察及现场进行施工精度、注浆效果验证后，业主最终同意更改为管幕支护方案。

8.最终施工方案

管棚主要设计参数：

（1）管棚规格：外径108mm，壁厚6mm的热轧无缝钢管。

（2）管距：管间竖向及水平间距出口隧道为350mm入口隧道为400mm；

（3）长度：入口隧道设计管棚长为35m~42m，出口隧道设计管棚为47m~57m。

（4）注浆材料：超细水泥。

（5）管棚钢管：钢管分6m、4m两种。管上预留注浆孔，呈梅花形布置，间距150mm，一周设置4排孔，孔径10～16mm，钢管尾部留一段止浆段不做注浆孔。

（6）层数：入口隧道为单层管棚，出口隧道为双层管棚。

图2 投标管幕方案及管棚优化方案

施工过程中，项目部通过采取猎鹰F5导向探测仪进行精度控制、道路上（夜间车流少申请占用一个车道）向下打小导管、袖阀管注浆进行地层加固等多种措施确保施工安全，目前项目已顺利完工，工期、成本、安全更方面均受控，并为企业在长大管棚单根施工长度（一般为10~45米）经验方面取得了突破。

9.结语

本项目在工期、地质情况、交通等各种不利因素的条件限制下，从投标阶段开始不断研究进行多种方案选比优化，不断探索尝试最终成功获得业主改变顶管方案思路并认可管棚方案，为项目节约了工期，为业主节约了投资，为企业选择了安全的施工方案，最终取得了良好的效果。

作者简介：花伟 1987-11-23 男 陕西渭南 汉 大学本科 工程师 中铁国际集团有限公司 研究方向: 工程施工