地铁区间施工方法及造价分析
摘 要:以深圳地铁一期工程为例,介绍了地铁区间隧道的施工方法、工序及造价分析。关键词:地铁区间;施工方法;造价分析
在城市中修建地下铁道,其施工方法受到地面优点。因此,在地面交通和环境条件允许的地方,应建筑物、道路、城市交通、环境保护、施工机具,以及资金条件等因素的影响较大,因此其比一般隧道、桥梁工程的施工技术要求更高、难度更大、造价也更昂贵。以深圳地铁一期工程为例,该工程由规划的1 号线东段和4 号线南段组成,1 号线由罗湖站至侨城东站,4 号线由皇岗站至少年宫站(原文化中心站),正线路总长19. 468 km , 工程总投资为105. 85 亿元,平均每公里造价5. 44 亿元。由于工程所处地理位置及地区的特殊性,加之沿线工程及水文地质条件复杂,增加了施工难度,形成了区间段的施工方案集明挖、暗挖、盾构各种工法于一体的多样化组合。下面笔者就该工程地下区间隧道部分的不同施工方法及其造价进行分析比较。
1 施工方法的采用
施工方法的选择应根据工程的性质、规模、地质和水文条件,以及地面和地下障碍物、施工设备、环保和工期要求等因素,经全面的技术经济比较后确定。深圳地铁区间隧道施工方法经以上多方面比选后采用了以下3 种不同的施工方法。
1. 1 明挖顺做法施工
明挖法是修建地下铁道常用的施工方法,具有施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量等尽可能采用。明挖顺做法是明挖法施工按其主体结构的施工作业顺序进行分类的一种,以金田至益田区间施工方法为例,其步骤为:
(1) 拓宽、设置临时道路,进行交通疏解;
(2) 开挖上部敞口放坡基坑;
(3) 施做基坑止水围护结构;
(4) 坑内设井点降水;
(5) 基坑内分层开挖土方,及时架设腰梁和横撑;
(6) 挖至坑底,施作垫层及底板防水层和保护层;
(7) 逐层向上顺做主体结构,边墙防水层,拆除支撑;
(8) 铺设顶板防水层并施作保护层,回填土方;
(9) 拆除临时便桥,清整场地,恢复路面。
明挖顺做法施工中的基坑可以分为敞口放坡基坑和有围护结构的基坑两类,深圳地铁采用的基坑围护方法及单位造价见表1 。
表1 基坑施工方法与单位造价分析表
浅埋暗挖法即松散地层的新奥法施工,新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设计施工。浅埋暗挖法是针对埋置深度较浅、松散不稳定的土层和软弱破碎岩层施工而提出来的,深圳地铁区间隧道大部分采用了浅埋暗挖法施工。
地下铁道是在城市区域内施工,对地表沉降的控制要求比较严格,所以更要强调地层的预支护和预加固,所采用的施工方法有超前小导管预注浆、开挖面深孔注浆、管棚超前支护。浅埋暗挖法的施工工艺可以概括为“ 管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”18 个字,其工艺流程见图1 。
图1 浅埋暗挖法施工工艺框图
1. 3 盾构法施工由我院设计的皇岗至福民区间中SCK1 + 050 ～SCK1 + 499. 307 段与福民至金田区间,由于该段地质条件差、地下水位高及大面积分布砂层,隧道结构基本从砂层或上覆含水砂层的砂粘土中通过,施工难度大,风险高,经专家评审后福民站由原来的侧式站台改为岛式站台,福民至金田区间为2 条并行的单洞单线圆形断面隧道,为盾构法施工创造了有利条件,经综合考虑后,该段采用盾构机过站方案。盾构法施工具有不影响交通,在软弱地层亦有较强的适应性,地表沉降易于控制,施工噪音小等优点, 而且还可避免道路两侧管线受干扰。盾构法施工的工序较为复杂且施工精度及技术含量很高,其主要施工步骤为:
(1) 在盾构法施工隧道的起始端和终端各建一个工作井,分别称为始发井和到达井(或称拼装室、拆卸室);
(2) 盾构在端头井内拼装就位;
(3) 洞口地层加固;
(4) 依靠盾构千斤顶推力(作用在已拼装好的衬砌环和工作井后壁上) 将盾构从起始工作井的墙壁开孔处推出(此工序为盾构出洞);
(5) 盾构在地层中沿着设计轴线推进,在推进的同时不断出土和安装衬砌管片;
(6) 及时向衬砌背后的空隙注浆,防止地层移动和固定衬砌环位置;
(7) 盾构进入终端工作井并被拆除(此工序为盾构进洞),如施工需要,可穿越工作井或盾构过站再向前推进。
盾构掘进过程可划分为4 个阶段:
① 负环段掘进(从拼装后靠管片起至盾尾离开出洞井内壁止);
② 出洞段掘进(从盾尾离开出洞井内壁至盾尾离开出洞井内壁40 m 止);
③ 正常段掘进(从出洞段掘进结束到进洞段掘进开始);
④ 进洞段掘进(从盾构切口距进洞井外壁5 倍盾构直径起到盾构入基座止) 。
现代的盾构能适用于各种复杂的工程地质和水文地质条件,施工速度快,能有效控制地面沉降等优点。但应指出,盾构法施工需要较多的时间和投资用于盾构与附属设备的设计和制造,以及建造端头井等工程设施,同时其施工技术方案和施工细节对围岩条件的依赖性较其他方法高。这就要求事先做好细致的水文地质勘察工作,并要根据围岩的复杂程度做好各种应变的准备。因此,只有在不宜采用明挖法或矿山法,且地下水发育,围岩稳定性差,隧道很长而又工期要求紧迫的情况下,采用盾构法施工才是经济合理的。
2 工程造价的确定
2. 1 概算编制依据及原则
2. 1. 1 定额及取费
地铁工程至今全国尚无统一的概算编制办法, 据以往城市地铁设计经验,定额的采用及取费以当地市政、建筑、安装等定额为主,不足部分采用铁路等行业定额作补充。
(1) 人工费的差价调整为1998 年第4 季度水平;
(2) 主要材料采用抽料调差,差价调整到1998 年第8 期价格水平;
(3) 其他材料、机械台班差价按其他材料费和机械费总额的50 % 计列。
2. 2 技术经济指标分析
按以上编制原则编制的结构断面为单洞单线圆形断面区间隧道,分别采用不同的施工方法的土建结构技术经济指标也不同,见表2
不同的施工方法在进行方案比较时,其技术经济指标在分析过程中还应考虑多方面的因素。如明挖法施工的区间结构,其围护结构形式的采用是影响造价的主要因素之一,主体结构的埋置深度越深造价越高,埋深的不同会造成明挖法与暗挖法在经济比较后得出截然相反的结论。另外不同地区定额水平及取费的高低,也会使造价产生很大的差别。总之,在设计阶段,需要全面考虑影响因素,合理确定工程造价。
