拱北隧道暗挖段预算补充定额编制

汤胤琳，王 韧，吉小明

（1.港珠澳大桥珠海连接线管理中心，广东珠海519030；2.广东工业大学土木与交通工程学院，广东广州510000）

拱北隧道暗挖段预算补充定额编制

汤胤琳1，王 韧2*，吉小明2

（1.港珠澳大桥珠海连接线管理中心，广东珠海519030；2.广东工业大学土木与交通工程学院，广东广州510000）

随着技术和设备的不断进步以及施工方法的不断改进，已有的定额成果在隧道施工中越来越不能满足现实的需求.基于拱北隧道管幕冻结组合预加固工法下开挖预算定额的编制实践，简要介绍了补充定额的编制过程以及相关问题，并对结果进行了比对分析.

拱北隧道；管幕冻结法；定额编制

拱北隧道是港珠澳大桥的重要组成部分，是港珠澳大桥珠海连接线的关键控制性工程.隧道位于珠海市香洲区，毗邻澳门，起点位于拱北湾海域，连接珠澳人工岛之后的拱北湾大桥，终点位于广东省公安边防第五支队茂盛围管理区.暗挖段以管幕冻结组合预加固法下穿拱北口岸，暗挖段长255 m，隧道主体采用双层双向六车道，设计时速为 80 km/h［1］.

1 项目特点

暗挖段下穿环境保护要求极高，政治因素极为敏感的拱北海关，埋深仅6～7 m.暗挖段土层有填筑土、粉土、淤泥质粉质粘土、中细沙、淤泥质粉土、粉质粘土、砾砂，具有软弱、饱和含水、水量补给丰富、高压缩性、高渗透性、承载力低等特点［2］.

（1）由于拱北隧道暗挖段开挖面大，开挖过程中采用台阶法开挖，从东西工作井分五层十四部相向开挖.暗挖段处于拱北海关下方，且隧道埋深较浅，周围其他基础，管线等设施情况复杂，众多原因导致开挖过程中不能采用火工爆破品.由于围岩等级低，地理位置重要等因素，隧道开挖时支护的安全系数高，支护用量大.致使工作面狭小，只能采用小型挖掘机开挖.

（2）隧道采用管幕冻结组合预加固工法.由于使用冻结法，虽然围岩等级很低，但在冻结的作用下冻土强度较高，在不使用爆破品的前提下开挖难度很大.由于使用管幕法，在对靠近管幕轮廓线部分的冻土进行开挖时只能采用人工开挖，增加了开挖的难度.

（3）支护的预留安全系数高，导致支护施工时人工和材料的消耗量增大.

鉴于拱北隧道暗挖段施工的特殊环境和因素，基于以上特点，已有的定额成果不能适用于拱北隧道，需编制拱北隧道暗挖段预算补充定额（主要项目有：①土体注浆加固；②洞身开挖；③初期支护；④临时钢支撑；⑤二次衬砌）.

2 主要施工难点和编制定额需要考虑的问题

2.1 隧道开挖面特大

拱北隧道主体为双层双向六车道，开挖面积达到大于330 m2，结构周长65 m，开挖宽度为18.7 m，开挖高度为20.8 m.

2.2 开挖工作面小

由于开挖方法和支护要求，把工作面分为五台阶十四部.A台阶开挖高度约5.1 m，B、C、D台阶开挖高度约为3.8 m，E台阶开挖高度约4 m［2］.开挖过程中实际工作面狭窄，只能采用小型机械进行开挖.

2.3 非爆破小机械开挖

根据对周边建筑和管线的调研结果发现，在隧道路线范围内电力、电信网络众多，给排水管道密布.同时隧道下穿拱北口岸，隧道对于沉降量和施工扰动的控制严格，开挖过程中无法使用火工爆破品.又由于工作面小的原因导致大型开挖机械无法进场，只能使用小型机械，增加了施工难度.

2.4 超前支护对开挖工作的影响

拱北隧道采用管幕冻结组合预加固的施工方法，该预加固工法对开挖工作有着不利影响.由于冻结的作用使土体强度增加，导致掘进速度下降.在靠近管幕部分只能采用人工开挖的方法，效率进一步降低.

图1 隧道横断面示意图

3 现场数据测定及数据处理

3.1 现场数据测定

拱北隧道的开挖工作由东西工区分两个施工队伍采用非爆破小型机械开挖，定额测定小组在现场进行资料统计和相关数据的记录，现场统计资料为编制拱北隧道暗挖段预算补充定额打下了良好的基础.

根据拱北隧道的特点和开挖过程中遇到的难点，预算补充定额洞身开挖的子目划分为冻土区和非冻土区.从记录的数据和最后的结果来看，根据土体冻结程度进行子目的划分是合理的也是有必要的.考虑到东西区两个不同施工队伍以及各导洞的施工水平存在差异，在编制预算补充定额的时采用加权平均的方法进行计算.

开挖过程中所需机械种类繁多，由于篇幅原因此处略去隧道开挖所需人工、机械数量统计表.

3.2 数据处理方法简介

本定额采用传统简易测定法的改进方法进行数据的测定.现场测定样本时，只需记录工人完成某项工作的总工作时间，总工作时间包括工人手动完成的工作和机械施工的工作时间，并记录工人手动工作时的损失时间.另外需要单独测定机械施工的必须消耗时间和损失时间.用总的工作时间减去工人手动工作的损失时间和机械施工的总时间，可以得到人工的必须消耗时间.人工必须消耗时间可用下式计算：

式中：T手——人工必须消耗时间；Tn——第n个工人的总工作时间；T＇手n——第n个工人工作的损失时间；Mn——第n台机械的机上人数；T机n——第n台机械的必须消耗时间；T＇机n——第n台机械的损失时间；n——班组人数（包括人工手动工作和机上总人数）［3］.

表1 隧道开挖数量统计

利用Excel软件编制相应的公式，样本录入后可直接输出完成单位产量所消耗的人工和机械.

3.3 异常数据判定

1.格拉布斯准则

设 xi，x1≤x2≤x3≤x4≤···≤xn为定额原始数据现场测定值.构造统计量：

式中，临界值G(α，n)是由测定次数n和显著性水平α共同确定的常数，可查表2、表3确定.若上式成立，则该测定值为异常值；反之，该测定值不属于异常值，应保留.

表2 格拉布斯准则临界值

表3 格拉布斯准则临界值

4 补充定额编制示例

现以洞身开挖中冻土部分的定额编制过程为例，简要叙述拱北隧道预算补充定额的编制方法.参考《公路工程预算定额》将预算补充定额的计量单位定为“100 m3”.工作内容：准备工作，炮机破土，找顶，出渣，休整，通风，防尘，一般排水.

4.1 人工机械消耗量的计算方法

人工和机械的消耗量采用技术测定法进行样本采集，对采集的样本进行归纳处理，将不符合要求的样本剔除，并规定符合要求的样本数不少于8个.

使用计算机软件将样本进一步处理，可直接输出各样本的单位消耗量.样本：西工区：36.600、33.000、13.533、14.692、13.491、12.628、12.300、12.375、15.749、14.220、10.742，共 11 个样本；东工 区：26.200、26.400、22.900、22.400、33.200，共 5 个样本.

采用格拉布斯准则对现场测定的定额原始数据进行异常值剔除.测定数列按从小到大的顺序进行排列：10.742、12.300、12.375、12.628、13.491、13.533、14.220、14.692、15.749、22.400、22.900、26.200、26.400、33.000、33.200、36.600，将数列中残余误差 v=xi-x一最大的测定值作为可以异常数据进行检验.计算测定数列的算数平均值及标准差：

将x(16)=36.600作为可以异常值，计算统计量：

当n=16，显著性水平α取0.05时，查表2可得临界值g0（16，0.05）=2.443.

将计算得出的统计量 g（16）与临界值 g0（16，0.05）进行比较，可得：g(16)=1.906 小于 g0（16，0.05）=2.443.

故可判别最大测定值36.600属于合理值；对剩余的测定数列继续进行检验，可知数列中无异常值，格拉布斯检验结束.

由于两个工区和各导洞施工情况不同，导致施工水平有差异，所以采用加权平均进行消耗量的计算.

西工区定额人工消耗量=［36.600×38.87（不同导洞每延米的开挖工程数量）+33.000×34.5+13.533×18.03+14.692×18.03+13.491×20.74+12.628×20.74+12.300×19.96+12.375×19.96+15.749×16.16+14.220×16.16+10、742×25.35]/248.6×1.1（幅度差系数）=21.508（工日）.

东工区定额人工消耗量=（26.200×38.87+26.400×34.5+22.900×19.96+22.400×19.96+33.200×16.16）/129.45×1.1=28.636（工日）.

定额人工消耗量 =（21.508×115+28.636×140）/255=25.421（工日）.

同理，得可到机械的消耗量.

4.2 材料消耗量的计算方法

材料的消耗量主要通过现场统计的方法进行计算.

开挖冻土63393m3，测定炮钎的消耗量为62.336t.定额的炮钎消耗量=62.336/63 393×100×1.20（运输及操作损耗）=0.118 t.

计算定额基价：定额基价=25.421×49.2+……+23.07=21308.36元.同理可得出非冻土区的定额基价.

4.3 补充预算定额成果

本定额仅适用于管幕冻结组合预加固法或类似工法下的非爆破小型机械开挖法施工的隧道.

表3 开挖定额成果

5 定额水平测算

将上述拱北隧道开挖补充定额与施工方投标时所使用的计价定额进行对比分析.基价对比见表4.

测算结果说明相比原预算定额冻土区开挖的增加幅度很大，非冻土区开挖的施工方法或工艺与投标时考虑工法相同，后者对施工难度估计太高，使预计消耗比实际消耗高.综合冻土区和非冻土区的总价与预算定额相比增加幅度较大，这也说明施工方投标时所使用的计价定额与实际消耗有较大偏差.

表4 基价对比表

6 结语

以拱北隧道为依据，总结了在编制补充定额过程中的几点体会，简要说明了编制的过程，探讨了管幕冻结组合预加固工法下开挖部分的定额测算方法，并对结果进行了分析比对.希望可以为今后类似的工程项目以及其定额编制提供依据和参考.

［1］中交第二公路勘察设计研究院有限公司.拱北隧道暗挖段设计变更[Z].武汉:中交第二公路勘察设计研究院有限公司,2016.

［2］中交第二公路勘察设计研究院有限公司.拱北隧道施工图设计[Z].武汉:中交第二公路勘察设计研究院有限公司,2013.

［3］吴楚雨，吉小明，林思能，等.拱北隧道顶管管幕法工程定额测定方法及应用[J].铁路工程造价管理，2015,30（4）：49-53.

［4］闵美仿，孙志，何金安.浅谈海底隧道预算补充定额的编制[J].公路工程，2010,35（6）：107-109.

［5］高陕北.铣挖法与综合机械化施工隧道定额编制[J].勘察科学技术，2015（2）：26-28,64.

［6］JTG/TB06-02-2007，公路工程预算定额[S].

Supplementary Budget Quota Establishment of the Underground Excavation of Gongbei Tunnel

TANG Yin-lin1，WANG Ren2*，JI Xiao-ming2
（1.Management Center,Zhuhai Link Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge,Zhuhai 519030,Guangdong;2.Faculty of Civil and Transportation Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510000,Guangdong,China）

With the continuous improvement of technology,equipment and construction methods,the existing quota has become more and more unfulfilled in the tunnel construction.Based on the practice of Gongbei Tunnel pipe-roofing and freezing combination pre-reinforcement method under excavation budget quota,this paper briefly introduces the supplementary ration compilation process and related issues,and presents a comparative analysis of the results.

Gongbei tunnel；pipe-roofing and freezing method；quota establishment

U4-9

A

1007-5348（2017）09-0037-05

2017-06-08

汤胤琳（1990-）女、湖南湘潭人，港珠澳大桥珠海连接线管理中心工程师，硕士；研究方向：道路与桥梁工程.*通讯作者.

（责任编辑：李 婉）