大直径顶管技术的应用和造价分析

任 斌，熊 蕾

（广州市市政工程设计研究总院有限公司，广东 广州 510060）

0 引言

我国国民经济的快速发展推动了地下管线建设的发展。其数量和种类在持续不断增加，如综合管廊、地铁、电力隧道、油气管道、地下深层排水隧道等。随着各类城网下地，地下管线穿越既有城市道路的项目也越来越多，受建设环境条件的影响和限制，适用明挖施工方法的项目也越来越少，进而由非开挖施工技术代替。顶管施工是继盾构施工之后发展起来的一种成熟的地下管道施工方法，且呈大直径趋势发展[1]。现行《广东省市政工程综合定额2010》（以下简称“现行定额”）顶管定额只适用于管径小于2.4 m的顶管，对大直径的顶管没有给出相应的使用调整说明，给工程造价分析造成了一定的难度。本文以220 kV石井～凯旋电缆隧道工程为例，介绍大直径顶管施工的技术应用，并为大直径顶管施工的造价分析提供参考依据。

1 工程概况

220 kV石井～凯旋电缆隧道工程由石井变电站引出，沿线经过石庆路、石丰路、石沙路、黄石西路、广花六路，最后接入凯旋路，全长约7.522 km。隧道明挖段埋深约6～8 m，顶管段埋深约10～11 m，穿越地层主要为粉质黏土和全风化泥岩，岩层风化不均，软硬交替，局部存在角砾、卵石等。工程附近发育煤层，并经历较长时期的开采活动，隧道线路范围内存在严重的采空区。

项目起点路段周边无重要建筑（构）物，施工场地较为开阔，采用明挖法施工；下穿广清高速公路一级西江引水隧道等特殊路段，采用顶管法施工；其他路段如石庆路段、石丰路段、石沙路段以及过黄石西路段，原设计为明挖法施工方案[2]。

2 顶管技术应用

项目建设过程中受地下管线、地面建（构）筑物、地面交通以及地质环境条件等因素的影响较大。同时，隧道上方覆土较浅，地面动载较大，开挖安全风险较高，部分路段原设计明挖法施工方案无实施的可能性。经过专家论证，形成一致意见:采用大直接顶管施工技术。这一技术的成功应用有效解决了对地面交通的影响，同时绕避了复杂的地下管线和地面建筑物，为政府节约了投资。

顶管管节全部采用C50（P8）钢筋混凝土圆形断面，内直径3 m，外直径3.6 m，结构厚度0.3 m，顶管区间长330～670 m，埋深10～11 m，管段主体主要位于砂层、黏土层、岩层之间，两端设工作井及接收井。为绕避沿线建（构）筑物及管线，顶管施工设中继间，曲线顶进，曲线半径500～1 000 m，采用泥水平衡顶进法施工[4]。

石庆路段明挖法变更为顶管法施工：顶管总长1 647.1 m；增加6个工作井及接收井，设22个中继间。

石丰路段明挖法变更为顶管法施工：顶管总长1 034.2 m，增加3个工作井及接收井，设10个中继间。

石沙路段明挖法变更为顶管法施工：顶管总长551.2 m，增加2个工作井及接收井，设7个中继间。

3 定额分析

220 kV石井～凯旋电缆隧道顶管段内径为3 m，且同时存在岩石顶进、曲线顶进以及多级顶进的复杂情况，所以在进行定额分析时，既要考虑大直径岩石顶进过程人工和机械的降效影响，还要考虑通过增加中继间解决曲线顶进带来的偏差影响等因素。现行定额中泥水平衡顶进的顶管管节最大管径（内径）为1.8 m，同时也没有对大直径顶管如何使用定额作出相关的说明，因此要分析大直径顶管隧道的造价，首先要进行定额的分析。

3.1 顶管管径变化的定额分析

通过对现行定额各管径工、料、机变化趋势的研究分析发现：管径由0.8 m增加到1.8 m时，人工增加1.73工日，人工费增加88.23元，材料费增加347.47元，机械费基本呈线性增长规律，由此可初步测算出管径（内径）为3 m的顶管，以定额D5-4-47(泥水平衡顶管管径1.8 m)为基础[3]，调整系数人工费1.16，材料费2.12，机械费1.85（见表1）。

触变泥浆减阻和中继间安拆定额根据分析，大致也呈线性增长规律，则可按线性比例测算内径3 m顶管的调整系数。相邻定额子目的管径步距为0.2 m，每一级的人工费、材料费、机械费的调整系数取内径2.4 m与内径2.2 m对应的人工费、材料费和机械费的比值。当费用的离散性较大时，则取各级系数的平均值作为调整系数。如“中继间安拆”定额中的材料费，离散性较大，故d2 600～d3 000的调整系数取d800～d2 400材料费系数的平均值。初步测算结果详见表2～表4。

表1 “泥水平衡顶进”定额调整系数推算表

表2 “触变泥浆减阻”定额调整系数推算表

表3 “中继间安拆”定额调整系数推算表（一）

表4 “中继间安拆”定额调整系数推算表（二）

表5 系数推算表

以内径1.8 m顶管定额为基础，用同类方法可推算出“泥水切削机械及附属设施安拆”定额的调整系数为：人工费1.48，材料费1.33，机械费1.87；以内径2.4 m顶管定额为基础，用同类方法可推算出“顶进后座及坑内平台安拆”定额的调整系数为：人工费1.21，材料费1.24，机械费1.40。

根据以上定额分析和测算结果，计算出内径3 m顶管的分部分项单价为26 949.46元/m。

为了简化计算，以上述测算结果为基础，由管径因素引起的调整系数按以下原则统一计取：当套用管径为1.8 m的定额时，定额调整系数取1.8，以此类推，套用管径为2.4 m的定额，定额调整系数取1.29。详细推算结果见表5。按简化系数法计算出内径3 m顶管的分部分项单价为27 134.07元/m，较详细测算系数法计算的单价多184.61元/m，误差在1%合理范围以内。

3.2 岩石顶进的定额分析

220 kV石井～凯旋电缆隧道顶进区间土质包含各种不同种类和硬度的岩层，地质条件较为复杂。现行定额第五册排水工程说明：第5.4.11条“管道、方（拱）管涵顶进是按一般非岩层综合各类土质考虑”，因此入岩部分参考了佛山市建设工程造价站发布的《佛山市建设工程补充综合定额（2013）》中“顶管入岩增加费”定额子目。该子目中顶管内径是按0.8～1.2 m编制。该项目顶管内径为3 m，子目中的顶管机（刀座、刀盘）材料价格相应按内径3 m规格的市场价格进行换算和调整。

3.3 顶进级数大于4级的定额分析

220 kV石井～凯旋电缆隧道区间长度较长，需要采用多级顶进，最大顶进级数达到7级，而现行定额第五册排水工程中：泥水平衡顶进的级数最多为4级。大于4级的采用递增级差法，如顶进级数为5级时，调整系数为4级顶进系数+（4级顶进系数-3级顶进系数），依次类推，详见表6。

表6 中继间顶进分级调整系数表

3.4 曲线顶进的定额分析

220 kV石井～凯旋电缆隧道区间平面存在曲线顶进情况。由于曲线顶进可通过中继间调整曲率，中继间顶进调整系数中已考虑该因素，因此顶管的曲线顶进原则上不予另外增加费用。

当以上4种情况都存在时，各因素对造价的影响按调整系数相乘考虑计算。

4 造价分析

根据上述定额分析的基础资料和结果，按《广东省市政工程综合定额（2010年）》和《广东省市政工程计价办法》，结合现行工料机价格标准，220 kV石井～凯旋电缆隧道顶管隧道造价分析见表7～表9。

表7 顶管隧道区间造价分析表

表8 顶管隧道工作井及接收井造价分析表

表9 顶管隧道各路段造价分析表

5 结语

上述定额分析和造价分析的资料通过了技术评审和专家论证，同时也得到了建设行政审批部门的肯定。在目前没有大直径顶管定额的条件下，此方法有效解决了工程实施过程中单价的确定和费用的控制问题，为今后一段时间合理确定大直径顶管费用提供了一个很好的解决方法和思路。