地铁大直径盾构管片生产成本控制分析

曹玉华 中国电建集团铁路建设有限公司

1 前言

地铁盾构管片是地铁盾构施工的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。管片是隧道的永久衬砌结构，管片的质量直接关系到隧道的整体质量、安全，尤其是大直径盾构管片其受力特征更复杂，如何高质量的预制好大直径盾构管片显得更为重要，在预制过程中有效控制生产成本，实现质量和成本有效双控，更值得研究分析。

2 依托工程简介

成都地铁18号线一期工程为新机场线地铁，线路全长61.78km，共设车站9座，采用时速140kmCRH列车。18号线一期工程范围为火车南站至天府新站(含龙泉山隧道)，线路长约41.4km，其中地下段长约40.75km，含龙泉山隧道长约9.35km，地面段长约0.65km，设7座车站，均为地下站，平均站间距为4.84km。其中盾构法掘进约60.5km，地铁18号线设计采用1.5m及1.8m幅宽管片，管片需求总量为31751环，其中1.5m幅宽8097环，1.8m幅宽23654环。

2.1 管片主要技术参数

管片混凝土强度等级为C50，抗渗等级为P12；该工程钢筋混凝土管片采用错缝拼装方式，衬砌环纵、横缝采用弯螺栓连接。每环衬砌环由7块管片组成，包括4块标准块（圆心角56.8422°）、2块邻接块（圆心角56.8422°）和1块封顶块（圆心角18.9474°）。成环后外径8300mm，内径7500mm，厚400mm，幅宽1800mm和1500mm。

该工程管片有直线、左转及右转三类，包含A、B、C、D四种类型配筋，每类配筋管片均有普通管片和增设注浆孔两种型号，并增加了2种切割环管片，共计52种不同型号的盾构管片。

2.2 管片场产能

成都地铁18号线盾构管片由2个生产基地供应，其中，成都温江管片生产基地设生产线一条，投入模具10套，进行幅宽1.5m管片生产供应，设计日生产25环；新津管片生产基地设生产线2条，投入模具24套，生产供应幅宽1.8m管片，设计日产能60环。管片生产能力可达2100环/月～2300环/月。

3 管片生产成本分析与控制

成都地铁18号线管片生产成本主要包括原材料消耗成本、生产劳务成本、管片运输成本、周转摊销成本及企业管理成本等主要内容。

3.1 原材料费分析与控制

成都地铁18号线管片原材料消耗成本约占管片生产成本78%以上，在以上管片生产成本中占比最重，因此对原材料成本的控制显得十分重要，也是重中之重。成都地铁18号线管片生产材料主要包括混凝土、钢筋和其它消耗性材料。

3.1.1 混凝土

成都地铁18号线管片所需混凝土的成本约占主要材料成本的50%，混凝土的供应采用自拌自用的方式，混凝土生产采用HL240-2S3000强制式搅拌楼，混凝土生产能力满足管片生产需求，管片生产所需混凝土按照业主、监理及第三方检测机构确认的配合比进行生产，并且保证混凝土原材料质量、称量满足设计要求，尽量避免材料超耗及欠耗。不仅要对混凝土生产过程中原材料的称量需要控制在设计范围内，在砂石骨料、掺合料进场时也要控制其称量误差，对超过材料采购合同约定误差范围的按实际吨数进行价款结算。

在管片生产过程中原材料的采购数量，由工程质量部门根据业主对管片的需求计划计算出原材料的用量，向设备物资部门提交原材料采购计划，并结合现场库存使用情况及存储能力来确定，避免原材料的存储造成库存积压浪费，实际使用量减少，运费、二次倒运费用及管理费用等增加带来公司成本增加。还应考虑由于业主对工期要求提前致管片需求增加或者由于政府对环境的整治造成市场上原材料供应不足的情况，若临时零星采购则加大原材料采购成本，造成流动资金紧张和浪费；现场原材料不足还会影响管片生产造成人员机械窝工，间接增加企业成本等，因此原材料使用量要依据前方施工计划和堆场容量以及生产的连续性合理配置。

成都地铁18号线管片混凝土生产所需的非甲供材料供应由公司统一组织招标，选择集团公司审核合格的供应商进行公开或邀请招标，并由专业技术、经济人员进行评审，推荐出最优供应商，确保采购价格的合理及供应能力满足管片生产需求，减少企业间接成本，确保盾构管片生产质量。

3.1.2 钢筋

成都地铁18号线管片生产所需钢筋的费用约占材料费的30%。管片生产过程中钢筋的损耗量控制是最重要的，比如钢筋的加工过程中采用单型号的定尺钢筋，钢筋的超耗就很严重，因为制作钢筋笼主筋的钢筋市场规格为9m或12m，在加工后会产生70cm～150cm的余料，较少一部分余料可用于封顶块钢筋笼的制作，其余的钢筋余料只能作为废料处理，造成钢筋的严重浪费，使材料成本大大提高。因此，针对此种情况，可优先采用定尺钢筋，依据加工钢筋笼所需钢筋尺寸核算后，增加钢筋的采购型号，本工程核算后定尺为8.3m，提高了钢筋的利用率，减少钢筋的废料量，从而降低了材料成本；场地分区设计布置时钢筋原材料堆存区域应紧邻钢筋下料加工区，以降低各类原材料钢筋倒运成本。

3.1.3 其它消耗性材料

其它消耗性材料应根据生产施工各工序消耗情况分析核算，以确定消耗材料的消耗定额，并将测算出的消耗定额责任到各个班组，在生产中落实限额领料制度，合理控制消耗性材料的领用量。另外管片生产现场应合理布置分区，按照生产工艺流程采用相关就近的原则进行布置，如砂石料仓、混凝土拌和楼应紧邻管片生产车间建设，混凝土通过料斗车沿轨道进入混凝土浇捣工位，降低混凝土的运输成本，建安期综合考虑布置，进而降低生产运行期各个环节的成本。

3.2 劳务费分析与控制

盾构管片预制施工在行业领域内仍表现劳动密集型的特点，该工程盾构管片生产的劳务人员在生产高峰期达到300余人，按施工工序设置有钢筋下料、钢筋骨架焊接、生产线、水池养护及外场发运等班组，劳务人员数量多、工种多、专业技术要求高，劳务费用约占管片成本费用的10%。

管片生产过程控制是对各关键工序的控制，管片生产成本的动态控制贯穿整个生产施工过程。管片生产流程主要为：钢筋下料和钢筋骨架制作、混凝土搅拌制作→模具清理→喷涂脱模剂、合模→钢筋骨架入模（预埋件安装）→混凝土浇筑振捣→管片收水抹面→蒸汽养护→管片脱模→管片水养→堆存和发运。

本工程管片生产模式采用劳务分包的形式，由分包单位对各班组统一管理，劳务人员与劳务分包单位签订劳动合同，有效降低了企业用人管理费用及相应的安全管理风险等。班组实行计件工资，按工程量计价，有助于提升劳务人员的工作积极性，提高了管片生产效率。管片生产实行双班制轮流生产作业，以合理的组织方法降低管片的单位人工成本。

钢筋下料为管片生产工序的首要步骤，钢筋下料班组人员配置约30人，钢筋下料人员在钢筋制作过程中尺寸的把控精度会影响到管片质量，所以钢筋下料人员的能力需要满足生产要求，并且应严格按照图纸、规范及钢筋料表加工，加强对短钢筋的利用，减少废料的产生，严禁长料短用，节约材料成本费用。钢筋易受潮生锈，如果购入的钢筋能够及时的使用也是间接节省了企业成本。

钢筋骨架焊接班组人员配置约40人，钢筋骨架的焊接采用了定制的钢筋笼加工模具制作，在保证钢筋笼加工精度的前提下，提高了焊接效率。

生产线班组（2条生产线，4个班组）人员配置约100人，主要负责的内容为混凝土浇筑振捣、管片收水抹面、管片蒸养等。混凝土浇筑过程中减少浪费现象，加强人员的成本管理意识，加强成本控制。浇筑过程中还要控制好混凝土的配合比并加强振捣，控制好保护层厚度，避免因管片漏筋生产出不合格产品，减少管片表面气泡和表面裂缝，减少修补人员工作量，降低相应人工成本。收水抹面应由熟练的抹面工实施操作，提高管片外弧面的光滑度和光感度。

水池养护及外场发运班组人员配置约80人，在管片出入池及堆场存放时，易磕碰到管片边部，因此在操作过程中可设置橡胶挡板保护管片避免与周围物体的直接碰触；管片发运前再次检查管片的外观质量，确保发运的每片管片均为合格产品，避免出现质量问题造成运输成本增加。

3.3 运输费分析与控制

管片运输在管片生产与管片供应中起承上启下的作用，运输途中涉及到的风险也较多，比如运输路线途中路桥不能满足载重要求则需加固、与道路周边人员及政府关系协调、管片运输安全防护、运输证照办理、管片运输保险等，所以要筹划好运输路线、及时向业主和道路主管部门上报相关事项并做好管片运输的管理工作，以减少管片运输中外在原因的成本费用。

本工程配套盾构管片生产基地，处于工程前方盾构管片供应半径的中心地带，既避免了管片生产过程中产生的噪声对居民的干扰，又缩短了管片的运输距离，从而降低了管片的运输成本。该工程盾构管片运输任务由三家运输单位承担，盾构管片运输量合理分配，同时运力方便相互能够补充，降低了管片运输供应不及时影响盾构施工进度的风险。管片重量约为38吨/环(1.5m幅宽)和47吨/环(1.8m幅宽)，运输配车较为困难，仅能采用1环/车的运输方式，比目前6m外径盾构管片运输成本会有大幅增加，运输方式的改变同样造成管片运输成本增加。另外，在合同执行期间一般约定合同价不因管片装车数量增减、合同工程量增减等因素作调整，通过合同措施来减少运输成本风险。

3.4 周转摊销成本分析与控制

盾构管片生产基地主要由骨料储运系统、混凝土搅拌系统、钢筋加工车间、管片生产车间、2条生产线、蒸养窑、管片养护水池、管片堆场、检验实验室、检修室、锅炉房、空压机房、供电设施、办公生活区及其他辅助生产设施组成。设备投入主要为拌和站、门桥机、导热油锅炉、钢筋切断机、牵引车、运输车等，初期投资概算上亿元。

管片生产设备的使用、维保等管理水平，直接影响盾构管片生产效率和进度履约。应做好设备的维护保养工作，提高设备完好率，减少配件消耗和能耗，不断提高生产设备使用效率。要加强设备设施的检修及使用管理，降低耗材的更换次数，提高设备的稳定性；同时应加强设备操作人员的培训管理，定员定岗，确保能够按设备操作规程进行规范操作，提高设备的使用寿命。

3.5 其它生产费用分析与控制

影响管片生产的成本因素还有很多诸如：增值税政策；安全措施费用、文明施工、环境保护；生产用水、电、气、油；脱模剂；试验检测；三环拼装、管片二次倒运等方面，需注意并根据要求做好相关成本的控制。

3.5.1 增值税因素

管片生产、供应划分为工业产品生产销售类，缴纳税率目前为13%，但管片生产供应相关产业链缴纳税率较低，甚至不能开具增值税专业发票。如，砂石料税率3%、运输税率9%、生产人员工资、劳务成本不能取得增值税专用发票，大部分材料商不能开具增值税专用发票或仅开具3%的增值税专用发票，这些都将造成增值税进项税不足从而增加管片生产的实际税负。另外零星材料供应商和小型工器具销售商纳税逐步规范，税负将会有较大增加，这部分增加的税负将直接造成材料单价的提高，从而增加管片生产成本。

3.5.2 安全措施费用因素

管片生产中应建立健全安全管理组织架构和体系，制定安全管理、应急管理等措施，落实全员安全生产责任制，加强文明施工，重视环保施工，以杜绝安全事故，以确保过程动态可控，实现安全生产。另外，可加强成本管理的培训力度，提高全员的成本意识及成本管理水平，完善成本考核体系和制度，控制管片生产成本的增加。

4 结束语

影响地铁盾构大直径管片生产成本控制的因素还有很多，管片生产成本控制应在生产过程中结合生产实际，合理优化资源配置，应用先进的设备、工艺，采用诸如区块链、互联网等现代信息手段，注重生产过程中各环节的成本量化分析，跟踪问效，落实成本管控措施，在保质保量完成盾构管片预制生产的同时，有效优化和降低生产成本，以实现企业利润最大化。