浅析小断面隧洞开挖单价的编制要点

万佳俊

(中国三峡建设管理有限公司，四川 成都 610000)

乌东德水电站是金沙江下游4个水电梯级中的最上游梯级，电站以发电为主，兼顾防洪，总装机容量10 200 MW。工程为Ⅰ等大((1))型工程，枢纽工程主体建筑物由挡水建筑物、泄水建筑物、引水发电建筑物等组成，其中大坝为混凝土双曲拱坝。大坝工程在招标阶段共布置4条洞径为9 m×7 m和1条洞径为4.5 m×5.2 m的施工支洞。施工过程中，随着勘察手段不断完善及设计认识的深入，在充分考虑现场施工条件的情况下，参建各方对施工通道进行了重新规划，共增加了10条洞径为4.5 m×5.2 m和1条洞径为7 m×6 m的施工支洞。10条洞径为4.5 m×5.2 m的施工支洞长度在160～320 m，点多面小量也小，单位开挖成本增大，承发包双方均认为同型隧洞洞挖投标价不适用于新增的同型施工支洞，而洞挖新单价编制过程中各项参数的选取和计算成为了双方争议的焦点。

查阅文献发现，国内针对隧洞石方开挖施工技术的研究较多，但对隧洞石方开挖单价编制的研究较少。王例珊[1]对概(估)算编制阶段水利工程隧洞石方开挖单价中存在的漏摊超挖量、施工附加量及“第三方爆破服务费”不规范等问题进行了分析研究，并提出了解决建议；孟江红、陈端[2]等以某水利工程发电引水隧洞为例分析了平洞石方开挖概算单价的编制要点；易德军[3]对中小断面长隧洞造价预算编制提出了应注意出渣工序及一次支护二次衬砌作业中通风排烟费用的摊销、隧洞回车道开挖费用的摊销等问题；《水电工程造价指南(第三版)-专业卷》(简称《指南》)中对影响隧洞石方开挖单价的各项因素的定义、单价编制步骤及应注意的问题有比较详细的叙述，并给出了概算单价编制算例[4]。此类研究多偏向于理论和概(估)算，对预算单价的编制有一定的指导，但工程造价最终要落地到预(结)算单价上，在投标和工程施工阶段，如何考虑这些影响因素并将其数值化后计入单价，才是基层造价人员应考虑的首要问题。

洞挖费用在隧洞工程总费用中占比可达30%～70%，在很大程度上影响着隧洞工程项目的经济效益，这在以洞挖为主的小断面隧洞工程项目上尤为之甚。因此，洞挖项目的准确定价至关重要，造价人员在编制隧洞洞挖单价时除应仔细研究施工方案外，还应充分考虑影响单价的各项主要因素。这里以乌东德大坝工程新增右岸L2号施工支洞(简称L2号支洞)为例，分析不同阶段影响隧洞洞挖单价的主要因素及其对应的计价参数的选取和计算。

1 工程案例

L2号支洞设置于白沟上游侧边坡，为右岸进水口侧边坡顶部及高位边坡施工通道，断面为城门洞型，设计净断面尺寸为4.5 m×5.2 m(宽×高)，轴线长319.29 m，底板纵坡为15.18%，支护方式为挂网喷混凝土、锚杆、钢拱架，不进行二衬。为满足后续运行中错车需求，全洞共设置2个错车道耳洞。

设计开挖工程量为7 434.44 m3，洞段开挖及支护类型有Ⅲ类及Ⅳ类两种，全洞全断面独头爆破开挖，周边轮廓采用光面爆破，不另设开挖支洞。主要采用YT-28气腿钻造孔，配ZL30装载机装和15 t柴油型自卸汽车出渣。在隧道口布置2台FBD-No6./2×18.5轴流风机，接Φ0.6 m风筒进行压入式正压通风。

2 单价编制要点

岩石级别、开挖断面面积、通风机定额调整系数及弃渣综合运距[2]对洞室石方开挖单价的影响在其他文章中已有结论，在此不再赘述。除此之外，开挖类别、超挖量及施工附加量也是洞挖单价编制时应予以充分考虑的重要因素。本文在应用已有成果的同时，讨论这些影响因素对应的计价参数的选取和计算过程。

2.1 岩石级别

岩石级别在施工资源投入量上反映了岩石破碎的难易程度，其每提高一档，单价提高14%～18%[2]，是影响石方开挖单价的主要因素之一。水电工程项目中，岩石级别一般依据《指南》中岩石分级表所列相关标准予以判定，主要取决于岩石类别、天然湿度时的平均容重、凿岩机或人工单人打眼净钻时间及岩石强度系数四方面因素。在投标报价阶段，岩石类别、岩石天然湿度时的平均容重可根据招标文件中的主要岩体(石)物理力学参数建议值表直接取得，而岩石强度系数亦可根据该表中所列岩石强度值换算得出，此三值即可满足该阶段确定洞挖岩石级别的需要。

乌东德水电站坝区洞室开挖岩石主要为石灰岩、白云岩及大理岩，天然湿度时的平均容重为26.8～27.4 kN/m3，YT-28气腿钻配30 mm合金钻头打眼净钻时间为10.37 m/min，岩石强度系数约为10～14.28，在岩石分级表中属Ⅹ类。

2.2 开挖类别

开挖类别即石方开挖项目划分，用于定额章节的选取。L2号支洞底板纵坡为15.18%，洞轴线与水平夹角约为9°，根据《水电建筑工程预算定额》(2004年版)(以下简称《04水电预算定额》)的石方工程项目划分标准，属斜洞石方开挖。

2.3 开挖断面

小断面隧洞主要用作辅助交通、灌排廊道、通风散烟通道等，设计上一般不要求进行二衬，隧洞开挖断面面积考虑设计净断面加上不同围岩类别边顶拱喷混凝土所占面积即可。在投标报价阶段，开挖断面尺寸可根据招标图册所示典型断面确定，而围岩类别及相应洞段长度可查阅招标文件中的“围岩分类表”，若无该表，则需通过招标文件中的工程地质资料进行推定。在施工阶段，上述断面尺寸、围岩类别及相应洞段长度等数据资料更为准确，也更易获得，单价编制时按实测资料进行开挖断面的计算为宜。

应用《04水电预算定额》编制洞挖单价时，Ⅳ～Ⅴ类围岩洞段的人、材、机定额需按“围岩类别开挖定额调整系数表”的系数进行调整，组价按“先分后合”的方式进行，即先按不同围岩类别计算出各自单价，再以不同类别围岩所占隧洞长度(或设计开挖量)比例为权重计算出综合单价[5]。

L2号支洞洞型为城门洞型，设计成洞断面尺寸为4.5 m×5.2 m(宽×高)，成洞断面面积为22.79 m2。根据施工图示，L2号支洞0+15～0+54桩号部分按Ⅳ类围岩开挖，喷10 cm厚混凝土，开挖断面尺寸为4.7 m×5.55 m，开挖断面面积为24.19 m2，其余按Ⅲ类围岩开挖，喷混凝土厚度为5 cm，开挖断面尺寸为4.6 m×5.5 m，开挖断面面积为23.49 m2。考虑到Ⅳ类洞段占比较小，经承发包双方造价人员协商后，为简便计算，本例不考虑“围岩类别开挖定额调整系数”对单价和总价的影响，组价采用了“先合后总”的方式，即先以不同类别围岩所占隧洞长度比例为权重，计算出综合开挖断面面积，再在相应定额中用插入法计算出该综合断面面积所对应人、材、机耗量，进而计算出项目综合单价。L2号支洞的综合开挖断面为23.58 m2。

经核算，本例按前述“先分后合”和“先合后总”两种方式计算出的综合单价相差约0.5%，对洞挖总价影响甚微。

2.4 超挖量

石方开挖因施工工艺的局限、火攻产品特性及岩石性状差异使其具有一定的不规则性，隧洞开挖施工中即使采用光面爆破或预裂爆破等先进技术，实际成型断面也不可能与设计断面完全一致，而国内诸多现行施工规范为保证设计开挖断面，均按不同开挖类别规定了一定范围的允许超挖量，同时又均不允许欠挖，比如《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》(DL/T5099-2011)之6.1.4条规定：地下建筑物开挖不宜欠挖，平均径向超挖值，平洞应不大于20 cm，缓斜井、斜井、竖井应不大于25 cm。在招标阶段，若招标文件没有明确径向允许超挖值，造价人员可根据类似工程数据分析确定，而在施工阶段进行工程变更需要组价时，可根据实测数据确定。

大坝标招标文件及后续的详细设计文件均未对洞挖的允许超挖值有所限定，L2号支洞施工过程中亦未对超挖量进行测定，考虑到此类小断面隧洞开挖难度较大，成本较高，在单价编制时其允许超挖值取规范允许的最大值20 cm。0+15～0+54桩号部分按Ⅳ类围岩开挖，每延米允许超挖量为2.87 m3，其余按Ⅲ类围岩开挖，每延米允许超挖量为2.84 m3，综合计算得L2号支洞的允许超挖量为907.95 m3，超挖百分率(允许超挖量与设计开挖工程量的比值)为12.21%。

超挖不可避免，且产生超挖的原因是多方面的，但无论什么原因，其都是在施工过程中按设计开挖断面进行开挖时产生的多余工程量，计入渣料清运工程量是肯定的，但超挖量是否应计入开挖工程量中需视单价编制所处阶段或采取的投标报价策略而定，如若在投标报价阶段，投标人可根据采取的投标报价策略及对总价的影响均衡考虑是否将超挖量计入开挖工程量；若是在施工过程中进行的工程项目变更，承包人为争取最大利益，报价时会将超挖量计入开挖工程量，但发包人在审核过程中，会认为超挖与承包人的技术及管理能力相关，有全部或部分否定承包人将超挖量计入开挖工程量的可能。L2号支洞属于工程变更项目，发包人在考虑超挖量时就采取了“计运不计挖”的处理方式。

2.5 施工附加量

L2号洞洞挖工程的施工附加量主要是为满足后期运行需要而设置的2个错车道耳洞的开挖量，每个错车道均采用单边部分扩大断面尺寸的方式设置，有效长度为20 m，两端过渡段长3.5 m，扩挖后有效长度段设计断面尺寸为8.0 m×6.5 m，顶拱及边墙喷混凝土厚度均为16 cm。施工方案中，错车道段开挖断面尺寸为8.32 m×6.68 m，开挖断面面积为49.45 m2。错车道两端过渡段顶拱为不规则扭面，施工附加量以扩挖后断面计算的开挖工程量减去错车道长度范围内4.5 m×5.2 m断面的开挖工程量，再扣除过渡段范围内底部三菱柱及上部扭面体体积，计算结果为1 241.44 m3，施工附加量调整系数(施工附加量与设计开挖工程量的比值)为1.17。

超挖量和施工附加量因隧洞类别及形式而异，小断面隧洞超挖量和施工附加量占比大，在编制单价时应给予足够重视，而大断面隧洞的超挖量和施工附加量相对较小，是否需要考虑施工附加量尤其是超挖量对单价的影响应视投标报价策略或实际施工情况而定。

2.6 通风散烟

L2号支洞全洞独头开挖，因其断面小，钻爆等作业产生的大量有害气体和粉尘因隧洞内空气流通不畅难以通过自然通风散逸，需机械通风散烟。同时，为达到施工现场环境保护及职业健康安全要求，通风机械需保证一定的开启频率和运行时长，以保持空气流通。因此，通风运行费用是洞挖单价中不可或缺的组成部分。

由于L2号支洞施工组织设计中对通风散烟方案描述过于简单，无法根据施工组织设计计算通风散烟费用，且整个隧洞施工过程中没有进行相关定额测定，承包人报价也没有使用或提供相应的施工定额，该费用亦无法通过定额法计算。因此，L2号支洞通风散烟费用主要通过定额系数调整法和类似工程估算法两种方法计算出近似结果并进行相互印证后商定。

2.6.1 定额系数调整法[6-8]

使用《04水电预算定额》无法测算通风散烟运行费用，这里“定额”指的是水利部水总[2002]116号文发布的《水利建筑工程预算定额》(以下简称《02水利预算定额》)。在该定额中，洞挖石方定额中的通风机台时量系按一个工作面长度400 m拟定，超过400 m，则根据《02水利预算定额》中的《通风系数表》用插入法进行计算。L2号支洞通风机械台时定额首先通过《02水利预算定额》中相应定额子目中的设备选型及耗量内插计算得出，再乘以相应斜井石方开挖调整系数0.9和通风系数1.00，计算得通风运行费用为1 014.37元/100 m3，占直接工程费的6.43%，见表1。

表1 L2号支洞洞挖直接费

2.6.2 类似工程估算法

该法是类似工程预算法的延伸应用，旨在利用技术条件与对象工程相类似的已完工程或在建工程的工程造价资料确定通风机械台时定额量或通风散烟费用占比。调整系数可根据洞径大小、通风机械功率、工作面长度等条件因素之间的差异综合计算。

经统计，乌东德水电站各工程标段中与L2号支洞开挖断面、通风机械功率相同且长度相当的隧洞共有5条，洞挖单价中的通风费用占直接工程费的占比为6%～10%。其中，与L2号支洞长度最为接近的地厂右灌浆洞1号支洞(洞长336 m)开挖单价中的通风费用占直接费的比率为6.44%。

两种方法得出的结果相差无几，在没有更好的计算方法的情况下，这是让承发包双方都能接受的结果。从结果看，也许两种方法实为一种，因为不排除地厂右灌浆洞1号支洞开挖单价中的通风费用也是使用定额系数调整法计算的。

2.7 弃渣综合运距

一个隧洞工程项目可能有多个开挖断面或多个弃渣场，或兼而有之，但无论有多少开挖断面和弃渣场，弃渣综合运距的确定最终都要归集到弃渣洞内、外运距上。计算洞挖弃渣综合运距方法已很成熟，一般流程为先计算各开挖段洞内、外运距，然后计算各开挖段工程量比例，最后分别将洞内、外运距乘以对应的各开挖段工程量比例后再加总，即可得出所需的洞内、洞外弃渣综合运距，相关算例可参考《水电工程造价指南(第二版)-专业卷》石方开挖相应内容。

在投标报价阶段，投标人应注意将招标文件中有关洞外运输路线、路况、运距等相关内容与现场踏勘情况进行对照分析，以便造价编制人员准确计算洞内、洞外弃渣综合运距及路况调整系数。

L2号支洞长度较短，开挖断面积较小，均为全洞独头开挖，不另设开挖支洞，弃渣也均运至鲹鱼河渣场，洞内、外弃渣综合运距计算较为简单：

洞内综合运距：319.29/2=159.64 m，取160 m；

洞外综合运距：11 km。

《04水电预算定额》中的汽车运输定额，不适用于大于10 km的运输，但考虑到总开挖量较小，且洞内、外弃渣综合运距超出定额运距造成的差价对单价及总价影响不大，L2号支洞洞挖单价编制时仍采用该定额。路况调整系数参照《04水电预算定额》中的算例计算得1.00。

3 L2号支洞洞挖单价的编制

L2号支洞为大坝标变更新增项目，单价编制除通风机械台时定额选用《02水利预算定额》相应子目计算得出外，其余均选用《04水电预算定额》中“斜洞石方开挖(风钻钻孔)”章节，并根据开挖断面面积23.58 m2在对应的定额子目20 835和20 846中内插计算所需人、材、机定额，采用投标基础价格，在确定前述要点的结果或数值条件下进行L2号支洞洞挖单价的编制，这里仅以单价中的直接费示意计算过程及结果，见表1。

4 结 语

1)在投标报价阶段，造价人员应首先估算小断面隧洞在整个招标项目中的费用占比，若对整体报价不具有实质性影响，则应考虑到小断面隧洞以洞挖为主要施工项目，洞挖费用在其整洞的施工费用中占比较大，洞挖单价应以报合理高价为投标报价策略。前述各项价格影响因素对洞挖单价及总价都有较为明显的影响，洞挖单价计算时各参数的选取和计算须考虑得更为全面一些，尤其不能遗漏超挖量、施工附加量和通风散烟费用等。而大断面隧洞工程以洞挖、支护及衬砌为主要施工项目，洞挖费用占比相对较小，在计算洞挖单价时可根据投标策略或经验对部分影响洞挖单价的主要因素及其对应的计价参数的选取和计算进行简化、取舍。

2)洞挖单价计算若处在施工过程中或施工完成后的变更处理阶段，发承包双方造价人员则应尽量以揭露的地层地质条件和工程施工中得到的数据为计算基础，并充分进行沟通和协商。

3)因L2号支洞施工组织设计中对通风散烟方案描述过于简单，只能在洞挖单价中以估算的轴流通风机37 kW的运行费用囊括L2号施工支洞整个施工期的全部通风费用。虽明显不合理，但别无他法，这就要求施工方案编制时应进行通风散烟的专项设计，至少应说明通风机运行方式和运行时长。再者，通风贯穿于整个隧洞施工期，不宜将通风费用全部摊到洞挖单价中，建议将通风费用单独计列为一项措施费用计算。

5 应注意的问题

1)经审批的施工方案中的开挖断面(4.7 m×5.55 m)比理论开挖断面(4.7 m×5.3 m)更大，而洞挖单价的计算断面以实际开挖断面(4.7 m×5.55 m)为准，因此，实际单价较理论值是有所降低的。设计开挖工程量并没有调整，仅计算的允许超挖量有所增大，在一定程度上推高了超挖百分率，也提高了其挖运成本，但经复核发现超挖百分率的增大对单价的影响有限，对冲抵增加的挖运成本意义不大，这从另一侧面反映出承包人需更严格的控制超挖。

2)案例中未考虑错车道段扩挖部分的超挖量差额，是因为错车道段开挖断面面积更大，单价应更低，但实际并未单独考虑该段单价，因此以错车道段扩挖部分超挖量差额冲抵该段价差。

3)通风机械台时定额直接参考《02水利预算定额》，与《04水电预算定额》是否匹配，是否需要进行换算有待商榷。

4)案例变更所处阶段为施工完成后，发承包双方在前述计价参数的选取和计算上有着各自的主动权，部分参数的选取和计算是双方造价人员协商和博弈的结果，如前述“先分后总”计算方式的确定。