成都地鐵1號線一期工程盾構(gòu)施工2標(biāo)盾構(gòu)施工成本分析與控制方案

9頁2006年度優(yōu)秀科技論文(技術(shù)總結(jié))成都地鐵1號線一期工程盾構(gòu)施工2標(biāo)盾構(gòu)施工成本分析與控制盾構(gòu)施工成本分析與控制內(nèi)容提要：在中國地鐵隧道大都采用盾構(gòu)法施工.盾構(gòu)施工成本在一定程度上制約了城市地下空何控制盾構(gòu)施工在現(xiàn)代化城市建設(shè)中，地下空間的開發(fā)利用已成為一個(gè)重要的組成部分。而盾構(gòu)法隧道，由于其先進(jìn)的施工工藝和不斷完善的施工技術(shù),使得其在城市地下空間的開發(fā)中也取得了巨大的成功，并被越來越多地應(yīng)用于城市地鐵、上下水道以及地下共同溝等隧道工程建設(shè)中，在我國的各大主要城市,如上海、北京、深圳、廣州和南京等地,已建和在建的地鐵隧道大都采用盾構(gòu)法施工?，F(xiàn)在成都、西安、杭州等地也正在開始采用盾構(gòu)法修建地鐵隧道.但是，一方面伴隨著各主要城市為解決制約城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的交通瓶頸問題，對發(fā)展地下軌道交通有著較大的需求，另一方面，采用盾構(gòu)法施工的隧道，從工程造價(jià)上來看是非常昂貴的.這在一定程度上制約了城市地下空間的開發(fā)和利用.控制盾構(gòu)隧道的建設(shè)成本、降低工程造價(jià)，已成為當(dāng)前地下空間開發(fā)必須認(rèn)真研究的課題。影響地下鐵道造價(jià)的主要因素，降低建設(shè)費(fèi)主要應(yīng)從以下三方面入手：降低車輛等設(shè)備購置費(fèi)、運(yùn)營管理費(fèi)，以及降低作為基礎(chǔ)設(shè)施的土建工程的費(fèi)用。本文在分析了盾構(gòu)法隧道成本構(gòu)成的基礎(chǔ)上，主要從降低盾構(gòu)施工費(fèi)用方面，結(jié)合成都地鐵1號線一期工程盾構(gòu)施工2標(biāo)(人民北路站至天府廣場站盾構(gòu)區(qū)間)講述如何控制盾構(gòu)施工成本,建設(shè)中所占的比例,并且，還可發(fā)現(xiàn)構(gòu)成費(fèi)用的主體主要有這幾大項(xiàng)：管片襯砌、機(jī)器設(shè)備、廢土運(yùn)輸處理及豎井建造的防護(hù)費(fèi)用等。針對成都地鐵卵石含量高、高富水等困難條件，主要從盾構(gòu)機(jī)的選型、刀具、渣土改良以及盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)技術(shù)、盾構(gòu)始發(fā)階段的試驗(yàn)等方面來講述如何控制盾構(gòu)施工成本，以達(dá)到降低成本，提。3、成都地鐵1號線一期工程盾構(gòu)施工2標(biāo)(人民北路站至天府廣場站盾構(gòu)區(qū)間)成本控制9頁2006年度優(yōu)秀科技論文(技術(shù)總結(jié))成都地鐵1號線一期工程盾構(gòu)施工2標(biāo)盾構(gòu)施工成本分析與控制中國中國日本項(xiàng)目比例(%)項(xiàng)目比例(%)管片34~38管片30~40二次襯砌12~15二次襯砌5~10盾構(gòu)機(jī)17~19盾構(gòu)機(jī)20~30工程設(shè)備5~8工程設(shè)備10~15掘進(jìn)設(shè)備9~15掘進(jìn)設(shè)備5~107~16廢土處理10左右掘進(jìn)勞務(wù)費(fèi)5~11掘進(jìn)勞務(wù)費(fèi)5左右豎井建造7~18豎井建造5~10進(jìn)出洞防護(hù)4~10進(jìn)出洞防護(hù)3~5其它4~8其它10以內(nèi)m14個(gè)洞門}見施工概況圖19頁2006年度優(yōu)秀科技論文(技術(shù)總結(jié))成都地鐵1號線一期工程盾構(gòu)施工2標(biāo)盾構(gòu)施工成本分析與控制本標(biāo)段隧道主要穿越卵石土層，卵、礫石成分以灰?guī)r、砂巖、石英巖等為主，呈圓形~亞圓形，550mm,圓礫含量約10％，兼夾漂石，漂石最掘進(jìn)地層照片1統(tǒng)(Q4)、上更新統(tǒng)(Q3)和中更新統(tǒng)(Q2)的砂、卵石土中,三層砂卵石層含水極其豐富，形成一個(gè)整體含水層，含水層總厚度約26.3~31。7m，為孔隙潛水,局部由于地形和上覆粘性土層控制，具微透水層，地下水含量甚微,對工程影響較小。強(qiáng)透水層。地下車站主體結(jié)構(gòu)和地下區(qū)間隧道基本位于該層砂、卵石土中，受地下水影響較大。(1)大漂石、孤石難以破碎,需開倉處理;(2)遇到富含水地層,易形成噴涌;(3)地層極具透水性,同步注漿漿液易流失，易造成地表塌陷;(4)掌子面不穩(wěn)定，換刀作業(yè)困難。成都這種卵石含量高、高富水條件用于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在世界范圍內(nèi)還是首次,盾構(gòu)施工的成本控制難度要大得多，無論在盾構(gòu)機(jī)選型上、渣土改良方面、地表沉降控制、換刀作業(yè)方面都提出了一個(gè)新的課題，這就需要我們想出一切好辦法即要降低盾構(gòu)機(jī)的各種消耗材料，又要提高盾構(gòu)機(jī)的9頁2006年度優(yōu)秀科技論文(技術(shù)總結(jié))成都地鐵1號線一期工程盾構(gòu)施工2標(biāo)盾構(gòu)施工成本分析與控制盾構(gòu)機(jī)的選型主要包括:盾構(gòu)類型的選擇,如泥水式還是土壓式；盾構(gòu)機(jī)具體結(jié)構(gòu)的選擇，如刀盤型式、刀具配置、開口位置及開口率、推進(jìn)千斤頂行程等.盾構(gòu)機(jī)的選型不僅直接關(guān)系到設(shè)備的購置費(fèi)，更與造價(jià)的合理性有關(guān)。不合理的選型，一方面會因?yàn)樵O(shè)備的預(yù)留儲備過多，設(shè)備的利用率低，從而造成設(shè)備購置費(fèi)用占整個(gè)工程造價(jià)的比重過高，形成不必要的浪費(fèi)；另一方面，如果所選盾構(gòu)不具有很好的地層適應(yīng)性,不僅會造成高能耗低產(chǎn)出，而且會造成工期的延遲,從而最終導(dǎo)致工程面建筑物、地下構(gòu)筑物和管線等環(huán)境條件，以及對地表變形的控制要求等做綜合的分析后決定，從而使得所選盾構(gòu)產(chǎn)生最大的費(fèi)效比。針對成都特殊的地質(zhì)條件，中鐵十三局選用是德國海瑞克公司的加泥復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)卵石土層的主軸承扭矩大，大扭矩可以提高盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度具預(yù)以破碎形成栓塞渣土改良設(shè)備都配備，力求找到一個(gè)合適的渣土改良方案耐磨性，提高刀盤及螺旋輸送機(jī)的壽命對于需要開倉換刀時(shí)用于盾體前端的地層加固落的可能性，減少清理渣土的時(shí)間廣州盾構(gòu)機(jī)(S266)硬巖刀具配置單螺旋輸送機(jī)，直徑泡沫、聚合物設(shè)備部焊耐磨鋼板未配備硬巖刀具配置雙螺旋輸送機(jī)，直徑泡沫、聚合物、膨潤土設(shè)備分焊耐磨鋼板配備稱主軸承直徑螺旋輸送機(jī)渣土改良設(shè)備耐磨性超前鉆機(jī)設(shè)備輸送渣土皮帶機(jī)角度序號1234567總之,S365針對成都地質(zhì)條件比以往的海瑞克盾構(gòu)機(jī)有了較大的改變,尤其在刀盤上采取硬巖刀具配置，并全部位置加焊耐磨鋼板，刮刀采用寬250mm的大刮刀(如圖2)，可以提高刀盤及9頁2006年度優(yōu)秀科技論文(技術(shù)總結(jié))成都地鐵1號線一期工程盾構(gòu)施工2標(biāo)盾構(gòu)施工成本分析與控制刀具的耐磨性，減少開倉換刀的次數(shù)。螺旋輸送機(jī)采用雙螺旋輸送機(jī)(如圖3)，并全部加焊耐磨鋼板，在第二節(jié)螺旋輸送下部可以排水，有效防止噴涌的發(fā)生，并提高耐磨性。此種螺旋輸送機(jī)型式在新加坡的盾構(gòu)施工中得到了很好的驗(yàn)證。此種盾構(gòu)機(jī)的選型對成都地質(zhì)條件下大卵石的破碎、刀盤和螺旋輸送機(jī)的耐磨性以及防止噴涌等方面都有很好的作用。當(dāng)然由于盾構(gòu)機(jī)成本的限制，盾構(gòu)機(jī)上有些有利于成都地質(zhì)的設(shè)備未全部購置。如超聲波超前探測設(shè)備，可以有效地探測到掌子面前方大卵石的數(shù)量與直徑.現(xiàn)正在科隆施工的海瑞克生產(chǎn)的盾構(gòu)機(jī)刀盤在掘進(jìn)時(shí)始終是前盾的里面(如圖4)，可以有效地控制上方土體的沉。9頁2006年度優(yōu)秀科技論文(技術(shù)總結(jié))成都地鐵1號線一期工程盾構(gòu)施工2標(biāo)盾構(gòu)施工成本分析與控制成都卵石含量高、高富水的地質(zhì)條件要求盾構(gòu)機(jī)的渣土改良方案必須可行,同時(shí)添加劑的成本要控制為最合理狀態(tài)。這就需要在盾構(gòu)始發(fā)階段進(jìn)行大量的渣土改良試驗(yàn),以達(dá)到盾構(gòu)機(jī)的渣土具有比較好的流動(dòng)性、塑性和極低的水滲透性,才能保證螺旋輸送機(jī)出渣的順暢，有效控制地表的沉降，提高盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度，從而降低盾構(gòu)施工成本。我們?nèi)〉贸啥级軜?gòu)掘進(jìn)的渣土請三家有實(shí)力的公司(法國康達(dá)特公司、德國麥斯特公司進(jìn)行了渣土改良試驗(yàn)，渣土改良理論上是可行的,渣土改良主要針對S365盾構(gòu)機(jī)配備的渣土改良設(shè)備進(jìn)行.法國康達(dá)特公司將渣土中的卵石去除后加入飽合水(如圖5)做的試驗(yàn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所加的添加劑是該公司的特殊泡沫劑CLBF4/TM和聚合物TFA34(如圖6)，加入適量攪拌后渣土的流動(dòng)性、9頁2006年度優(yōu)秀科技論文(技術(shù)總結(jié))成都地鐵1號線一期工程盾構(gòu)施工2標(biāo)盾構(gòu)施工成本分析與控制圖7原始土樣圖8渣土改良后根據(jù)渣土改良試驗(yàn)結(jié)果可以看出，成都地質(zhì)條件下聚合物是必不可少的一種添加劑，它不僅可以降低水的滲透性，還可以提高渣土的塑性.盾構(gòu)施工中保證盾構(gòu)機(jī)正常掘進(jìn)的條件下，可以適量減少添加劑的數(shù)量,以降低成本。在泡沫劑、聚合物和膨潤土之間找出一個(gè)好的添加方案，即能保證盾在盾構(gòu)施工中,刀具的消耗始終是一個(gè)最大的成本消耗，也是一個(gè)不確定的成本消耗。有許多難以預(yù)測的成本消耗如盾構(gòu)機(jī)被困、必須帶壓換刀等都是由于刀具的不及時(shí)更換造成的。在成都地質(zhì)條件下盾構(gòu)機(jī)刀盤的型式已經(jīng)確定,無法進(jìn)行更改，主要要找出一個(gè)比較理想的刀具布置方案，才能將大卵石破碎。根據(jù)掘進(jìn)情況考慮是否將周邊單刃滾刀布置成雙刃滾刀。同時(shí)盾構(gòu)機(jī)司機(jī)的操作技術(shù)對刀具的磨損也起著決定性的作用，在成都地質(zhì)條件下應(yīng)該將刀盤的旋轉(zhuǎn)速度9頁2006年度優(yōu)秀科技論文(技術(shù)總結(jié))成都地鐵1號線一期工程盾構(gòu)施工2標(biāo)盾構(gòu)施工成本分析與控制方是否有難以破碎的大卵石存在。當(dāng)有大卵石長時(shí)間存在時(shí)要開倉進(jìn)行人工破碎。降低刀具消耗成本的方法是要將寬刮刀和周邊刮刀修理后再次使用。盾構(gòu)施工中刀具的及時(shí)更換是非常必要的。如果在掘進(jìn)過程中由于某種原因刀具未能及時(shí)更換，會造成刀具的深度磨損,刀轂無法再次利用。由于刀具的超磨損造成盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度降低，添加劑相應(yīng)會有所增加，同時(shí)電能的消耗也會相應(yīng)增加。如果在無法推進(jìn)時(shí)還不能常壓換刀的地質(zhì)條件下不得不采用帶壓換刀或地層加固等措施，會加大盾構(gòu)的施工成本,降低效益，有可能會造成無法掘因此,在成都地質(zhì)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中，要預(yù)選考慮盾構(gòu)機(jī)的換刀位置和換刀的方法。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中有許多消耗及損耗性的材料，需要管理人員對材料的多余損耗進(jìn)行控制，降低損主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：⑴、扣板、螺栓、鋼枕拉桿等材料采取逐級點(diǎn)驗(yàn)，從物資部出庫開始，經(jīng)地面工班長、始發(fā)井下隨車員、隧道內(nèi)施工人員、隧道內(nèi)兩工班交接人員都要進(jìn)行材料名稱和數(shù)量的交接,以達(dá)到損耗最小之目的；⑵、盾尾脂、HBW脂、潤滑脂根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)技術(shù)和不同的廠家材料性能決定不同的注并且要控制好盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)姿態(tài)、選擇好管片類型、各系統(tǒng)出現(xiàn)故障及時(shí)處理,防止盾尾間隙不好漏漿等，以減少非正常的材料消耗；⑶、各種消耗產(chǎn)品要使用干凈，如盾尾脂、HBW脂、潤滑脂等氣動(dòng)泵難以泵出部分要清理干凈,移到另一待泵桶中，以減少損耗；⑷、盾構(gòu)施工人員要愛護(hù)盾構(gòu)機(jī)上各個(gè)部件，不能隨意踩踏，在換刀時(shí)要將易碰撞部件保護(hù)起來,減少人為損壞;9頁2006年度優(yōu)秀科技論文(技術(shù)總結(jié))成都地鐵1號線一期工程盾構(gòu)施工2標(biāo)盾構(gòu)施工成本分析與控制險(xiǎn)成本控制機(jī)掘進(jìn)過程中超挖引起的隧道上方建筑物的沉降，盾構(gòu)機(jī)刀具的超磨損造成的盾構(gòu)機(jī)被困等風(fēng)險(xiǎn)造成的盾構(gòu)施工成