成都地铁1号线一期工程盾构施工2标盾构施工成本分析与控制方案.pdf

2006年1暨优持科技论宜技术总出成部地铁1号t监朋工押届执施工2如让苗构施工成本分析与控制成都地铁1号线一期工程盾构施工2标盾构施工成本分析与控制内容键要在中国地铁隧道大都采用局构法施工扁构施工成本在一定程度上帝l约丁城市地下空间的开发和中JH.本文在分析了局构法隧道成本构成的基础上，主妥从降低眉构施工费用方面，综合成都地铁1号线一期工程局构施工2杆、人民北路生占至天府广场站盾构区间）讲述如何控制局构施工成本。关键词盾构施工成本分析控制l、引言在现代化城市建设中，地下空间的开发利用已成为一个重要的组成部分。而盾构法隧道，由于其先：险的施工工艺和不断完善的施工技术，使得其在城市地下空间的开发中也取得了巨大的成功，并被越来越多地应用于城市地铁、上下水巡以及地下共同沟等隧道工程建设中，在我国的各大主要城市，如上海、北京、深圳、广州和南京等地，己建和在淫的地铁隧道大都采用盾构法施工现在成都、西安、杭州等地也正在开始采用盾构法修建地铁隧道但是，一方丽伴随着各主要城巾为解诀制约城市经济发展的交通瓶颈问题，对发展地下轨道交通有着较大的需求，另一方丽，采用质构法施工的隧道，从工程造价上多是看是非常昂贵的这在一定程度上制约了：城市地下空间的开发和利用因此，如何合理地控制后构隧道的建设成本、降低工稳造价，已成为当前地下空间开发必须认真研究的课题。影响地下铁迢迢价的主要因素，降低建设货主要fiY.从以下三方而入孚：降低车辆等设备购置费、运营管理费，以及降低作为基础设施的土建工程的货用。本文在分析了盾构法隧道成本构成的基础上，主要从降低质构施工费用方丽，约合成者B地铁1号线一期工程盾构施工2标（人民北路站至天府广场站盾构区间讲述如何控制盾构施工成本，2、盾构隧道的成本构成表1是对中、日两国质构隧道建设成本的构成分析，从中我们可以看出各主要项目在孩个隧边建设中所占的比例，并且，还可发现构成货用的主体主要有这几大项管片衬砌、机器设备、土运输处理及：！I二建造的防护货用等。针对成部地铁卵石含量高、高富水等困难条件，主要从盾构机的选型、刀具、法土改良以及盾构机的揣进技术、厨构始发阶段的试验等方而来讲述如何控制盾构施工成本，以达到降低成本，提高效益之目的。3、成都地铁l号线期工程盾构施工2标（人民北路站至天府广场站盾构区间）成本控制第l页共9页2006年1暨优持科技论宜技术总出成部地铁1号t监朋工押届执施工2如让苗构施工成本分析与控制3.I 成都地铁二标基本情况3.I.I 工程概况表l中日两国盾构隧道各项成本费用构成中回日本月1日比例（也）项目比例号也管片34-38 管片30州税二枝、衬酣l1 2-15 二汰衬酣j51 0 1苗构UL17-19 脑构机20-30 工组设备58 工即设备1 015 掘i革设备91 5 路边设备5IO rl!上处理7-16 战止处理JO在有jl.避劳昏黄5l I 掘i茸劳持费s J.i：右1量封建造718 井边ill!5-1 0 i挂出洞防护4IO 溢出洞防护33 其它48 其 8JO以内2标段区间段地铁线路处于人民：ltlflitO人民中路上由北向雨，沿人民：ltMII南部和人民中路敷设，线路全长左线2390.316m，右线2407.774m.共三个区间，即人民北跻站文武跻站区间里程范围flY(Z)CK5+664.400Y(Z)CK6+796.600，左线长约l 137m，右线长约ll 32m;（文武跻站骇马fli站区问）里稳范围为Y(Z)CK7254.900Y(Z)CK7+704.640，左线长约442m，右线长约450m;骤马巾站天府广场站区间）盟程范归为Y(Z)CK7+887.390Y(Z)CK8+696.224，左线约长81 lm，右线长约826111.只区间内还包含有盾构始发井和附属工程.3个联络通道（2个含泵房），14个涧门见施工概况剧l民北路司二h二立如一一援部辛！甜广场站E吃噩谧量问传峰E钩茸茸S伺草被量拘盘血矗钩白头tt蝇l11!1m ll!m r援撞制4命 hn h珩部鄙！第古盾哺理方离-Ji二在，t.战绩世直向施工概况阁13.I.2 地质分析置l2页共9页2006年1暨优持科技论宜技术总出成部地铁1号t监朋工押届执施工2如让苗构施工成本分析与控制本标段隧道主要穿越卵石土层，卵、1乐石成。分以灰岩、配！，、岩、石英岩等为主，呈圆形!IE圆形，粒径大小不一，分选t生楚。卵石含量约68%，粒径以30IOOmmfl主，初探揭示戴大草草径180111111.根据试验段探井和天府广场基炕揭示最大粒径达530550mm，因砾含量要JI 0%,:;lit央事石，漂石最大粮径270111111.卵石破，最大强度可达200M卫卵、研、石以中等风化为主。充填物主要为中细彤、及少量斗占性土卵石土层顶扳J塑深8.222.0111.下阪为成青Blit卵地层资料照片盾构机掘进地层照片l3.I.3 7）文条件地下7主要有两种类型：一是松敝土层孔锁水，二是基岩裂隙7.k.第四系孔E泼水：主要自武存于全新统（Q4）、上更新统（Q3）和中更新统（Q2）的lit、卵石土中，三层砂卵石层含水极其丰富，形成一个整体含7.K层，含7.k层总厚度约26.331.7111，为孔锁潜水，局部由于地形和上粘性土层控制，具微if,(压性。为强透7.K层，隧道基本位于该层彤、卵石土中，受地下7影响较大。上郁的粘性土层为弱透水层，地下水含量甚微，对工程影响较小。根据试验资料可知，卵石土综合含水层渗透系数kfl 12.5327.4 111/d，平均值为16.32111/d，为强i透水层地下车站主体结构和地下区间隧道基本位于该层砂、卵石土中，受地下7影响较大。3.I.4 盾构施工困难分析(I）大漂石、孤:fi难以破碎，需开仓处理；(2）逃到l富含7.kt也层，易形成喷涌；(3）地层极具透水性，同步注浆浆液易流失，易造成地表划陷；(4）掌子而不稳定，换刀作业困难成都这种卵石含量高、高富水条件用于土压平衡盾构机在世界范围内还是首次，盾构施工的成本控制难度要大得多，无论在质构机选型上、滔土改良方丽、地表沉降控制、换刀作业方雨都提出了一个新的课题，这就需要我们想出一切好办法ll.P重要降低盾构机的各种消将材料，又要提高盾构机的掘进速度，从而降低盾构施工成本。置l3页共9页2006年1暨优持科技论宜技术总出成部地铁1号t监朋工押届执施工2如让苗构施工成本分析与控制3.2合理的盾构机选型盾肉机的:iz;型主要包括：盾构类型的i在择，如泥水式还是土lli式：盾构机具体结构的选择，如刀剑：型式、刀具配置、开口位II.及开口率、宁在选千斤顶行程等盾构机的j在型不仅直接关系到设备的购置费，更与造价的合理性有关不合理的:iz;犁，一方而会因为设备的预留储备过多，i;t备的利用率低，从而造成设备购置货用占3事个工程造价的比重过高，形成不必要的浪货：另一方丽，如果所选盾构不具有很好的地层适应性，不仅会造成高能统低产出，而且会造成工期的延迟，从而最终导致工程边价的剧增。因此，合理而科学的盾构选型.结合拟建隧道的功能、总长度、1里深、地质条件，沿线地丽建筑物、地下构筑物和管线等环境条件以及对地衰变形的控制要求等做综合的分析后诀定，从而使得所选后构产生段大的货效比。针对成都特殊的地质条件，中铁十三局选用是德国海瑞克公司的加泥复合式土压平衡盾构机S365、S366，此后构机lt广州所用的海瑞克公司土压平衡盾构机有了很大的改变，主要区别见表21芋号4号称成部病：fiJIIL(S365lf州J击轩！IllS266)5365 iii阴性卵石上畏的主输敢姐炮火，f且矩”f以悦甜的fiJ主制if且径3阻地mm2“JOmm 帆的掘边速度成都虫然是卵石上底，但卵4玉的引知置r.:;.需硬省J2 J具硬省刀具配坦国！占刀具配篮具预以破陈双螺旋输送L.直径单螺旋输送帆直径M校；M植土呗涌布）！的j章制作用直径小咨吕3 螺旋输送帆7创Jmm例JOmm形成怯泡沫、聚合物、影汹将所有（Jijiil!行谧土改良设备部配备，为或找到4 谧止改良设备泡沫、合物设备上设备个合适的边土改良方案刀盘、螺旋输送机部刀盒、螺旋输送机表丽金卵石上层对VL具的赌损较大增加刷!3t提高5 时l磁性分部耐盟军锅饭部焊1制13锅饭刀盆及银盹输法机的寿命6 盖面可钻机设备配备运自己备对于：r.：11仓快J时用于厢体前端的地辰Jmlli1输送撞上皮带皮带Liii应变小减少渔土摊榕的”HJ草性减少7 5 12 IILIIJ度涌现边上的时间表2S365和S266的区别总之，S365针对成都地质条件比以往的海稍克后构机有了较大的改变，尤其在刀剑上采取政岩刀具配置，并全部位置加焊耐I密铜版，刮刀采用宽250mn1的大刮刀如民刀，可以提高刀盘及图2S365盾构机刀盒置l4页共9页2006年1暨优持科技论宜技术总出成部地铁1号t监朋工押届执施工2如让苗构施工成本分析与控制.,.、.,，咽，.,.刀具的耐磁性，减少开仓换刀的次数螺旋榆i恙机采用双螺旋输送机（如鉴幻，并全部力ll：悔而t.!l雪钢扳，在第二节螺旋输送下部可以排水，有效防止I费泊的发生，并提高附性。此种螺旋偷运机型式在新加坡的盾构施工中得到了很好的验证。此种质构机的选型对成者B地质条件下大卵石的破碎、刀剑：平日螺旋输送机的附W性以及防止喷涌等方而都有很好的作用。当然由于屑构机成本的限制，盾构机上有些有利于成都地质的设备米全部购置。如超声波趟前探测设备，可以有效地探测到掌子而前方大卵石的数量与直径现正在科隐施因3双螺旋输送机工的海瑞克生产的屑构机刀盘在报选时始终是前盾的里而（如剧4），可以有效地控制上方土体的沉降，降低由于盾构机上方土你沉降导致的成本增加置l5页共9页2006年1暨优持科技论宜技术总出成部地铁1号t监朋工押届执施工2如让苗构施工成本分析与控制图4科隆盾构机图3.3渣土改良试验成都卵石含量高、高富水的地质条件要求质构机的渔土改良方案必须可行，同时添加剂的成本要控制为最合理状态。这就需要在盾构始发阶段进行大量的渣土改良试验，以达到l盾构机的渣土具有比较好的流动性、塑性和极低的水渗透性，才能保证螺旋输送机出渣的顺畅，有效控制地袤的沉降，提高盾构机的报避速度，从而降低盾构施工成本。我们取得成都质构掘进的渣土谓三家有实力的公司（法国达特公司、德国麦斯特公司进行了渣土改良试验，渣土改良理论上是可行的，渣土改良主要针对S365盾构机配备的渣土改良设备进行主要试验结果如下：法国康达特公司将渣土中的卵石去除后加入饱含7)（如茎15）做的试验，根据经验所加的添加剂是该公司的特殊泡沫fillCLB F4rfM和聚合物TFA34（如阁6），加入适量搅:P.I后渣土的流动性、塑性都很好，水渗透性从7。4910-4111/S降低到8.99I0-4m/S，水渗透性极低，可以有效地控制螺.图5原始立样图6渣土改良后置l6页共9页2006年1暨优持科技论宜技术总出成部地铁1号t监朋工押届执施工2如让苗构施工成本分析与控制旋输送机的I愤泊，经过试验添加剂需用量为泡沫剂CLB阳rr1o.6Um3和TFA34I。5Um3.德国麦斯特公司在硝士针对成都渣土；胜行了试验，由于搅拌糕的原因将大于32mm的卵石去除后，加入饱含7)（如陈17）添加该公司生产的泡沫ffljMEYCO Fix SLF 30、综合物MEYCOFix SLF P2 和中国的纳基膨润土浆液（如韭衍，渣土的流动性、塑性都很好，7）渗透性降低，可以达到顺利出渣的目的。经过试验添加剂需用最为泡沫剂MEYCOFix SLF 30 O.6Um3,在合物MEYCO Fix SLF P2 o.28m3，膨i伺土4kg/m3.图7原始立样图8渣土改良后根据渣土改良试验结果可以看出，成都地质条件下聚合物是必不可少的一种添加剂，它不仅可以降低水的渗透性，还可以提高渣土的塑性盾构施工中保证质构机正常掘进的条件下，可以适量减少添加剂的数量，以降低成本。在泡沫剂、聚合物和膨润土之间找出一个好的添加方案，RPfiE保证盾构机的掘进，又能降低添加剂成本3.4 刀真的成本控制在盾陶施工中刀具的消极始终是一个最大的成本消施，也是一个不确定的成本消耗。有许多难以预测的成本消税如j首构机被困、必须带压换刀等都是由于刀具的不及时更换造成的。刀具的消将与以下几方丽有关l、盾构机的刀盒的型式和刀具的布置是否与报边的地质相适应：2、盾构机掘进At注入泡沫、膨i伺土的数量和质量：3、屑构机司机的操作水平；4、刀具是否能够及时更换在成都地质条件下质构机刀烧的型式已经确定，无法进行更改，主要要找出一个比较理想的刀具布置方案，才能将大卵石破碎。根据掘进情况考虑是否将周边单刃滚刀布置成双刃滚刀。同时盾构机司机的操作技术对刀具的磨损也起着诀定性的作用，在成青B地质条件下应该将刀敛的旋转速度置l7页共9页2006年1暨优持科技论宜技术总出成部地铁1号t监朋工押届执施工2如让苗构施工成本分析与控制控制为o.5一l转分钟，推逃速度控制为30-50111111/min，时刻观察刀敛前方的声音，以判断在刀组前方是否有难以破碎的大卵石存在。当有大卵石长时间存在时要开仓进行人工破碎。单刃和中心双刃j袋刀的及时更换，可以只更换刀阔，刀辈量可再次利用，降低刀具的成本另一降低刀具消烧成本的方法是要将宽刮刀和周边舌1J刀修理后再次使用。盾构施工中刀具的及时更换是非常必要的。如果在报避过程中由于某种原因刀具未能及时更换，会造成刀具的深度磨损，刀毅无法再次利用。由于刀具的超踏损造成盾构机掘进速度降低，添加剂相应会有所增加，同时电能的消稳也会相应增加。如果在无法推选时还不能常压换刀的地质条件下不得不采用带压换刀或地层:!JnI等措施，会加：大质构的施工成本，降低效益，有可能会造成无法掘进的后果。因此，在成都地质盾构机掘进中，主主预选考虑质构机的换刀位置和换刀的方法。l、要尽可能在始发井、到达站内刀具全部更新2、考虑在预定位置降水条件下常.ffi进行换刀：3、尽量减少换刀的次数，同时提高换刀的效率，以减少换刀中的危险：趴在常压换刀无法进行情况下，带压换刀要有充足的准备，以降低换刀时的风险。3.5其它消耗性材料成本控制盾构机掘：腔中有许多消旋及损轮隘的材料，需要管理人员对材料的多余损辑：谊行控制，降低银棍，同时将消辈革f生产品找出最适合于盾构机掘进施工的量，做到盾构机RP能顺利掘进，又能减少消施，主要体现在以下几个方而(I)、如饭、螺栓、钢枕拉杆等材料采取逐级点，验，从物资部出f!f.开始，经地而工班长、始发井下随车员、隧i边内施工人员、隧道内两工班交接人员都要进行材料名称和数量的交接，以达到损税最小之目的；(2)、盾尾脂、HB.Vij白、润滑脂根据盾构机的掘；胜技术和不同的厂家材料性能诀定不同的注入数量平日速率，如麦斯的盾尾脂注目旨压力控制在20bar,IJlt达特的盾尾脂注目自压力控制在25bar等，并且要控制好盾构机的掘边姿态、选择好管片类型、各系统出现故院及时处理，防止盾尾间隙不好漏浆等，以减少非正常的材料消施：(3)、各种消旋产品要使用干净，如后尾脂、HB.VH白、润滑贿等气动泵难以泵出部分要消理干净，移到另一待泵桶中，以减少损烧；(4)、盾构施工人员要爱护盾构机上各个部件，不能随意踩麟，在换刀时要将易碰撞翻lj牛保护起来，减少人为损坏；置l8页共9页2006年1暨优持科技论宜技术总出成部地铁1号t监朋工押届执施工2如让苗构施工成本分析与控制3.6盾构施工风险成本控制众所周知，盾构机施工是高风险的施工。主要是因为质构施工中不可预测的风险很多。如1酋构机掘：胜过程中越控引起的隧道上方建筑物的沉降，盾构机刀具的趟l誉损i垂成的盾构机被困等风险边成的盾构施工成本饭剧增加。这是屑构施工中管理人员最难控制的成本。为了控制盾构施工风险成本，需要盾构机司机具有良好的心理素质，高的掘进技术，在工作中具有高度的责任心，掘进中精神高度集中，才能有效控制隧边上方建筑物的沉降同时刀具工程师根据掘进情况分析盾构机刀盘刀具的m,s损情况，提出段佳的换刀位置和换刀时间，使盾构机的报避速度一直在快速、连续、均衡的状态下掘进4、总结影响屑构施工成本的因素很多因此控制盾构施工成本要从多方而入孚本文主要针对成都地铁二标介绍从合理的盾构机i在型、渣土改良方丽、刀具的消税、其它消税性材料、盾构施工风险性成本等方而校和l盾构施工成本当然，盾构施工成本由于不同的盾构施工项目、不同的地质条件也会有不同的盾构施工成本控制重点E参考文献1I.l!l风样、崎宜操、硕格且吁，时戏国点展捕构ll卓的点看ik.班4fJ学与正位学报1999.18(5):61 I614 2.尹拉越，朱4在茸非玉珍等日本届拘隧司t崎Lis.武汉，华中理工大学出版弘，1999.7678 3.海瑞且居构札$365技术文件4.成都地位l号线期工也捕构施工2扬、居J:.勘查报告置l9页共9页