摘要：隧道盾構法施工，因其先進的施工工藝和不斷完善的施工技術，使得其在城市地下空間的開發中取得了巨大成功，近些年已大量應用于隧道掘進工程。但因其造價相對高昂，在實際應用中也受到了一定限制。如何合理控制盾構法在隧道掘進工程中的成本，降低造價，使其能夠在最大范圍內得到推廣，是當下應重點研究的問題。本文首先對隧道掘進盾構法施工進行概述，分析了其技術優勢，然后對盾構法施工成本的構成要素及影響因素進行了說明，最后重點從技術措施、管理措施和經濟措施三方面探討了加強隧道掘進盾構施工成本控制的措施。

　　關鍵詞：隧道掘進,盾構法,成本控制,管片,襯砌

　　一、隧道掘進盾構法施工概述

　　我國地下工程施工領域自引入盾構法以來，其在速度、安全及環保等方面所具有的優點，受到了很多業主的“青睞”，所以采用盾構法施工的項目越來越多。而傳統的礦山法施工已變成輔助性的工法并逐漸淡出地下工程施工領域。盾構法施工原理是：盡可能在不擾動圍巖的前提下完成施工，從而最大限度地減少對地面建筑物及地基內埋設物的影響。該施工技術有以下特點：①可在盾構設備掩護下安全地進行開挖與襯砌作業;②施工時可不影響地面交通及河道航運;③施工時的噪音和震動引起的公害小;④其機械化與自動化的程度高，勞動強度低;⑤多車道的隧道分期施工、分期運營，可減少一次性投資;⑥施工精度要求高;⑦盾構施工不可后退。

　　在國外，盾構隧道施工技術已發展細化為大量、復雜的施工技術，但我國必須根據國情引進、吸收國外這些新型技術，并且需要采取措施降低盾構法施工造價，這是目前制約我國盾構法施工技術進一步推廣的重要因素。

　　二、盾構法施工成本的構成要素及影響因素

　　(一)施工成本的構成要素

　　一般理論來講，施工項目的成本由直接成本和間接成本構成。具體到隧道掘進盾構法施工中，隧道盾構法施工成本由4部分組成，即盾構機的相關費用、盾構機掘進費用、鋼筋混凝土管片費用和盾構機安拆、轉場費用。

　　(二)隧道盾構法施工成本的影響因素

　　影響隧道盾構法施工成本的因素主要有三大類，及設計、技術和進度因素。下面分別做以詳細說明。

　　1、設計因素

　　設計因素主要指設計線路的問題。設計線路是指設計方在設計線路時的設計參數，例如轉彎半徑、坡度等。較小的轉彎半徑對于盾構操作要求很高，增加了施工難度，在掘進的過程中，容易出現蛇形、重復糾偏，從而導致管片碎裂、隧道漏水等施工通病。這就要求我們在工程開工前搞好盾構操作手的培訓工作，提高盾構操作手等施工主要人員的自身素質，保證每一個操作手對盾構操作、管片選型等方面完全理解，并能夠在施工中很好的應用，從而保證施工質量。

　　2、技術因素

　　施工活動關鍵是技術性活動，只有采取先進的技術措施，才能做到低投入高產出，并創造優質產品。在施工過程中要努力貫徹施工生產“四化理念”，“四化”即施工手段機械化、施工控制數據化、施工管理規范化、施工環境園林化。目前我國盾構法施工技術在“四化”方面還具有一定差距，施工技術有待進一步研究和提高，施工技術在某些環節上的不精準導致工程的返工，這也是影響盾構施工成本的重要因素。

　　3、進度因素

　　進度一直是影響工程項目成本的重要因素，按時甚至超前完成施工會大大縮減工程項目的成本支出，而延時完成則會大大增加成本，因此進度管理一直是工程成本控制的重要環節。在隧道掘進工程中，施工進度也一直影響著整個盾構施工的成本支出，務必采取措施控制進度，從而達到控制成本的目的。

　　三、隧道掘進施工成本控制措施

　　(一)技術措施

　　下表是隧道盾構施工中對成本構成影響的因素，可以看出，影響成本最大技術因素的包括以下兩方面，即管片和二次襯砌的費用。因此，控制成本的技術措施應主要從這兩方面著手。

　　1、選擇合理的設計方案

　　盾構隧道的設計主要是針對管片和襯砌的設計。國內外關于管片設計方法有很多，目前一般用以下四種方法：

　　(1)慣用法，是將管片環作為剛度均勻的環來考慮，此法不考慮管片接頭部分的彎曲剛度下降，管片環和管片主截面具有同樣剛度、并且彎曲剛度均勻。

　　(2)修正慣用法，也是將管片環考慮為彎曲剛度均勻的環，但考慮了管片接頭部分的彎曲剛度下降和環向螺栓處的彎矩上升。

　　(3)多鉸環法，是將管片接頭作為鉸結構來考慮，地基與管片環之間的相互作用用地基彈簧來表示。

　　(4)梁-彈簧法，是將管片主截面模擬成梁、將管片環向接頭模擬成旋轉彈簧、將環徑向接頭模擬成剪切彈簧，將地基與管片環之間的相互作用用地基彈簧來表示，該法較為接近實際情況。

　　國內有學者根據我國某地鐵隧道的工程情況和管片襯砌條件進行計算比較，得出以下結論：四種管片設計方法計算彎矩的大小順序依次為修正慣用法、梁-彈簧法、慣用法、多鉸環法。多鉸環的計算變形最大，其他方法間的差距不大;對于小型隧道一般用修正慣用法，對于大型隧道應盡可能采用梁-彈簧法。多鉸環法只能在圍巖堅硬、強度較高的情況下使用，同時要對管片接頭采用特殊形式或在施工后卸除。在一般工程條件下，要避免使用，同時也不能盲目卸除接頭螺栓。梁-彈簧法和修正慣用法應該是主要的設計計算方法，修正慣用法計算方法簡單，結果也較符合實際且簡單實用。使用梁-彈簧模型法可提高計算精度、降低管片厚度。一方面使得隧道斷面縮小，另一方面降低了制造費用。

　　因此，在進行隧道盾構施工的時候，各施工隊伍要根據施工項目的具體地質特征等情況綜合考慮，選擇合理的施工設計方案，也是降低工程造價的有效途徑。

　　2、省略二次襯砌

　　二次襯砌的作用在于：防腐、防水、防火、隧道內表面光滑、管片拼裝蛇行修正以及隧道襯砌的補強。但在很多情況下，二次襯砌是可以省略的，如襯砌強度和結構安全性完全達標的情況。二次襯砌的省略可以使工期得以縮短，直接導致成本的降低。

　　3、增加管片寬度

　　加寬管片后，盾構機的長度增加，從而造成費用增加。但因采用加寬管片，管片生產費用及盾構施工所有材料的費用將降低。具體體現在以下幾方面：

　　(1)可減少沿隧道縱向管片接頭的數目，則管片的生產費用就會降低。

　　(2)隧道長度不變，組裝次數減少，日推進量增加，可縮短工期。

　　(3)減少了隧道的環縫數量，改善了隧道的防水狀況，還減少了接縫止水材料以及連接件的投資。

　　(二)管理措施

　　1、挑選合適的項目管理人員，做好組織管理工作

　　項目經理是項目成本管理的第一責任人，全面組織項目部的成本管理工作，應及時掌握和分析盈虧狀況，并迅速采取有效措施;經營部主管合同預算管理，增創工程預算收入，合同實施和合同管理工作，負責工程進度款的申報和催款工作，處理施工賠償問題;物資部主管材料采購、收發;安全環保部主管安全質量工作，財務部主管工程項目的財務工作，應隨時分析項目的財務收支情況，合理調度資金。項目既是成本中心(成本中心是其責任者只對其成本負責的單位，又是利潤中心(指既對成本承擔責任，又對收入和利潤承擔責任的企業)既要對成本負責，也要對利潤負責，圓滿完成項目承包書的成本、利潤目標。

　　2、加強工程項目成本分析與考核工作

　　主要方式應以財務部門為主，組織項目管理人員按季度召開經濟活動分析會，協助項目組分析成本升降的原因，并制定對策，成本考核是檢驗項目成本管理和經濟效益的一種好方法，可以及時發現成本中存在的問題，但切忌流于形式。

　　3、加強對機械材料的管理，杜絕浪費

　　材料管理方面主要有以下要點：一是改進材料的采購、運輸、收發、保管等方面的工作，減少各個環節的損耗，并且在采購材料時要貨比三家，在質量有保障的前提下選用價格低廉者，以節約采購費用;二是合理堆置現場材料，避免和減少二次搬運;三是嚴格材料進場驗收和限額領料制度;四是制訂并貫徹節約材料的技術措施，合理使用材料。

　　對機械設備的管理主要是針對各種型號的盾構機要有相應的使用和保養規則，盾構機的使用要嚴格遵循操作要求，避免違規操作造成的機器損壞，要定時保養，延長機器的使用壽命。

　　4、做好施工的安全和質量管理，為成本控制提供有利條件

　　搞好安全生產可保障施工生產正常運行，還可減少安全事故的發生，否則不但會影響工程進度、增加費用支出，還會影響社會信譽。為此，要建立嚴格的安全生產責任制和安全防范體系，對安全防護用品，一定要保證及時到位。工程質量的好壞與降低成本相輔相成，若工程質量不能達標或發生質量事故，就要返工，造成人、財、物的浪費，還可能延誤工期，影響企業信譽。因此，應建立嚴格的質量保證體系，實行日常監督與定期大檢查相結合，提高一次成優率，降低返工率，防止質量事故的發生。只有把好質量、安全這兩個關口、努力提高工程質量、防止質量和安全事故發生，才能保證達到降低成本的目標。

　　(三)經濟措施

　　經濟條件主要是針對盾構機的選型和使用以及豎井建造方面的費用支出。

　　1、選擇經濟合理的盾構機

　　盾構機選型直接關系到設備的購置費，且與造價的合理性有關。不合理的選型，會因為設備的預留儲備過多(設備的利用率低)，使其購置費用占整個工程造價的比重過高，造成不必要的浪費;另外若所選盾構地層適應性不好，會造成高能耗、低產出，且會造成工期的延誤，導致工程造價劇增。合理而科學的盾構選型應結合擬建隧道的功能、總長度、埋深、地質條件，以及沿線地面建筑物、地下構筑物和管線等環境條件，結合對地表變形的控制要求等做綜合的分析后決定，從而使得所選盾構產生最大的費、效比。

　　2、長距離掘進盾構機的選擇

　　為了適應長距離化掘進,對于所選盾構機及其配套設備有如下的要求：

　　(1)盡量減少損耗材料的更換次數

　　這里主要指的是切削刀具和密封材料的更換，減少它們的更換次數，就避免了更多的停工延誤時間。

　　(2)提高切削刀具的耐久性

　　耐久性的提高，主要有賴于刀盤、刀具材質的提高(如在刀具上鑲嵌超硬合金刀頭，對刀頭磨損有明顯的減輕);刀盤和刀具形狀的合理選擇以及各種切削刀頭的合理布置。此外，刀頭的大型化也是提高耐磨性的必要手段之一。

　　(3)高效的材料輸送設備

　　長距離掘進，由于減少了中間豎井數，則運輸距離相對延長。因此，對材料輸送設備提出了新的要求，如設備的大容量化，以及運輸的高效化。

　　3、合理確定豎井建造數量，縮減掘進成本

　　一般來說，地鐵隧道的總長度越長，則所需的豎井也越多。為此，豎井建造費和盾構機進出洞處的地層改良費也就越高。因此，合理地選擇豎井數量及其結構形式,將直接關系到成本總量。為了盡量減少豎井建造的成本，可采取的有效措施包括:盾構掘進的長距離化,減少中間豎井的數量;采用特種盾構，使地中分叉、地中變徑處的豎井得以省略;在操作空間得以保證的前提下，盡量減少豎井的建造面積。

　　結語

　　綜上，盾構法施工是一個牽涉到許多設備、許多工藝的復雜施工過程，要控制隧道掘進中盾構法的施工成本，需要在保證施工質量和設備正常運作的前提下，盡最大努力加快施工進度。另外在施工過程中，要努力從設計、管理等各個方面采取措施加強對隧道掘進中盾構施工成本的有效控制，并且勇于嘗試新工藝、新設備，優化配置人員，只有如此，才能達到降低隧道掘進工程的成本的目的，使施工效益最大化。

　　參考文獻

　　[1]禹化才.隧道盾構法施工成本價格分析[J].探討與研究，2003.4.

　　[2]徐前衛，朱合華，劉學增，等.盾構法隧道施工的成本縮減探討[J].地下空間，2005.1.

　　[3]陳超.城市地鐵盾構法施工技術經濟分析[J].施工技術，2005增刊.

　　[4]黃健，黃永康.盾構法施工經濟效益的影響因素及對策[J].建筑機械化，2009.1.

　　[5]王夢恕.中國盾構產業何去何從[J].軌道交通，2007.7.