超大直徑盾構(gòu)機(jī)原地轉(zhuǎn)場技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

韓秀娟

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

超大直徑盾構(gòu)機(jī)原地轉(zhuǎn)場技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

韓秀娟

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

上中路隧道是國內(nèi)首條采用超大直徑（14.87 m）盾構(gòu)機(jī)施工掘進(jìn)的雙管雙層隧道，在完成了第一條隧道掘進(jìn)施工進(jìn)洞后，采用了工作井內(nèi)盾構(gòu)機(jī)原地調(diào)頭的方案進(jìn)行第二條隧道的掘進(jìn)施工。針對超大直徑盾構(gòu)機(jī)原地轉(zhuǎn)場的方案，將其與常規(guī)的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞后解體吊裝、再拼裝的方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對比，證明原地轉(zhuǎn)場方案在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢。

超大直徑盾構(gòu)；原地轉(zhuǎn)場；技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

1　工程概況

上中路隧道為國內(nèi)首條采用超大直徑（14.87 m）盾構(gòu)機(jī)施工掘進(jìn)的隧道，其主體工程由南、北線兩條圓隧道組成，隧道內(nèi)徑為13 300 mm，外徑為14 500 mm，圓隧道由一臺14 870盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)開挖。由于只有一臺盾構(gòu)機(jī)，要完成兩條隧道的掘進(jìn)施工，使得盾構(gòu)機(jī)的轉(zhuǎn)場施工成為了影響圓隧道掘進(jìn)施工的關(guān)鍵因素。原方案為盾構(gòu)轉(zhuǎn)場施工，即盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入浦西井后，拆卸轉(zhuǎn)場至浦東工地，再重新吊裝，工期較長，約4個(gè)半月。備選方案為盾構(gòu)機(jī)浦西井原地轉(zhuǎn)場方案（盾構(gòu)原地轉(zhuǎn)場時(shí)間約為3個(gè)月），即南線隧道貫通后，盾構(gòu)機(jī)在浦西工作井原地轉(zhuǎn)場，之后以浦西井為盾構(gòu)工作井，由西向東進(jìn)行北線隧道的施工。圖1、圖2為兩個(gè)方案的簡略示意圖。

圖1　投標(biāo)主選方案

圖2　投標(biāo)備選方案

根據(jù)實(shí)際工程狀況，本項(xiàng)目最終選擇了盾構(gòu)機(jī)浦西井原地調(diào)頭的方案，通過盾構(gòu)轉(zhuǎn)場時(shí)間的壓縮，縮短關(guān)鍵線路上圓隧道盾構(gòu)施工的工期，進(jìn)而達(dá)到縮短總工期的目的。

2　盾構(gòu)機(jī)原地轉(zhuǎn)場的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

2.1浦西井原地轉(zhuǎn)場方案介紹

上中路南線隧道由盾構(gòu)機(jī)從浦東工作井始發(fā)向浦西方向掘進(jìn)施工，進(jìn)入浦西接收井后在工作井內(nèi)盾構(gòu)機(jī)位移，180°轉(zhuǎn)向調(diào)頭、就位，再向浦東方向掘進(jìn)完成北線圓隧道施工。盾構(gòu)機(jī)浦西工作井內(nèi)原地轉(zhuǎn)場施工流程如圖3所示。

圖3　盾構(gòu)機(jī)浦西工作井內(nèi)原地轉(zhuǎn)場施工流程

2.2浦西井原地轉(zhuǎn)場方案與原方案的技術(shù)工況條件比較分析

（1）工藝復(fù)雜性

原方案受盾構(gòu)機(jī)自身結(jié)構(gòu)限制，需要進(jìn)行拆卸和重新組裝，工藝要求高且較復(fù)雜。浦西井原地轉(zhuǎn)場方案只需要井內(nèi)短距離轉(zhuǎn)場，且吊裝條件好，施工簡捷、高效。

（2）施工條件

如果采用原方案，浦西、浦東工作井周圍均需臨時(shí)堆放盾構(gòu)機(jī)拆卸的部件，場地需求量較大，且浦西工地至浦東工地盾構(gòu)運(yùn)輸交通組織方案復(fù)雜，沿線限制條件較多。采用浦西井原地轉(zhuǎn)場方案，由于浦西井結(jié)構(gòu)尺寸為46 m×22 m，滿足盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)場條件，并且盾構(gòu)機(jī)在浦西井原地轉(zhuǎn)場，故對場地要求低，在浦西井東側(cè)和北側(cè)有一定的場地供盾構(gòu)部件臨時(shí)堆放，浦西井和暗埋段地面也有供盾構(gòu)施工輔助設(shè)施布置的場地。

（3）施工安全性

如果采用原方案，由于盾構(gòu)機(jī)分塊多，增加了盾構(gòu)機(jī)拆卸、運(yùn)輸和吊裝等環(huán)節(jié)，使得不安全因素增多。浦西井原地轉(zhuǎn)場方案僅在浦西井現(xiàn)場進(jìn)行短駁，分塊較少、環(huán)節(jié)少，施工相對較安全。

（4）交通組織方面

如果采用原方案，由于盾構(gòu)機(jī)單件最大部件重量達(dá)到259 t，部件最大寬度7.5 m、最大高度達(dá)到4.18 m，故對運(yùn)輸環(huán)境要求很高，經(jīng)反復(fù)調(diào)查，若采用陸路運(yùn)輸，必須拆除大量的建/構(gòu)筑物（如輸電線及其電桿、部分房屋等），同時(shí)對沿線的小型橋梁均需進(jìn)行充分加固或重建，特別是浦東近施工現(xiàn)場的幾條道路寬度均較小，對于大型平板車的通行均會造成一定難度，特大件必須采用水路過江運(yùn)輸，需增加兩次過江吊運(yùn)工作量，工期和費(fèi)用將會受到嚴(yán)重影響。浦西井原地轉(zhuǎn)場方案無需特殊交通組織，僅在浦西井現(xiàn)場設(shè)置盾構(gòu)部件堆場，供臨時(shí)堆放。

（5）對盾構(gòu)機(jī)性能的影響

原方案由于盾構(gòu)機(jī)分塊多而小，對重新組裝后的盾構(gòu)性能有一定影響，盾構(gòu)推進(jìn)準(zhǔn)備前調(diào)試時(shí)間較長。采用浦西井原地轉(zhuǎn)場方案則盾構(gòu)機(jī)分塊少而大，相對而言，對重新組裝后的盾構(gòu)機(jī)性能影響較小，盾構(gòu)推進(jìn)準(zhǔn)備前調(diào)試時(shí)間較短，有助于縮短工期。

（6）對工期的影響

原方案相當(dāng)于進(jìn)行了盾構(gòu)機(jī)的完全拆卸和重新組裝，再加上長距離運(yùn)輸，工期較長，需要約4個(gè)半月。浦西井原地轉(zhuǎn)場方案盾構(gòu)機(jī)分塊少而大，簡化了拆卸和組裝的過程，同時(shí)節(jié)省了運(yùn)輸環(huán)節(jié)所消耗的時(shí)間，故周期較短。相對于盾構(gòu)機(jī)浦西至浦東轉(zhuǎn)場方案，可節(jié)省工期約一個(gè)半月。

從以上對兩個(gè)方案各個(gè)技術(shù)工況條件的分析對比可以看出，浦西井原地轉(zhuǎn)場方案不僅能縮短工期，而且減少了盾構(gòu)機(jī)拆卸分塊的數(shù)量并縮短了運(yùn)輸距離，降低了施工技術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)。

2.3浦西井原地轉(zhuǎn)場方案與原方案的經(jīng)濟(jì)效益比較分析

根據(jù)工程實(shí)施的實(shí)際情況，對成本構(gòu)成要素進(jìn)行分析，將浦西井原地轉(zhuǎn)場方案和原方案的成本組成分類如下：（1）盾構(gòu)本體井下拆卸組裝費(fèi)用；（2）盾構(gòu)機(jī)運(yùn)輸移位費(fèi)用；（3）轉(zhuǎn)場主要機(jī)械設(shè)備費(fèi)用；（4）地面現(xiàn)場人工配合費(fèi)用；（5）技術(shù)服務(wù)費(fèi)用；（6）其他零星費(fèi)用。分別對兩個(gè)方案的各個(gè)成本組成要素進(jìn)行測算，并進(jìn)行分析對比。由于實(shí)際施工中采用了浦西井原地轉(zhuǎn)場方案，所以該方案的費(fèi)用為實(shí)際發(fā)生費(fèi)用。原方案費(fèi)用相當(dāng)于發(fā)生一次盾構(gòu)機(jī)完全拆除退場、一次場外運(yùn)輸和一次進(jìn)場重新吊裝的費(fèi)用，這些費(fèi)用在本工程實(shí)施過程中都實(shí)際發(fā)生，所以可以通過測算相關(guān)成本數(shù)據(jù)估算出原方案的費(fèi)用。對浦西井原地轉(zhuǎn)場方案和原方案的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析對比，見表1。

表1　浦西井原地轉(zhuǎn)場方案與盾構(gòu)機(jī)浦西拆運(yùn)至浦東轉(zhuǎn)場方案的經(jīng)濟(jì)效益比較表

從表1可以看出，浦西井原地轉(zhuǎn)場方案與盾構(gòu)機(jī)浦西拆運(yùn)至浦東轉(zhuǎn)場方案相比，經(jīng)濟(jì)效益顯著，經(jīng)實(shí)際測算，浦西井原地轉(zhuǎn)場方案比盾構(gòu)機(jī)浦西拆運(yùn)至浦東轉(zhuǎn)場方案節(jié)約工程費(fèi)用 （不包括由于工期縮短所節(jié)約的項(xiàng)經(jīng)部管理費(fèi)）1 017.5萬元。

3　結(jié)語

通過對超大直徑盾構(gòu)機(jī)在工作井內(nèi)原地平移調(diào)頭方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，得出結(jié)論：超大直徑盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞后在工作井內(nèi)原地平移調(diào)頭方案在實(shí)際操作中是可行的，與常規(guī)的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞后解體吊裝、再拼裝的方法相比，不僅降低了施工工藝復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)，而且縮短了工程工期，節(jié)約了大量的工程費(fèi)用。從上中路隧道盾構(gòu)機(jī)原地轉(zhuǎn)場的實(shí)施效果看，該方案得到了各參建單位的認(rèn)同，顯示了該方案在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢。隨著越來越多的工程采用超大直徑盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，本文的研究對今后超大直徑盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)場分析具有較高的借鑒意義。

U455.43

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1009-7716（2016）06-0246-03

2016-04-12

韓秀娟（1983-），女，山東東營人，工程師，從事造價(jià)咨詢工作。