公路隧道软弱围岩变形控制工法施工定额及经济性研究

刘徐光，胡 坚

（浙江温州沈海高速公路有限公司，浙江温州325002）

1 概述

目前，国内外非机械开挖的山岭隧道普遍采用新奥法（以下简称NATM法）原理施工。20世纪70年代中期，意大利Pietro Lunardi教授在新奥法的基础上提出了岩土控制变形分析法（the approach based on the analysis of controlled deformation in rocks and soils，以下简称ADECO-RS法），并逐渐应用于意大利及欧洲其它国家的公路和铁路隧道设计与施工中，相关经验已经被纳入意大利的隧道设计和施工规范中[1]。2006年，我国铁路部门率先引进该工法，将其通俗地命名为“新意法”[2]，并在武广客专浏阳河隧道、桃树坪隧道等穿越复杂弱软地层时尝试采用了该工法[3-4]。

针对ADECO-RS法并结合上述依托工程，国内一些学者主要力学机理开展了相关研究。如，王新东针对浅埋大断面黄土隧道采用改工法实现安全快速施工做了探索[5]；赵录学对衬砌支护参数选定及施工方案提出了具体的建议[6]；任伟明等对全断面机械预切槽、预切成洞衬砌等预支护手段进行了研究[7]；旷文涛等基于正交试验原理来确定各级围岩下的浅埋大断面隧道的最优施工参数[8]。然而，有关ADECO-RS法的施工定额及工程经济性，尚未有文献述及。但是，任何一种工法既要考虑技术可行性，又要考虑经济合理性，尤其是后者直接影响这一工法能否被大面积采用的可能性。定额属于计价依据主要内容之一，是指在一定的生产力水平和科学技术水平下，生产条件正常，施工组织合理，合理使用材料和机械的情况下，完成单位合格产品所必须消耗的人工、材料、机械设备和资金的数量标准。我国交通部门于2007年发布的《公路工程概算定额》、《公路工程预算定额》及《公路工程机械台班费用定额》中涉及的隧道定额主要针对NATM法修建的公路山岭隧道，对于ADECO-RS法修建的隧道则没有涵盖。

本文拟以G15三门湾大桥及接线工程野猪山隧道ADECO-RS法试验段为依托，针对ADECO-RS法的实际工艺特点开展定额研究，以期为该工法的造价管理提供科学依据，为工法的选择提供参考价值。

2 依托工程概况

G15三门湾大桥及接线工程野猪山隧道为四车道分离式隧道，设计行车速度为100km/h，单洞建筑界限总宽为10.75m。出口段（YK60+224～YK60+329）浅部为残坡积层，以碎块石和含碎石粉质粘土为主。下伏基岩为全—中风化安山岩，其中全风化层位浅灰色，处于地下水位以下，长期饱水后强度低，压缩性高，地基承载力差，需进行地基处理，岩芯呈土柱状；强风化层青灰色，块状构造，节理裂隙极发育，岩芯破碎，呈碎块状、砂砾状，岩质较硬，锤击声哑，可碎；中风化青灰色，块状构造，节理裂隙较发育。第四系碎石土和全—强风化厚度大，渗透性好，地下水埋深1.2～1.6m，地下水丰富，隧道施工时可能发生淋雨状或涌泉状出水。总体评定为V级围岩。

根据设计方案，对左线隧道仍采用NATM法，并采用环形开挖预留核心土的开挖方法；右线隧道YK60+255～YK60+295共计40m即3个循环采用了ADECO-RS工法作为试验段，每循环采用82根长度为18m、间距为1.2m×1.2m的∅32mm玻璃纤维锚杆进行掌子面全断面加固，以12m为一个开挖步距、留设6m的搭接长度进行开挖（图1）。

3 施工定额分析

图1 ADECO-RS法设计及施工方案

ADECO-RS法与NATM法在造价方面的主要差别在于核心土加固和洞身开挖，其它分项工程可以参照现有的公路隧道概预算定额。为此，分别从劳动定额、材料消耗定额、机械台班定额等3个方面，采用统计分析法测算了ADECO-RS法的定额。统计分析法是利用生产同类产品的实际工时消耗的资料，经过分析整理，结合当前施工（生产）技术组织条件的变化因素制定劳动定额的一种方法。其中，对于劳动定额采用了时间定额法、按照每工日7h，分析了超前核心土加固过程中单位长度玻璃纤维锚杆钻进及洞身开挖过程中玻璃纤维锚杆切除所需的人工消耗；对于材料消耗定额，采用统计法分析了超前核心土加固所消耗的玻璃纤维锚杆的直接性消耗材料，同时考虑了因遇到孤石等障碍物导致钻进困难而报废的玻璃纤维锚杆，未考虑周转性损耗；机械台班定额主要分析了所消耗的钻机、挖掘机等机械作业时间标准，其中将玻璃纤维锚杆钻进视为循环性作业、掌子面开挖视为连续动作作业分别测定小时生产率。限于篇幅，将超前核心土加固和洞身开挖的定额分析成果汇总如下。

3.1 超前核心土加固工程定额分析成果（表1）

表1 超前核心土加固定额

3.2 核心土开挖工程定额分析成果（表2）

表2 核心土开挖定额分析成果

4ADECO-RS法与NATM法的每延米造价分析

如前所述，野猪山隧道右洞YK60+255～YK60+295共计40m即3个循环采用了ADECO-RS法作为试验段，左洞zK60+260～zK60+300共计40m采用传统NATM法先行施工。然而，在实际施工过程中，左洞掌子面因为发生坍塌而增加了处治措施费用，经测算，右洞ADECO-RS法每延米初期支护的造价仅左洞NATM法的78.5%。

但为了使造价分析更具代表性和说服力，左洞按照原设计支护参数，统计了两隧道的材料费用、机械费用、人工费用及综合造价（表3），其中的各项单价均按投标报价及信息价取值。

可见，ADECO-RS法由于增加了用于加固掌子面超前核心土的玻璃纤维锚杆，所以材料费要高于NATM法；但ADECO-RS法实现了全断面机械开挖，开挖工效大大增加，机械费和人工费均较NATM法大大降低，分别仅为后者的62%、57%。总体而言，AD⁃ECO-RS法每延米开挖及初期支护的造价约为NATM法的97%，有一定的工程经济优势。

表3ADECO-RS法和NATM法造价对比

实际施工过程中，施工单位采用的是管棚钻机打设玻璃纤维锚杆钻孔，因此工效略低。而如果能采用高性能自行式锚杆钻机打设玻璃纤维锚杆，施工工效至少可以提高一半，这种情况下每延米开挖和初期支护的单价可降低至32400.917元，即为NATM法的93%，经济性优势将更加明显。

5 结语

定额是一种标准，是衡量工法经济性的尺度，为工法的选择提供重要参考，也是加强基本建设全过程管理中造价管理的重要依据和施工企业提高经济效益的关键因素，对加强施工隧道工程施工成本和造价管理对企业发展具有重要意义[9]。

以G15三门湾大桥及接线工程野猪山隧道AD⁃ECO-RS法试验段为依托，采用统计分析法测定了核心土加固和洞身开挖项目的定额。并对ADECO-RS法和NATM法每延米造价进行了对比分析，结果表明：ADECO-RS法每延米开挖及初期支护的造价为NATM法的97%；如果能采用高性能自行式锚杆钻机进一步提高玻璃纤维锚杆的打设工效，则ADECO-RS法每延米开挖及初期支护的造价更是降低为NATM法的93%，工程经济优势明显。