基于工程造价控制导向下的地铁盾构机施工技术应用

冯永胜

摘要：为了在保障施工质量前提下降低市政地铁盾构工程的造价，对市政地铁盾构机施工技术与工程造价控制进行研究。以工程造价控制为导向，将土压平衡式盾构机作为施工装置，并对具体的运行参数加以设置，从克服超高强度硬质岩石对刀具磨损和破碎作用角度出发，将强韧性16Mnr钢材复合式刀盘（辐条+面板）作为盾构机的刀盘配置，以此降低由于换刀操作带来的施工成本。结合具体盾构区间的岩性，对盾构机刀盘转速进行差异化控制。测试结果显示，所设计施工技术仅对材料费的控制结果，与预控标准成本之间的差异为329.92元，其余费用构成与预控标准成本之间的差异均稳定在100元以内，最小偏差仅为8.50元。

关键词：工程造价控制；土压平衡式盾构机；刀具磨损；刀盘配置；换刀；转速

0   引言

近年来，对于地下空间的开发利用开始受到越来越多相关施工设计人员的关注。加大对地下空间的合理利用，不仅可以有效缓解地面交通的拥挤问题，同时也可以对缓解城市用地紧张问题起到一定的促进作用。

地铁作为深受大家的欢迎交通工具之一，具有运送能力强、能源消耗低的特点，与绿色出行的理念完美契合，并且其不受高峰期堵车影响，为人们的出行带来极大的便利。盾构施工是地铁施工过程中极为重要的施工内容之一，对其进行深入研究，不仅有利于提高施工质量，对于施工成本控制也具有重要的现实意义。

本文提出市政地铁盾构机施工技术与工程造价控制研究，并以实际的施工案例为基础，开展了对比测试，分析验证了设计施工技术在成本控制方面的作用。

1   盾构机施工参数设置

结合具体市政地铁施工项目的基本情况，本文将土压平衡式盾构机作为施工装置。在具体运行阶段，相关运行参数的设置情况如表1所示。

在此基础上，在盾尾部设置3道钢丝刷结构的密封，使得其最大工作压力可以达到0.3MPa，以此确保其能够适应不同强度地质结构的盾构需求。

地铁工程可能存在转弯或爬坡等形态，对应的盾构施工阶段也要据此进行必要的调整。本文设置土压平衡式盾构机的水平最大转弯半径为25.0m，纵向爬坡范围为50‰，按照被动铰接的铰接形式开展具体的盾构施工。

2   盾构刀盘与刀具的选取

盾构刀盘与刀具的选取也是关系到施工效率和工程造价的关键因素之一，合理配置刀盘有利于增强其削切土体能力。

本文从克服超高强度硬质岩石对刀具磨损和破碎作用角度出发，为了能够最大限度减少在盾构掘进过程中，由于换刀操作造成的施工时间的拖延及施工成本增大，将强韧性16MnR钢材复合式刀盘（辐条+面板）作为盾构机的刀盘配置。

强韧性16MnR钢材复合式刀盘具体规格为φ6470mm×1595mm。其中包含6把中心双刃滚刀、35把单刃滚刀、12把边刮刀、43把正面切刀以及17把耐磨合金刀。在对刀盘开口进行设置时，按照45%的标准设置，以此确保盾构期间能够适应软硬不均复合地层的掘进需求。

3   盾构机刀盘转速设置

在对市政地铁盾构机施工进行控制时，本文充分考虑施工时间与施工造价之间的关系。在相同的施工条件下，施工时间越长，对应的造价越高。以此为基础，在保障施工质量的前提下，最大限度缩短盾构施工的时间就成为了控制工程造价的关键。针对此，本文以盾构施工区间的基本地质情况为基础，设置了不同的盾构机刀盘转速，具体如图1所示。

按照图1所示的方式，当盾构施工区间的地质构成为强风化花岗岩时，控制盾构机刀盘转速在1.2～1.4r/min区间范围内；当盾构施工区间的地质构成为中风化花岗岩时，控制盾构机刀盘转速在0.95～1.2r/min区间范围内；当盾构施工区间的地质构成为微风化闪长岩时，控制盾构机刀盘转速在1.05～1.2r/min区间范围内；当盾构施工区间的地质构成为微风化正长斑岩时，控制盾构机刀盘转速在0.9～1.0r/min区间范围内。按照以上方法进行盾构施工，既可保障施工进度、质量，也可最大限度缩短盾构施工的时间，有效控制工程造价。

4   测试与分析

4.1   测试环境概述

研究本文设计施工技术对造价控制效果时，本文以某市的地铁施工项目为参照开展了对比测试。其中，参与测试的对照组分别为文献[4]和文献[5]提出的施工技术。在此基础上，对其施工项目的基本情况进行分析，具体情况如表2所示。

对盾构施工区间的基本情况进行分析，整体线路沿线呈现出地形较平坦的特点，在地质构成方面，主要为粉土和粉质黏土，且无地下明显水层。在此基础上，分别采用3种方法开展盾构施工，对单位距离的施工造价进行分析。

4.2   测试结果与分析

在上述测试环境基础上，分别统计了不同施工技术下的造价情况，得到的数据结果如表3所示。为了便于统计，最大限度降低由于客观情况导致的统计结果误差，本文将单位距离的造价（100.0元）作为对比指标。

从表3所示的测试结果可知，3种不同施工技术的单位距离施工造价表现出了不同的特点。其中，在文献[4]施工技术下，材料费、间接费以及专业分包费的控制效果与预控标准成本之间的差异较大，分别达到了362.99元、242.43元以及323.88元。除此之外，对于税金的控制效果与预控标准成本之间的差异也达到了152.92元，其余成本构成的控制结果误差均稳定在100.0元以内。

在文獻[5]施工技术下，造价的控制误差主要集中体现在材料费方面，与预控标准成本之间的差异达到了732.83元。除此之外，仅对其他直接费的控制效果与预控标准成本之间的差异达到了100元以上（112.6元），其余费用构成与预控标准成本之间的差异均稳定在100.0元以内。

相比之下，在本文设计施工技术的测试结果中，仅材料费控制结果与预控标准成本之间的差异达到了100元以上（329.92元），其余费用构成与预控标准成本之间的差异均稳定在100.0元以内，最小偏差仅为8.50元。从整体角度对不同施工技术的造价控制情况进行分析，文献[4]施工技术下的造价高于预控标准成本1141.35元，文献[5]施工技术下的造价高于预控标准成本1440.60元，本文施工技术下的造价仅高于预控标准成本583.78元。

综合上述测试结果可以得出结论，本文设计的市政地铁盾构机施工技术能够起到良好的工程造价控制作用。

5   结束语

对于市政地铁施工项目而言，其具有施工规模较大、施工周期较长、施工环境較为复杂、施工成本较高的特点，针对此，对其展开针对性研究是十分必要的。

本文以工程造价控制为导向，将土压平衡式盾构机作为施工装置，并对具体的运行参数加以设置，从克服超高强度硬质岩石对刀具磨损和破碎作用角度出发，将强韧性16MnR钢材复合式刀盘（辐条+面板）作为盾构机的刀盘配置，以此降低由于换刀操作带来的施工成本。结合具体盾构区间的岩性，对盾构机刀盘转速进行差异化控制。借助本文的设计与研究，希望能够为相关盾构施工提供一定的参考价值。

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