双分圆盾构车站掘进费用计算方法优化研究

侯文龙

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430000）

0 引言

截至2023年8 月，我国共有54 个城市开通运营城市轨道交通线路297 条，运营里程9771.8 公里[1]，2022年全年共完成建设投资5443.97 亿元，轨道交通工程建设规模持续扩大，仍处于比较稳定的快速发展期[2]。各地城市轨道交通线路愈加密集，新建线路的建设条件也日益复杂，重大管线、重要设施、既有线车站等障碍物无法避免，传统的明挖法、盖挖法、暗挖法等车站工法难以胜任。而盾构法能有效压缩工期，减少房屋拆迁、管线迁改、交通疏解等措施，实现更高效、更安全、更环保、更经济地建造地下车站，解决中心城区轨道交通建设“拆不了”、“放不下”、“碰不得”的难题。

目前，国内盾构车站工法的理论研究和工程实践均属于起步阶段，仅在北京、深圳等少数城市的个别项目进行了探索性应用；业内针对盾构法车站工程造价的研究主要聚焦于盾构扩挖这一特殊应用场景，庞俊英[3]提出盾构内径8.1m 方案最为经济，刘云亮[4]提出根据工筹反算机械台班的计价方式。文章基于双分圆盾构车站的标准技术方案，在现行盾构定额的基础上，对盾构掘进费用的计算方法进行优化，为盾构车站掘进费用的确定提供思路。

1 盾构车站施工方法

1.1 盾构车站方案分类

基于国内外相关方案研究，可行的车站标准断面方案主要包括以下五类：单圆超特大盾构车站（直径大于16m）、单圆超特大盾构车站（直径12～16m）、双分圆大盾构车站（直径6～12m）、三连圆盾构车站、三分圆盾构车站。其中，单圆盾构方案盾构直径大，一般在12m 以上，空间利用不充分，施工较为复杂；三圆盾构方案，国内暂无同类型设备，需定制研发，投资较高；双分圆盾构方案可采用较为常规的8m 内径，根据车站情况选择岛式或侧式站台，应用较为灵活，而且可以考虑车站区间同直径盾构，有较好的应用推广价值[5]。因此，本研究基于双分圆盾构（见图1）展开。

图1 双分圆大盾构岛式标准断面

1.2 双分圆盾构车站施工方法

盾构车站施工需先行施作车站两端竖井，可采用明挖法或机械法竖向掘进，明挖法竖井与常规竖井施工方法相同，一般采用围护结构加内支撑结构方法；机械法竖向掘进需采用全断面竖井掘进机，掘进的同时拼装管片，可实现井下无人作业，一次性成井，施工安全性较高。

竖井施工完成后，开始盾构掘进施工。若车站采用两台盾构机同步施工，则先由一端竖井吊装盾构机至始发井，盾构机拼装调试完成后进行始发掘进，并同步拼装盾构管片，盾构掘进完成后到达另一端竖井，将盾构机拆解并吊运至地面。若仅采用一台盾构机施工，则单线隧道掘进完成后进行盾构调头，再施作另一条隧道，掘进完成后吊拆盾构机。

盾构掘进施工完成后，再施作车站内的站台板及轨顶风道等二次结构，若采用岛式站台，可将左右线盾构打通。最后施作地面工程及其他附属结构。

双分圆盾构车站工序见图2。

图2 双分圆盾构车站工序图

2 盾构车站造价组成及投资控制重点

2.1 盾构车站造价组成

地铁工程编制造价执行《城市轨道交通工程设计概算编制办法》（建标[2017]89 号文），但是该文件并未提出盾构车站的造价组成内容。盾构车站兼有地下车站及盾构区间的工程特征，为便于横向对比车站技术经济指标，盾构车站造价组成的一级开项宜为盾构车站主体、竖井、出入口、风道、施工监测、车站装修、车站附属设施、加固及建筑物保护七项；结合盾构车站施工特点，将“车站主体”进一步细分为盾构车站主体、竖井、二次结构和地面站厅，其中“盾构车站主体”参照盾构区间的造价组成方式，可分为盾构掘进及出渣、管片拼装、预埋槽道、端头加固等。车站主体外的其他六个组成部分均可根据89 号文按照常规地下车站的开项做进一步细化。盾构车站造价组成见表1。

表1 盾构车站造价组成表

2.2 盾构车站投资控制重点分析

某城市已实施的双分圆盾构车站，采用外径8.88m 盾构机施工，车站长200m，车站两端设置两座明挖竖井，设置地面站厅及四个出入口，出入口均采用暗挖法施工。该盾构车站主体建筑面积约为1.7 万平方米，工程费用27206 万元，经济指标约为1.6 万元/m2，盾构车站主体部分费用组成见表2。

表2 盾构车站主体部分费用组成及占比

由表2 可知，车站盾构部分的费用占整个车站主体费用的34%，是盾构车站投资控制的重点。在车站盾构部分费用中，车站盾构掘进费用占比达50%，因此，应重点关注盾构车站的掘进费用。从工程造价编制的角度，除盾构车站掘进之外的其他工作内容均可按常规工程，采用常规的城市轨道交通工程消耗量定额组价。

现行定额体系中没有针对盾构法车站的掘进定额，用于盾构车站掘进相关的造价指标研究和工程实践也相对较少，因此，盾构掘进费用计算方法是盾构车站工程造价计算的难点，仍需做进一步分析研究。

3 盾构车站掘进费用计算方法

3.1 大直径掘进定额分析

地铁工程中常见的盾构外径为6.2m 和6.7m 两种，国内大部分地区的盾构定额仅有7m 以内的盾构掘进定额。经调查发现，《广东省城市轨道交通工程综合定额（2018）》和《四川省建设工程工程量清单计价定额（2020）》中有大直径盾构定额，可以作为盾构车站掘进指标研究的基础。四川定额中未列明盾构机的台班消耗量及单价，不便于其他地区参照；因此采用广东定额为基础进行盾构掘进费用指标计算方法的研究。

广东城轨定额子目“8000＜φ≤9000 的复合式土压平衡盾构掘进”中的盾构机台班消耗量及相关掘进长度的工程量计算规则如表3，其中，负环段长度一般为12m 左右。

表3 盾构掘进定额台班消耗量及定额工程量计算规则

3.2 直接采用盾构掘进定额计价

盾构车站掘进可直接套用大直径盾构定额子目计价，无相关定额的地区可借调广东省城轨定额消耗量，调整人材机价格及取费标准。直接采用定额计价方法简单便捷，但仍存在以下两个问题：第一，当前采用盾构工法的车站极少，且车站长度一般在200m 左右，盾构机在车站盾构中的掘进台班远低于其寿命周期内的可使用台班，导致盾构机的摊销费用比定额中的偏高，盾构机的实际台班费用远高于定额台班费用；第二，盾构掘进定额是基于盾构区间特点编制，但是车站的施工环境较区间更为复杂，由于可能存在的复杂地质条件和特殊施工情况，实际盾构掘进的工效与定额中的台班消耗量不匹配，无法正确反映实际费用。针对上述两个问题，需进一步研究定额计价的优化方法。

3.3 盾构机台班单价调整

针对定额中的盾构机台班单价与实际情况不匹配的问题，可以采用租赁盾构机的形式，按盾构机台班市场价替换定额台班单价。根据市场询价情况，8.88m 外径的盾构机租赁单价一般为250-360 万元/月（平均305 万元/月），具体费用因不同地区、不同租赁商会有所差异。

以200m 长的盾构车站为例，采用1 台8.88m 直径盾构机，单台盾构机实施双分圆盾构车站需进行一次盾构调头。若有详细的盾构工筹，可按工筹时间计算租期；当盾构机的租赁时长无法准确确定时，可以参照根据《城市轨道交通工程项目建设标准》（建标104-2008）：盾构安装调试1-1.5 个月，盾构调头1 个月，盾构拆卸1 个月[6]。由于建标104 号文中的盾构掘进时间是基于7m 以内的盾构计算的，不适用于大盾构，因此，盾构掘进时间可按定额台班消耗量确定。

根据表4 的计算结果，采用租赁盾构机的方法，盾构机台班单价约为65755 元/台班。采用该方法确定的台班单价，主要受盾构机租赁市场价格影响，盾构车站长度对其影响也较大，当盾构车站越短，掘进时间越短，盾构安装拆卸的时间占比越长，台班单价越贵。

表4 盾构机台班单价调整计算表

3.4 构机台班消耗量调整

针对盾构机用于车站，实际盾构工效较低的问题，可以考虑对盾构台班消耗量进行调整，盾构工效的降低最终体现在掘进工期的延长，因此，盾构台班消耗量调整幅度取决于现场施工的实际进度。仍以上述车站为例，按照定额消耗量计算的掘进工期为3.5 个月，根据现场实际掘进速度计算，若实际掘进工期为4 个月，则其盾构台班降效系数可近似为4/3.5=1.14，相应的盾构掘进定额盾构机台班消耗量均需乘1.14 调整系数，具体见表5。

表5 盾构机台班消耗量调整对比表

4 结论

双分圆盾构车站是技术较为成熟的盾构车站工法，其中如何确定盾构掘进费用是盾构车站造价编制的重点和难点。盾构车站掘进费用可基于广东省城轨定额计价，进行盾构机台班单价及消耗量两方面的调整。为解决由于盾构机摊销导致盾构机实际施工台班单价高于定额基价的问题，可采用租赁盾构机的方式，通过询价及掘进工期计算，折算盾构机台班单价；为解决盾构掘进施工降效问题，通过计算实际掘进工期与定额计算工期之比，作为台班消耗量调整系数。通过以上思路，可有效解决盾构工法车站造价计算难题。