拱北隧道暗挖段預算補充定額編制

湯胤琳，王 韌，吉小明

（1.港珠澳大橋珠海連接線管理中心，廣東珠海519030；2.廣東工業大學土木與交通工程學院，廣東廣州510000）

拱北隧道暗挖段預算補充定額編制

湯胤琳1，王 韌2*，吉小明2

（1.港珠澳大橋珠海連接線管理中心，廣東珠海519030；2.廣東工業大學土木與交通工程學院，廣東廣州510000）

隨著技術和設備的不斷進步以及施工方法的不斷改進，已有的定額成果在隧道施工中越來越不能滿足現實的需求.基于拱北隧道管幕凍結組合預加固工法下開挖預算定額的編制實踐，簡要介紹了補充定額的編制過程以及相關問題，并對結果進行了比對分析.

拱北隧道；管幕凍結法；定額編制

拱北隧道是港珠澳大橋的重要組成部分，是港珠澳大橋珠海連接線的關鍵控制性工程.隧道位于珠海市香洲區，毗鄰澳門，起點位于拱北灣海域，連接珠澳人工島之后的拱北灣大橋，終點位于廣東省公安邊防第五支隊茂盛圍管理區.暗挖段以管幕凍結組合預加固法下穿拱北口岸，暗挖段長255 m，隧道主體采用雙層雙向六車道，設計時速為 80 km/h［1］.

1 項目特點

暗挖段下穿環境保護要求極高，政治因素極為敏感的拱北海關，埋深僅6～7 m.暗挖段土層有填筑土、粉土、淤泥質粉質粘土、中細沙、淤泥質粉土、粉質粘土、礫砂，具有軟弱、飽和含水、水量補給豐富、高壓縮性、高滲透性、承載力低等特點［2］.

（1）由于拱北隧道暗挖段開挖面大，開挖過程中采用臺階法開挖，從東西工作井分五層十四部相向開挖.暗挖段處于拱北海關下方，且隧道埋深較淺，周圍其他基礎，管線等設施情況復雜，眾多原因導致開挖過程中不能采用火工爆破品.由于圍巖等級低，地理位置重要等因素，隧道開挖時支護的安全系數高，支護用量大.致使工作面狹小，只能采用小型挖掘機開挖.

（2）隧道采用管幕凍結組合預加固工法.由于使用凍結法，雖然圍巖等級很低，但在凍結的作用下凍土強度較高，在不使用爆破品的前提下開挖難度很大.由于使用管幕法，在對靠近管幕輪廓線部分的凍土進行開挖時只能采用人工開挖，增加了開挖的難度.

（3）支護的預留安全系數高，導致支護施工時人工和材料的消耗量增大.

鑒于拱北隧道暗挖段施工的特殊環境和因素，基于以上特點，已有的定額成果不能適用于拱北隧道，需編制拱北隧道暗挖段預算補充定額（主要項目有：①土體注漿加固；②洞身開挖；③初期支護；④臨時鋼支撐；⑤二次襯砌）.

2 主要施工難點和編制定額需要考慮的問題

2.1 隧道開挖面特大

拱北隧道主體為雙層雙向六車道，開挖面積達到大于330 m2，結構周長65 m，開挖寬度為18.7 m，開挖高度為20.8 m.

2.2 開挖工作面小

由于開挖方法和支護要求，把工作面分為五臺階十四部.A臺階開挖高度約5.1 m，B、C、D臺階開挖高度約為3.8 m，E臺階開挖高度約4 m［2］.開挖過程中實際工作面狹窄，只能采用小型機械進行開挖.

2.3 非爆破小機械開挖

根據對周邊建筑和管線的調研結果發現，在隧道路線范圍內電力、電信網絡眾多，給排水管道密布.同時隧道下穿拱北口岸，隧道對于沉降量和施工擾動的控制嚴格，開挖過程中無法使用火工爆破品.又由于工作面小的原因導致大型開挖機械無法進場，只能使用小型機械，增加了施工難度.

2.4 超前支護對開挖工作的影響

拱北隧道采用管幕凍結組合預加固的施工方法，該預加固工法對開挖工作有著不利影響.由于凍結的作用使土體強度增加，導致掘進速度下降.在靠近管幕部分只能采用人工開挖的方法，效率進一步降低.

圖1 隧道橫斷面示意圖

3 現場數據測定及數據處理

3.1 現場數據測定

拱北隧道的開挖工作由東西工區分兩個施工隊伍采用非爆破小型機械開挖，定額測定小組在現場進行資料統計和相關數據的記錄，現場統計資料為編制拱北隧道暗挖段預算補充定額打下了良好的基礎.

根據拱北隧道的特點和開挖過程中遇到的難點，預算補充定額洞身開挖的子目劃分為凍土區和非凍土區.從記錄的數據和最后的結果來看，根據土體凍結程度進行子目的劃分是合理的也是有必要的.考慮到東西區兩個不同施工隊伍以及各導洞的施工水平存在差異，在編制預算補充定額的時采用加權平均的方法進行計算.

開挖過程中所需機械種類繁多，由于篇幅原因此處略去隧道開挖所需人工、機械數量統計表.

3.2 數據處理方法簡介

本定額采用傳統簡易測定法的改進方法進行數據的測定.現場測定樣本時，只需記錄工人完成某項工作的總工作時間，總工作時間包括工人手動完成的工作和機械施工的工作時間，并記錄工人手動工作時的損失時間.另外需要單獨測定機械施工的必須消耗時間和損失時間.用總的工作時間減去工人手動工作的損失時間和機械施工的總時間，可以得到人工的必須消耗時間.人工必須消耗時間可用下式計算：

式中：T手——人工必須消耗時間；Tn——第n個工人的總工作時間；T＇手n——第n個工人工作的損失時間；Mn——第n臺機械的機上人數；T機n——第n臺機械的必須消耗時間；T＇機n——第n臺機械的損失時間；n——班組人數（包括人工手動工作和機上總人數）［3］.

表1 隧道開挖數量統計

利用Excel軟件編制相應的公式，樣本錄入后可直接輸出完成單位產量所消耗的人工和機械.

3.3 異常數據判定

1.格拉布斯準則

設 xi，x1≤x2≤x3≤x4≤···≤xn為定額原始數據現場測定值.構造統計量：

式中，臨界值G(α，n)是由測定次數n和顯著性水平α共同確定的常數，可查表2、表3確定.若上式成立，則該測定值為異常值；反之，該測定值不屬于異常值，應保留.

表2 格拉布斯準則臨界值

表3 格拉布斯準則臨界值

4 補充定額編制示例

現以洞身開挖中凍土部分的定額編制過程為例，簡要敘述拱北隧道預算補充定額的編制方法.參考《公路工程預算定額》將預算補充定額的計量單位定為“100 m3”.工作內容：準備工作，炮機破土，找頂，出渣，休整，通風，防塵，一般排水.

4.1 人工機械消耗量的計算方法

人工和機械的消耗量采用技術測定法進行樣本采集，對采集的樣本進行歸納處理，將不符合要求的樣本剔除，并規定符合要求的樣本數不少于8個.

使用計算機軟件將樣本進一步處理，可直接輸出各樣本的單位消耗量.樣本：西工區：36.600、33.000、13.533、14.692、13.491、12.628、12.300、12.375、15.749、14.220、10.742，共 11 個樣本；東工 區：26.200、26.400、22.900、22.400、33.200，共 5 個樣本.

采用格拉布斯準則對現場測定的定額原始數據進行異常值剔除.測定數列按從小到大的順序進行排列：10.742、12.300、12.375、12.628、13.491、13.533、14.220、14.692、15.749、22.400、22.900、26.200、26.400、33.000、33.200、36.600，將數列中殘余誤差 v=xi-x一最大的測定值作為可以異常數據進行檢驗.計算測定數列的算數平均值及標準差：

將x(16)=36.600作為可以異常值，計算統計量：

當n=16，顯著性水平α取0.05時，查表2可得臨界值g0（16，0.05）=2.443.

將計算得出的統計量 g（16）與臨界值 g0（16，0.05）進行比較，可得：g(16)=1.906 小于 g0（16，0.05）=2.443.

故可判別最大測定值36.600屬于合理值；對剩余的測定數列繼續進行檢驗，可知數列中無異常值，格拉布斯檢驗結束.

由于兩個工區和各導洞施工情況不同，導致施工水平有差異，所以采用加權平均進行消耗量的計算.

西工區定額人工消耗量=［36.600×38.87（不同導洞每延米的開挖工程數量）+33.000×34.5+13.533×18.03+14.692×18.03+13.491×20.74+12.628×20.74+12.300×19.96+12.375×19.96+15.749×16.16+14.220×16.16+10、742×25.35]/248.6×1.1（幅度差系數）=21.508（工日）.

東工區定額人工消耗量=（26.200×38.87+26.400×34.5+22.900×19.96+22.400×19.96+33.200×16.16）/129.45×1.1=28.636（工日）.

定額人工消耗量 =（21.508×115+28.636×140）/255=25.421（工日）.

同理，得可到機械的消耗量.

4.2 材料消耗量的計算方法

材料的消耗量主要通過現場統計的方法進行計算.

開挖凍土63393m3，測定炮釬的消耗量為62.336t.定額的炮釬消耗量=62.336/63 393×100×1.20（運輸及操作損耗）=0.118 t.

計算定額基價：定額基價=25.421×49.2+……+23.07=21308.36元.同理可得出非凍土區的定額基價.

4.3 補充預算定額成果

本定額僅適用于管幕凍結組合預加固法或類似工法下的非爆破小型機械開挖法施工的隧道.

表3 開挖定額成果

5 定額水平測算

將上述拱北隧道開挖補充定額與施工方投標時所使用的計價定額進行對比分析.基價對比見表4.

測算結果說明相比原預算定額凍土區開挖的增加幅度很大，非凍土區開挖的施工方法或工藝與投標時考慮工法相同，后者對施工難度估計太高，使預計消耗比實際消耗高.綜合凍土區和非凍土區的總價與預算定額相比增加幅度較大，這也說明施工方投標時所使用的計價定額與實際消耗有較大偏差.

表4 基價對比表

6 結語

以拱北隧道為依據，總結了在編制補充定額過程中的幾點體會，簡要說明了編制的過程，探討了管幕凍結組合預加固工法下開挖部分的定額測算方法，并對結果進行了分析比對.希望可以為今后類似的工程項目以及其定額編制提供依據和參考.

［1］中交第二公路勘察設計研究院有限公司.拱北隧道暗挖段設計變更[Z].武漢:中交第二公路勘察設計研究院有限公司,2016.

［2］中交第二公路勘察設計研究院有限公司.拱北隧道施工圖設計[Z].武漢:中交第二公路勘察設計研究院有限公司,2013.

［3］吳楚雨，吉小明，林思能，等.拱北隧道頂管管幕法工程定額測定方法及應用[J].鐵路工程造價管理，2015,30（4）：49-53.

［4］閔美仿，孫志，何金安.淺談海底隧道預算補充定額的編制[J].公路工程，2010,35（6）：107-109.

［5］高陜北.銑挖法與綜合機械化施工隧道定額編制[J].勘察科學技術，2015（2）：26-28,64.

［6］JTG/TB06-02-2007，公路工程預算定額[S].

Supplementary Budget Quota Establishment of the Underground Excavation of Gongbei Tunnel

TANG Yin-lin1，WANG Ren2*，JI Xiao-ming2
（1.Management Center,Zhuhai Link Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge,Zhuhai 519030,Guangdong;2.Faculty of Civil and Transportation Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510000,Guangdong,China）

With the continuous improvement of technology,equipment and construction methods,the existing quota has become more and more unfulfilled in the tunnel construction.Based on the practice of Gongbei Tunnel pipe-roofing and freezing combination pre-reinforcement method under excavation budget quota,this paper briefly introduces the supplementary ration compilation process and related issues,and presents a comparative analysis of the results.

Gongbei tunnel；pipe-roofing and freezing method；quota establishment

U4-9

A

1007-5348（2017）09-0037-05

2017-06-08

湯胤琳（1990-）女、湖南湘潭人，港珠澳大橋珠海連接線管理中心工程師，碩士；研究方向：道路與橋梁工程.*通訊作者.

（責任編輯：李 婉）