公路隧道軟弱圍巖變形控制工法施工定額及經濟性研究

劉徐光，胡 堅

（浙江溫州沈海高速公路有限公司，浙江溫州325002）

1 概述

目前，國內外非機械開挖的山嶺隧道普遍采用新奧法（以下簡稱NATM法）原理施工。20世紀70年代中期，意大利Pietro Lunardi教授在新奧法的基礎上提出了巖土控制變形分析法（the approach based on the analysis of controlled deformation in rocks and soils，以下簡稱ADECO-RS法），并逐漸應用于意大利及歐洲其它國家的公路和鐵路隧道設計與施工中，相關經驗已經被納入意大利的隧道設計和施工規范中[1]。2006年，我國鐵路部門率先引進該工法，將其通俗地命名為“新意法”[2]，并在武廣客專瀏陽河隧道、桃樹坪隧道等穿越復雜弱軟地層時嘗試采用了該工法[3-4]。

針對ADECO-RS法并結合上述依托工程，國內一些學者主要力學機理開展了相關研究。如，王新東針對淺埋大斷面黃土隧道采用改工法實現安全快速施工做了探索[5]；趙錄學對襯砌支護參數選定及施工方案提出了具體的建議[6]；任偉明等對全斷面機械預切槽、預切成洞襯砌等預支護手段進行了研究[7]；曠文濤等基于正交試驗原理來確定各級圍巖下的淺埋大斷面隧道的最優施工參數[8]。然而，有關ADECO-RS法的施工定額及工程經濟性，尚未有文獻述及。但是，任何一種工法既要考慮技術可行性，又要考慮經濟合理性，尤其是后者直接影響這一工法能否被大面積采用的可能性。定額屬于計價依據主要內容之一，是指在一定的生產力水平和科學技術水平下，生產條件正常，施工組織合理，合理使用材料和機械的情況下，完成單位合格產品所必須消耗的人工、材料、機械設備和資金的數量標準。我國交通部門于2007年發布的《公路工程概算定額》、《公路工程預算定額》及《公路工程機械臺班費用定額》中涉及的隧道定額主要針對NATM法修建的公路山嶺隧道，對于ADECO-RS法修建的隧道則沒有涵蓋。

本文擬以G15三門灣大橋及接線工程野豬山隧道ADECO-RS法試驗段為依托，針對ADECO-RS法的實際工藝特點開展定額研究，以期為該工法的造價管理提供科學依據，為工法的選擇提供參考價值。

2 依托工程概況

G15三門灣大橋及接線工程野豬山隧道為四車道分離式隧道，設計行車速度為100km/h，單洞建筑界限總寬為10.75m。出口段（YK60+224～YK60+329）淺部為殘坡積層，以碎塊石和含碎石粉質粘土為主。下伏基巖為全—中風化安山巖，其中全風化層位淺灰色，處于地下水位以下，長期飽水后強度低，壓縮性高，地基承載力差，需進行地基處理，巖芯呈土柱狀；強風化層青灰色，塊狀構造，節理裂隙極發育，巖芯破碎，呈碎塊狀、砂礫狀，巖質較硬，錘擊聲啞，可碎；中風化青灰色，塊狀構造，節理裂隙較發育。第四系碎石土和全—強風化厚度大，滲透性好，地下水埋深1.2～1.6m，地下水豐富，隧道施工時可能發生淋雨狀或涌泉狀出水?？傮w評定為V級圍巖。

根據設計方案，對左線隧道仍采用NATM法，并采用環形開挖預留核心土的開挖方法；右線隧道YK60+255～YK60+295共計40m即3個循環采用了ADECO-RS工法作為試驗段，每循環采用82根長度為18m、間距為1.2m×1.2m的?32mm玻璃纖維錨桿進行掌子面全斷面加固，以12m為一個開挖步距、留設6m的搭接長度進行開挖（圖1）。

3 施工定額分析

圖1 ADECO-RS法設計及施工方案

ADECO-RS法與NATM法在造價方面的主要差別在于核心土加固和洞身開挖，其它分項工程可以參照現有的公路隧道概預算定額。為此，分別從勞動定額、材料消耗定額、機械臺班定額等3個方面，采用統計分析法測算了ADECO-RS法的定額。統計分析法是利用生產同類產品的實際工時消耗的資料，經過分析整理，結合當前施工（生產）技術組織條件的變化因素制定勞動定額的一種方法。其中，對于勞動定額采用了時間定額法、按照每工日7h，分析了超前核心土加固過程中單位長度玻璃纖維錨桿鉆進及洞身開挖過程中玻璃纖維錨桿切除所需的人工消耗；對于材料消耗定額，采用統計法分析了超前核心土加固所消耗的玻璃纖維錨桿的直接性消耗材料，同時考慮了因遇到孤石等障礙物導致鉆進困難而報廢的玻璃纖維錨桿，未考慮周轉性損耗；機械臺班定額主要分析了所消耗的鉆機、挖掘機等機械作業時間標準，其中將玻璃纖維錨桿鉆進視為循環性作業、掌子面開挖視為連續動作作業分別測定小時生產率。限于篇幅，將超前核心土加固和洞身開挖的定額分析成果匯總如下。

3.1 超前核心土加固工程定額分析成果（表1）

表1 超前核心土加固定額

3.2 核心土開挖工程定額分析成果（表2）

表2 核心土開挖定額分析成果

4ADECO-RS法與NATM法的每延米造價分析

如前所述，野豬山隧道右洞YK60+255～YK60+295共計40m即3個循環采用了ADECO-RS法作為試驗段，左洞zK60+260～zK60+300共計40m采用傳統NATM法先行施工。然而，在實際施工過程中，左洞掌子面因為發生坍塌而增加了處治措施費用，經測算，右洞ADECO-RS法每延米初期支護的造價僅左洞NATM法的78.5%。

但為了使造價分析更具代表性和說服力，左洞按照原設計支護參數，統計了兩隧道的材料費用、機械費用、人工費用及綜合造價（表3），其中的各項單價均按投標報價及信息價取值。

可見，ADECO-RS法由于增加了用于加固掌子面超前核心土的玻璃纖維錨桿，所以材料費要高于NATM法；但ADECO-RS法實現了全斷面機械開挖，開挖工效大大增加，機械費和人工費均較NATM法大大降低，分別僅為后者的62%、57%?？傮w而言，AD?ECO-RS法每延米開挖及初期支護的造價約為NATM法的97%，有一定的工程經濟優勢。

表3ADECO-RS法和NATM法造價對比

實際施工過程中，施工單位采用的是管棚鉆機打設玻璃纖維錨桿鉆孔，因此工效略低。而如果能采用高性能自行式錨桿鉆機打設玻璃纖維錨桿，施工工效至少可以提高一半，這種情況下每延米開挖和初期支護的單價可降低至32400.917元，即為NATM法的93%，經濟性優勢將更加明顯。

5 結語

定額是一種標準，是衡量工法經濟性的尺度，為工法的選擇提供重要參考，也是加強基本建設全過程管理中造價管理的重要依據和施工企業提高經濟效益的關鍵因素，對加強施工隧道工程施工成本和造價管理對企業發展具有重要意義[9]。

以G15三門灣大橋及接線工程野豬山隧道AD?ECO-RS法試驗段為依托，采用統計分析法測定了核心土加固和洞身開挖項目的定額。并對ADECO-RS法和NATM法每延米造價進行了對比分析，結果表明：ADECO-RS法每延米開挖及初期支護的造價為NATM法的97%；如果能采用高性能自行式錨桿鉆機進一步提高玻璃纖維錨桿的打設工效，則ADECO-RS法每延米開挖及初期支護的造價更是降低為NATM法的93%，工程經濟優勢明顯。