淺埋暗挖法地鐵車站工程造價控制分析與探討

吳昌裔

（貴陽市城市軌道交通集團有限公司，貴州 貴陽 550081）

隨著國內城市化進程不斷加快，地面交通壓力增大，地鐵工程作為一項投資巨大的城市交通建設項目備受關注。根據國內已經建成運營的北京、上海、廣州、深圳地鐵投資情況，其投資通常在7～10億元/km。高昂的造價制約著城市地鐵的發展，而影響城市地鐵工程綜合造價的因素諸多，地鐵線路標準選擇的合理性、施工方案的可行性、過程中工程安全、質量、進度的管控措施等都是影響工程造價的主要因素。在地鐵工程項目建設中土建工程造價約占總造價的50%，因此如何控制這部分造價顯得尤為重要。淺埋暗挖法作為常用的一種地鐵施工工法，可保證在施工安全質量的同時有效地控制地鐵工程造價。文獻對地鐵車站土建工程造價控制進行了一定的分析研究，得出了一些控制措施。本文以某市地鐵某號線一期工程為例，從多個方面對淺埋暗挖法工程造價進行分析探討，希望能為類似地鐵工程建設提供一定的參考價值。

1 工程案例背景

1.1 工程概況

某市地鐵某號線一期工程為某市南北向骨干線，串聯白云區、觀山湖區、云巖區和南明區，線路全長27.6km，均為地下線。該工程起于白云區白云西站，終于南明區油榨街站，共設車站24座，穿越主城區主要采用淺埋暗挖法施工。該工程總造價為201.34億元，技術經濟指標為72948.18萬元/正線公里。

1.2 地質、水文及周邊環境情況

該工程項目位于某市向斜盆地北西側臺地之上，沿線整體地勢北西高、南東低。地下巖溶形態多為隱伏型的溶洞、溶隙、溶溝、溶槽等，巖溶洞穴多被黏土充填，屬巖溶弱至中等發育場地，局部巖溶強發育。沿線地下水主要以松散層孔隙水、基巖裂隙水、碳酸鹽巖溶水。

該工程穿越大量建（構）筑物和各類主干管線線路，征拆遷量大、費用高。

2 施工方法經濟比選

淺埋地鐵工程施工主要采用明挖法、蓋挖法、淺埋暗挖法等施工方法，其施工方法主要受工程地質條件、周邊環境、施工機具及資金狀況等因素影響較大，僅工程造價來說，工程造價水平差異甚大。

1）明挖法施工簡單，工程造價較低，但受周邊環境影響較大，一般在市郊才能采用；2）蓋挖法多為交通組織過渡段，工程造價介于明挖法和淺埋暗挖法之間；3）淺埋暗挖法多用于松散土層和圍巖軟弱破碎段，工程造價比明挖法高出很多。

所有的施工方法各有優缺點，因地制宜合理選擇施工方法是降低地鐵工程造價的一個重要因素。結合某市地區地形地貌和城市交通狀況，從投資、工期和施工安全質量等方面出發，該工程最終選擇淺埋暗挖法作為主城區主要的施工方法。淺埋地鐵工程施工方法對比分析見表1所示。

表1 淺埋地鐵工程施工方法對比分析表

3 工程造價主要控制因素分析

淺埋暗挖法地鐵車站工程造價構成因素主要包括：土石方開挖、初期支護、輔助措施、二次襯砌、附屬工程、站后工程等費用。這些工程費用大小與施工工藝關系緊密，直接影響地鐵車站土建工程費用高低。

3.1 設計階段造價主要控制因素分析

根據已建成地鐵相關資料分析，淺埋暗挖法地鐵車站在設計階段造價影響因素占比約75～95%。其主要的控制因素：1）地鐵工程相關標準的制定；2）車站規模大小和站位的合理選擇；3）主體及附屬工程的施工方法；4）地下空間的合理利用。

3.2 施工階段造價主要控制因素分析

1）采用淺埋暗挖法進行地鐵車站施工時，初期支護和輔助措施費用是控制車站工程造價的重點，應該合理選擇支護參數，優化施工工序，進而實現降低工程造價的目的；2）在土石方開挖費用方面，淺埋暗挖法受到運距和降效影響，人工和機械費用消耗量約是明挖法的1.3倍，故淺埋暗挖法車站通過優化車站斷面來減少土石方開挖量；3）在車站主體混凝土澆筑費用方面淺埋暗挖法明顯高于明挖法，應科學組織施工。

4 淺埋暗挖法地鐵車站工程造價控制措施

4.1 優化車站埋深

淺埋暗挖法車站埋深對工程造價影響較大，其埋深應綜合考慮城市規劃、交通組織、施工難易度、工程造價等因素，盡量設置在自穩性較好的巖層中，一般要求車站拱頂有一定的巖層覆蓋厚度來減少支護措施，達到節省造價與加快施工速度的目的。

4.2 加強地質探察及預處理措施

針對某市巖溶地區地質特點，該工程在施工前加大了工程地質探察費用的投入，通過勘察鉆孔、地質雷達掃描、井間層析成像（跨孔CT）、微動剖面探測等先進的地質探測技術手段，查明了工程地質和水文地質情況，分析評價了圍巖穩定性，預測了可能出現的巖土工程問題，進而優化了圍巖加固與支護、地下水控制、周邊環境保護方案。施工過程中通過地表及地質巖體聯合探測研判，互相驗證探測結果用于對周邊圍巖預注漿處理和指導淺埋暗挖施工，有效地降低了因地質原因增加工程成本的風險。

4.3 合理選擇施工工藝

淺埋暗挖法一般在房屋征收、管線改遷、交通疏解等相關費用方面與明挖（蓋挖）法相比較低，但在施工工法方面費用相比較高，故在施工工法比選時不應輕易舍棄任何可行的方案，以此來減少工程費用。

結合工程地質水文情況、覆土深度、工程規模及造價等因素，淺埋暗挖法常用有全斷面法、臺階法、中隔墻法、交叉中隔墻法、雙側壁導坑法、雙層疊合初支拱蓋法等幾種施工方法。不同的施工方法，工程造價差異很大，應結合工程實際情況進行選取合適的施工方法。針對全斷面法、臺階法、中隔墻法和交叉中隔墻法來說，因開挖斷面受限主要適用于地鐵區間隧道施工，本文僅對雙側壁導坑法和雙層疊合初支拱蓋法進行技術經濟分析，其余不加以贅述。

1）雙側壁導坑法。雙側壁導坑法是在新奧法的施工理念的基礎上發展起來的一種隧道開挖方法，將大斷面轉化為多個小斷面進行開挖，各導洞獨立開挖封閉，有利于因施工原因導致地表沉降加以控制。經國內不同城市地鐵施工數據統計分析，雙側壁導坑法的施工沉降大約為臺階法的一半，因此施工的安全性較高。此種工法工藝復雜、施工進度緩慢、工程造價高，常用于Ⅴ級Ⅵ級圍巖地層以及對地表沉降控制要求較嚴格的大斷面隧道工程。針對某市主城區地質圍巖較破碎、埋深比較淺的特點，該工程1號暗挖站采用了雙側壁導坑法施工，并取得很好的技術經濟效果。

2）雙層疊合初支拱蓋法。根據某市巖溶地區上軟下硬、巖面相對較高的實際地質情況，該工程在雙側壁導坑法基礎上改進形成了雙層疊合初支拱蓋法。該方法能充分利用下部圍巖的穩定性和承載能力，在弱爆破或機械冷開條件下進行拱蓋施工，能充分保證施工的安全性。雙層疊合初支拱蓋法克服了其他工法一些技術經濟方面的不足之處，具備廣闊的應用前景。該工程2號暗挖車站采用了此種工法，并取得了很好的技術經濟效果。

4.4 隧道開挖控制

結合工程實際情況，該工程在開挖前制定了切實可行的開挖方案，以保證施工安全和達到控制工程成本的目的，在開挖過程中嚴格遵循“管超前、嚴注漿、弱爆破（或機械冷開）、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”方針進行開挖施工，并根據揭示的圍巖情況和監控量測結果進行支護參數動態調整。

4.5 合理選取初期支護參數

初期支護是由系統錨桿、鋼拱架（格柵拱架）、鋼筋網片和噴射混凝土組成的支護體系，在施工期間作為主要承載結構，應具有足夠的強度和剛度。在確保施工安全性和地表沉降不超標的情況下合理選取支護參數，達到降低施工成本的目的。該工程典型淺埋暗挖法支護參數見表2所示。

表2 該工程典型淺埋暗挖法支護參數表

4.6 初期支護背后及時回填注漿

初期支護背后回填注漿可以減少初期支護背后空洞、不密實以及開挖后處置面滲漏水情況，有效的降低后期運營成本。此項工作應貫穿于初期支護施工的全過程，待初期支護噴射混凝土完成后，根據現場實際情況及時對初期支護背后進行注漿回填。該工程在二襯施作前制定了一套可行的初期支護背后注漿方案，并取得了很好的技術經濟效果。

5 典型施工方法工程造價分析

以某市地鐵某號線一期工程主城區2座淺埋暗挖車站為例，對淺埋暗挖法部分施工工藝和工程造價進行對比分析。該工程1號暗挖站車站長度180m，寬度22.1m，高度19.2m，斷面面積362.9m，拱頂埋深17～26m，采用了雙側壁導坑法施工；2號暗挖站車站長度200m，寬度20.9m，高度17.7m，斷面面積363.2m，拱頂埋深7.5～9.3m，采用了雙層疊合初支拱蓋法施工。主城區2座淺埋暗挖車站部分工程造價信息見表3所示。

表3 該工程典型施工方法部分工程造價信息表（單位：萬元）

結合地鐵造價的構成，通過表3我們可以看出：1號暗挖站工程總量為11573.0m，工程費用概算總額為16793.47萬元，技術經濟指標93297萬元/正線公里（1.4511萬元/每平方）；2號暗挖站工程總量為12540.7m，工程費用概算總額為17042.75萬元，技術經濟指標85214萬元/正線公里（1.3590萬元/每平方）。進而得出雙側壁導坑法和雙層疊合初支拱蓋法兩種不同工法技術經濟性，2號暗挖站采用雙層疊合初支拱蓋法經濟性更優一些。

6 結語

淺埋暗挖地鐵車站施工工法對工程造價的影響主要包括工程費和工程其他費用兩個方面，其中工程其他費用對主城區地鐵車站造價影響甚大，選擇合理的施工工法顯得尤為重要。淺埋暗挖法車站工程造價受施工場地因素影響很小，交通疏解、管線改遷、臨時占地費等在工程造價方面占比低，當存在車站地質條件差、周邊環境復雜、交通壓力大或征拆困難時，應優先考慮選用。在某市主城區巖溶地層中，對比于其他工法來說，淺埋暗挖法工程造價和施工安全優勢明顯。通過淺埋暗挖法在該工程中的實際應用分析，充分驗證了淺埋暗挖法在某市巖溶地區中施工的可行性和經濟性，為某市地區后續施工積累寶貴經驗，提高了某市地區施工管理水平。通過該工程部分淺埋暗挖法車站工程案例分析總結了以下幾點建議，供后續類似工程參考和借鑒：1）應盡量優化車站斷面，減小車站埋深，減少車站施工工作量，進而降低地鐵車站工程造價；2）為避免因設計變更導致工程造價的上升，在項目開工前，一定要做好工程地質勘察工作，盡量確保勘察報告的準確性，最大程度上避免進行設計變更，若確實需要變更時，應結合現場實際情況提供切實可行的處理方案，減少因變更帶來的經濟損失；3）根據淺埋暗挖車站地質條件和周邊環境選取在造價、工期上均占優勢的施工工法，實現提高施工效率和減少資金投入的目的；4）采用淺埋暗挖法施工的初期支護、臨時加強支護和輔助措施費用是控制土建工程造價的重點。施工過程中應該選取合理的支護參數，優化施工工序。