城市地鐵明挖車站經(jīng)濟指標(biāo)分析

馮冰玉

（中鐵上海設(shè)計院集團有限公司，上海 200000）

地鐵車站土建費用受車站規(guī)模、施工方法、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境等多因素的影響。地下車站規(guī)模越大、越靠近市中心、地質(zhì)條件越差，站間距越小，全線車站投資占比越大。

目前國內(nèi)地下車站主要以明挖法施工為主，文章在研究地下明挖車站的基礎(chǔ)上，分析其工程及投資組成要素，并結(jié)合幾個城市的地鐵工程具體案例，測算明挖車站技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，為地下車站投資控制提供參考價值。

1 地下車站明挖法

地下車站工程常用的施工方法有明挖法、蓋挖法和暗挖法。其中，明挖法是地鐵車站施工的首選方法。一般適用于地面有條件敞口開挖，交通和環(huán)境都準(zhǔn)許的情況下。明挖順作法，即是由上而下開挖基坑（必要情況下需先施做基坑圍護及降低地下水），再由下向上澆筑主體與內(nèi)部結(jié)構(gòu)，然后回填土方，恢復(fù)路面。

地下二層車站明挖法施工基本施工工序為：平整場地→施做圍護結(jié)構(gòu)及地基處理→基坑降水→開挖并架設(shè)第1道支撐→開挖并架設(shè)第2、3道支撐→施做接地構(gòu)件及墊層→施做底板防水層、底板結(jié)構(gòu)及部分側(cè)墻，并拆除第3道支撐→施做其余站臺層側(cè)墻、中板結(jié)構(gòu)、拆除第2道支撐→施做站廳層側(cè)墻、頂板結(jié)構(gòu)及防水層，拆除第1道支撐→恢復(fù)地面。具體見圖1所示。

圖1 明挖法施工

2 造價構(gòu)成分析

結(jié)合明挖法施工工序，明挖車站工程造價可分為：（1）圍護結(jié)構(gòu)；（2）土方支撐及降水；（3）主體結(jié)構(gòu)；（4）地基加固；（5）出入口及風(fēng)道；（6）車站裝修；（7）其余費用。

土方支撐及降水費用含土方開挖及回填，混凝土支撐、鋼支撐安拆、租賃，施工降水及機械進出場費。主體結(jié)構(gòu)費用包括主體結(jié)構(gòu)混凝土澆筑、鋼筋綁扎、支架撘拆、防水處理等建筑安裝工程及大型機械進出場費用。地基加固是地鐵車站在施工過程中為了避免對其周邊的建筑物造成不良影響而進行的地基處理，一般采用旋噴樁、攪拌樁或者注漿等方式進行加固施工。其他費用包含風(fēng)亭、出入口地面建筑、標(biāo)識標(biāo)牌等費用。其中各費用所占比例如下所示：

（1）圍護結(jié)構(gòu)是明挖車站的施工特色，圍護結(jié)構(gòu)及土方開挖費用占整個車站土建費用的30%～40%，因此圍護結(jié)構(gòu)的選用在某種程度上決定了車站的造價。

（2）主體結(jié)構(gòu)費用是構(gòu)成車站總造價的主要部分，其采用哪種圍護方式對車站的整體工程造價的影響不大。

（3）出入口通道在功能上并不是車站的主要部分，但其建設(shè)費用并不低，因此也是影響車站總造價的另一個因素，其費用占整個車站土建費用的20%～30%。

（4）裝修費用最主要是受裝修標(biāo)準(zhǔn)影響，與施工方法無必然聯(lián)系，占車站總造價的10%。

收集并分析各個城市地下車站費用構(gòu)成，形成各部分費用比例如下圖2所示：

圖2 地鐵車站費用構(gòu)成

3 工程造價經(jīng)濟指標(biāo)分析

地下明挖車站，車站主體土建造價指標(biāo)為1.0～1.4萬元/平方米；出入口通道土建造價指標(biāo)為1.5～2.0萬元/平方米；風(fēng)道風(fēng)井土建造價指標(biāo)為1.2～1.6萬元/平方米。

3.1 圍護結(jié)構(gòu)

圍護結(jié)構(gòu)主要受圍護結(jié)構(gòu)形式、入土比、入巖比、車站埋深、含鋼量影響。

常見的車站主體圍護形式有地連墻圍護和鉆孔灌注樁圍護。地連墻圍護一般由導(dǎo)墻、地下連續(xù)墻、冠梁等組成，鉆孔灌注樁一般由鉆孔樁、網(wǎng)噴混凝土、冠梁組成。地下連續(xù)墻主要受深度、墻幅接頭方式、入巖比例及含鋼量等因素影響。鉆孔樁主要受入巖比例、含鋼量及止水帷幕設(shè)置等因素影響。其中地連墻指標(biāo)為3 900～4 200元/m3；鉆孔灌注樁指標(biāo)為3 200～3 500 元 /m3。

3.2 土方、支撐、降水

土石方（含支撐及降水）主要受車站埋深、地質(zhì)情況的影響。

（1）土石方包括土方開挖、回填及運輸，指標(biāo)為 170～190 元 /m3。

（2）混凝土支撐包括澆筑、拆除及外運，指標(biāo)為 2 800～3 500 元 /m3。

（3）鋼支撐包括安裝、拆除及租賃的費用，車站主體和附屬根據(jù)鋼支撐租賃的周期不同而有所差異。其中車站主體鋼支撐按照4 200元/t，附屬鋼支撐按照 2 500～2 600 元 /t。

（4）地下車站降水主要有大口徑井點降水和輕型井點降水兩種形式。大口徑井點降水綜合指標(biāo)為7～8萬元/根；輕型井點降水指標(biāo)為4 000～5 000元/根。

3.3 主體結(jié)構(gòu)

主體結(jié)構(gòu)包含鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和防水兩部分。其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為2 200～2 500元/m3，防水為180～190 元 /m2。

4 工程數(shù)量指標(biāo)分析

從收集到的全國各地的工程實例及近幾年項目來看，明挖地鐵車站其造價指標(biāo)基本穩(wěn)定在一個合理的范圍內(nèi)。在此前提下，各分項工程的單位指標(biāo)則取決于單位數(shù)量指標(biāo)是否合適。現(xiàn)結(jié)合幾個城市軌道交通項目明挖法車站為例，就車站主體的組成要素進行測算分析。

4.1 圍護結(jié)構(gòu)數(shù)量指標(biāo)分析

圍護結(jié)構(gòu)是明挖車站的施工特色，文章選取最為常見的鉆孔灌注樁為實例，對單位數(shù)量指標(biāo)進行分析，鉆孔樁的數(shù)量主要受樁間距，入（土）巖比、車站長度、埋深的影響。樁間距越密、入巖比越大、車站越長、埋深越深，圍護結(jié)構(gòu)數(shù)量的指標(biāo)越高。

設(shè)鉆孔樁的直徑為D，La，Lb分別表示車站的寬度及長度，LC表示樁間距，H表示基坑深度，n表示入巖比。則鉆孔樁的體積可以表示為：

假設(shè)鉆孔樁入巖比n=1，則：

從公式（2）可以看出，鉆孔樁體積與基坑周長和深度的乘積之比主要與樁徑和樁間距有關(guān)。例如在鉆孔樁直徑D=1 m， LC=1.3 m時，=1.208。因此可以根據(jù)的比值及鉆孔樁直徑及樁間距查看單位數(shù)量指標(biāo)是否合理。

4.2 土方、支撐數(shù)量指標(biāo)分析

4.2.1 土石方單位面積工程數(shù)量

設(shè)土石方體積為V，主體建筑面積為S，以地下兩層車站為例：

從公式（3）可以看出，兩層車站H范圍為16～18 m，則土石方單位面積工程數(shù)量為8～9之間較為合適。

4.2.2 混凝土支撐單位土方工程數(shù)量

通常情況下，明挖法地下車站基坑第一道采用鋼筋砼支撐，截面尺寸800×1 000，支撐水平間距9 m。V1代表鋼砼支撐體積，V2代表土方工程數(shù)量。兩層車站H范圍為16～18 m。

從公式（4）可以看出，明挖地鐵車站單位土方中一道混凝土支撐為0.005～0.006 m3混凝土。一般來說，明挖地下車站中鋼筋砼支撐為第一道，即可以根據(jù)比例核對混凝土支撐數(shù)量是否合適。

4.2.3 鋼支撐單位土方工程數(shù)量

通常情況下，明挖法地下車站基坑第二道、第三道支撐采用?609、t=16 mm鋼支撐，鋼支撐每延米241 kg，支撐間距3 m。T1代表鋼支撐重量，V2代表土方工程數(shù)量。兩層車站H范圍為16～18 m。

工程數(shù)量中鋼支撐除包含φ609、t=16 mm鋼支撐外，還包含鋼橫梁、型鋼立柱、格構(gòu)柱等，因此單位土方中鋼支撐為6 kg左右一道。即可以根據(jù)鋼支撐所占土方比來判斷地鐵車站中所設(shè)鋼支撐道數(shù)，并與圖紙相對應(yīng)。

4.3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)量指標(biāo)分析

4.3.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)混凝土單位面積工程數(shù)量

內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)量主要受車站結(jié)構(gòu)形式的影響，包含頂板、中板、底板、側(cè)墻、柱、站臺板、壓頂梁等。通常情況下，地鐵主體結(jié)構(gòu)中頂板厚800 mm，中板厚400 mm，底板厚900 mm，側(cè)墻厚700 mm。La，Lb分別表示車站的寬度及長度，H表示側(cè)墻高。V1表示主體結(jié)構(gòu)，S表示主體建筑面積。

因柱、站臺板、壓頂梁等混凝土方量所占內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)量不足10%，故暫且忽略不計。則二層車站主體結(jié)構(gòu)混凝土方量為：La×Lb×（0.8+0.4+0.9）+（La+Lb）×2×0.7×H。二層車站側(cè)墻高一般為13～14 m。

二層車站La一般為20 m左右，各個車站根據(jù)車站功能類型等不同，長度一般為150～350 m，則取值范圍為0.5～0.6，因此公式（6）中二層車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)量中體積與面積之比在1.5～2.0區(qū)間較為合適。即可以通過內(nèi)部混凝土單位面積工程數(shù)量來確定混凝土方量及面積是否合適。

4.3.2 防水單位面積工程數(shù)量

明挖法施工的車站主體及出入口等結(jié)構(gòu)除采用現(xiàn)澆防水混凝土外，并敷設(shè)外包防水層。設(shè)外包防水層面積為S1，則：

同理，二層車站La一般為20 m左右，Lb為150～600 m 之 間，H 一 般 為 13～14 m， 則取值范圍為0.4～0.5，因此公式（7）中二層車站防水面積與建筑面積之比為1.4～2.0區(qū)間較為合適。

從以上可以看出，圍護結(jié)構(gòu)、土方、支撐、內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)量指標(biāo)雖有差異，但基本穩(wěn)定在一個合理區(qū)間。

5 結(jié)語

文章在研究地鐵明挖車站工程投資組成要素的基礎(chǔ)上，參考各地的工程實踐及近幾年所做的項目，從分析其工程數(shù)量和綜合指標(biāo)的角度出發(fā)，測算明挖車站主體結(jié)構(gòu)工程技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，從而得出影響車站經(jīng)濟指標(biāo)差異的主要因素是車站圍護結(jié)構(gòu)的形式。同時車站周邊地質(zhì)情況、周圍環(huán)境、風(fēng)險源等則是車站選取圍護結(jié)構(gòu)時需要考慮的主要方面。并通過數(shù)量指標(biāo)及造價指標(biāo)為其他地下車站指標(biāo)分析和投資控制提供有效的參考依據(jù)。