引言

盾构机作为一种先进的隧道施工工具,用盾构机掘进在城市轨道、过江隧道施工中应用越来越广。对盾构机掘进的成本分析是工程计价的基础工作,特别是盾构机掘进中的对地质风险分担,目前是研究很少的,而关于盾构机掘进中地质风险分担情况,却关系着工程成败,必须要认真科学分析。

  要确定盾构机掘进各种地层计价调整方案,首先得科学描述各种地质地层。通过对施工单位的调研,常遇到的不良地质地层为:硬岩、软硬不均、孤石、溶洞。因此,确定盾构掘进过硬岩、软硬不均、孤石、溶洞等不良地质的计价调整方案,地层的科学划分是关键之一。同时,既然是调整方案,必然要合理确定调整后的水平,因此,水平调整也是关键之一。


1、地层划分

  根据实际市场反映,盾构掘进的主要不良地质地层主要为硬岩、软硬不均、孤石、溶洞等,可是无对不良地质的定量化描述,在实际调整方案中难以应用。为了更精确描述硬岩、软硬不均、孤石、溶洞等不良地质,必须采用合适的定量描述。由于对地层的划分,方法和角度很多,本着便于执行、减少纠纷的原则,应采取宜粗不宜细的原则,参考《城市轨道交通工程预算定额GCG 103—2008第三册 隧道工程》的说明,采用地质资料的定量数据(饱和抗压强度及其面积占比)来划分,并且为了与地勘衔接,认定长度采用了常用的补勘间距。

(1)硬岩

  因为地质情况的变化是比较复杂的,必须给出确实有较大影响同时还能够执行的指标。为和国家定额体系相匹配,同时也经查询《城市轨道交通工程预算定额GCG 103—2008第三册 隧道工程》、《2001年广州地铁工程主要项目综合成本指导价》等定额编制资料,决定将硬定量描述:指围岩单轴抗压强度>80MPa;并根据硬岩强度指标将之细化成:80MPa<围岩单轴抗压强度≤lOOMPa、100MPa<围岩单轴抗压强度≤120MPa、围岩单轴抗压强度>120MPa。这样区分既能区分难度,又能减少步距。为在实际项目中能更好执行,给出具体断面和掘进长度要求:硬岩段连续长度超过30m,且超过掘进面面积比例应大于50%。明确断面单轴饱和抗压强度以地勘资料确认为准,硬岩面占断面比与和软土(岩)面占断面比均按掘进断面中达到强度标准的地勘岩芯长度/掘进断面区岩芯总长度”确定

(2)软硬不均和上软下硬

这类地质条件可以说是盾构掘进中最难处理的却又经常遇到的。为了定量描述软硬不均,经研究,确定为:“同一掘进断面强度、断面要求:①有单轴饱和抗压强度≥60MPa硬岩面,且硬岩面占掘进断面的比例≥25%;②有单轴饱和抗压强度≤20MPa的软土(岩)面,且软土(岩)面占掘进断面的比例≥25%。为在实际项项目中能更好执行,给出掘进长度要求:长度要求:符合以上掘进断面、强度要求的连续长度≥30m”。

(3)孤石

孤石也是我省盾构掘进中经常遇到且难以处理的地质现象,首先是先界定孤石以地勘资料或设计认定为准;同时在计量的量上界定孤石影响范围:“一个孤立孤石影响长度按1.0个盾构管片结构外径计;孤石在掘进方向上的间距大于1倍盾构结构外径的按孤立孤石考虑;孤石在掘进方向上的间距均小于1.0倍盾构管片结构外径的连续孤石群,其影响长度按掘进线路上相距最远的孤石间距离再加1.0个盾构管片结构外径计;系数只在影响长度内调整”。如果不是采用盾构直接掘进,而是采用了其他措施处理,如爆破解小孤石等,再盾构掘进通过影响段,调整方案调整;

(4)溶洞

 溶洞也是我省盾构掘进工程中经常遇到的,特别是过石灰岩地质区段,出现频率非常高,费用和工期都难以提前确定。首先是先界定溶洞以地勘资料或设计认定为准;同时在计量上界定溶洞影响范围:“单个溶洞影响长度按溶洞在盾构掘进路线上的长度再加1.0倍盾构管片结构外径计;溶洞群影响长度按掘进线路上相距最远的溶洞边界再加1.0个盾构管片结构外径计,溶洞边界间距大于1.0倍盾构管片结构外径的按单个溶洞考虑;系数只在影响长度内调整”。将溶洞影响用溶洞段影响区域长度表示。考虑到盾构通过溶洞段,都会提前采取措施,因此给出的调整方案是针对采取填充等措施盾构掘进通过溶洞影响段的。


2、水平调整

  确定了地层划分后,就需要对调整系数进行研究。根据对珠三角城际莞惠线等轨道交通工程的调研数据,经分析汇总,在保证水平合理的前提下,对人工、机械、损耗性材料等提出了不同的系数方案,并根据软硬不均地层实际施工情况增加了带压开仓费

经论证后,水平调整方案最终确定为《关于印发《<广东省市政工程综合定额(2010)>》盾构掘进补充章节通知》(粤建造发【2017】1号)的说明7.7.10。经专家评审论证,认为该方案是符合广东省地质实际、市场情况及定额水平的。