全斷面掘進(jìn)機(jī)法施工組織與費(fèi)用分析
我國(guó)引進(jìn)全斷面掘進(jìn)機(jī)技術(shù)(TBM)已有二十多年的歷史，但至今還沒(méi)有形成一套實(shí)用的
我國(guó)引進(jìn)全斷面掘進(jìn)機(jī)技術(shù)(TBM)已有二十多年的歷史，但至今還沒(méi)有形成一套實(shí)用的
施工組織設(shè)計(jì)和費(fèi)用分析方法。筆者近些年搜集研究了一些有關(guān)TBM的資料和工程實(shí)例，同
時(shí)也參與了山西省萬(wàn)家寨引黃工程TBM法施工隧洞(前后共投入5臺(tái)TBM，計(jì)劃掘進(jìn)109km)的設(shè)
計(jì)、概算、招標(biāo)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)代工作，初步掌握了TBM法施工組織內(nèi)容，并摸索出費(fèi)用分析的方 法。下面作一簡(jiǎn)要介紹。
一、TBM法施工組織設(shè)計(jì)
1.TBM法施工組織設(shè)計(jì)內(nèi)容
采用TBM法施工隧洞(或隧道)，除按各階段的編制規(guī)程規(guī)定，對(duì)工程施工進(jìn)行一般的研 究、論證、比較、設(shè)計(jì)外，還要針對(duì)TBM施工的特點(diǎn)進(jìn)行以下工作。
(1)TBM設(shè)備選型。
(2)配合工程總體布置，確定有利TBM法施工的隧洞布置方案。
(3)隧洞施工工期確定。
(4)與TBM配套的其他項(xiàng)目的施工方法設(shè)計(jì)。
(5)施工工廠生產(chǎn)工藝及規(guī)模確定。
(6)現(xiàn)場(chǎng)施工人員組合。
(7)施工場(chǎng)區(qū)規(guī)劃。
(8)施工主要?jiǎng)恿?、材料消耗估算?/div>
(9)臨建工程量估算。
(10)進(jìn)口設(shè)備、材料統(tǒng)計(jì)。
2.TBM機(jī)組選型
TBM的主機(jī)總體結(jié)構(gòu)(特殊用途的除外)大致相同，但因類(lèi)型不同，適用條件有一定的差 別(見(jiàn)如下說(shuō)明)。后配套為主機(jī)提供服務(wù)和供應(yīng)，主要配置大致相同。
護(hù)盾型式，有開(kāi)趟式、單護(hù)盾、雙護(hù)盾幾種。開(kāi)趟式對(duì)圍巖自穩(wěn)能力要求較高，護(hù)盾式 適用范圍較廣。
開(kāi)挖斷面，形狀以圓形為主，近年又開(kāi)發(fā)出方形(割圓角)斷面的TBM，適用于交通隧道 。
支護(hù)結(jié)構(gòu)，有適用噴錨的，有適用管片襯砌的以及其他支護(hù)結(jié)構(gòu)。
對(duì)TBM的其他技術(shù)要求(如超前勘探等)可與廠家聯(lián)系。有關(guān)TBM更詳細(xì)的資料可參考有關(guān) 文獻(xiàn)。
3.配合工程總體布置
隧洞長(zhǎng)度不宜過(guò)小，否則選擇TBM法的經(jīng)濟(jì)效益差。當(dāng)利用國(guó)內(nèi)已有設(shè)備，隧洞長(zhǎng)度不 宜小于4～5km；若由外國(guó)承包商帶機(jī)施工，長(zhǎng)度不宜小于10km。
洞口位置應(yīng)滿(mǎn)足TBM安裝、施工的基本要求。隧洞線(xiàn)路布置要順直，洞身的縱坡、平豎
曲線(xiàn)應(yīng)滿(mǎn)足TBM掘進(jìn)運(yùn)行的要求?？v坡大小主要受運(yùn)輸方式影響，但當(dāng)縱坡過(guò)大時(shí)，將影響
機(jī)組中一些設(shè)備的正常運(yùn)行。一般情況下，使用開(kāi)趟式TBM，曲線(xiàn)半徑不宜小于300m；使用
護(hù)盾式TBM且管片襯砌，曲線(xiàn)半徑不宜小于1500m。同一臺(tái)TBM掘進(jìn)的隧洞，開(kāi)挖斷面必須相 同，支護(hù)結(jié)構(gòu)也應(yīng)盡量一致。
4.掘進(jìn)效率和工期
TBM法施工總工期由下列工作控制。
(1)施工準(zhǔn)備期：由國(guó)外制造的TBM主機(jī)或整機(jī)，制造、運(yùn)輸周期約12～14個(gè)月。后配套
及配套設(shè)備若由國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、制造和裝配，周期與主機(jī)大至相同。若利用國(guó)外已有設(shè)備，應(yīng)考 慮設(shè)備的大修、運(yùn)輸時(shí)間，周期不應(yīng)低于6～8個(gè)月。
施工場(chǎng)區(qū)的各種臨時(shí)設(shè)施修建可與設(shè)備制造、運(yùn)輸同期進(jìn)行。主要生產(chǎn)設(shè)施為管片加工 廠、砂石加工廠(如果需要的話(huà))約需6～8個(gè)月。
TBM安裝周期(不計(jì)安裝場(chǎng)準(zhǔn)備)需2～3個(gè)月。
因此施準(zhǔn)備工期需14～17個(gè)月。當(dāng)使用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備，施工準(zhǔn)備期不應(yīng)少于8個(gè)月。
(2)掘進(jìn)效率和工期：TBM掘進(jìn)效率主要受隧洞斷面大小、TBM性能、巖石性質(zhì)、支護(hù)方
式以及運(yùn)輸、供應(yīng)的配套性有關(guān)。80年代中期以后生產(chǎn)的各類(lèi)型TBM，切巖速度有了很大飛
躍，巖性已不再是控制性的因素，TBM開(kāi)挖小時(shí)的生產(chǎn)率可達(dá)3～5m／h。而支護(hù)方式和運(yùn)輸
、供應(yīng)有配套性可能成為控制性因素，綜合掘進(jìn)效率約2.0～3.7m／h。
TBM的日掘進(jìn)進(jìn)尺由掘進(jìn)時(shí)間利用率控制。TBM正常施工期間，每日24小時(shí)需有4～8小時(shí)
維護(hù)、保養(yǎng)、管線(xiàn)安裝及其他作業(yè)時(shí)間。此外TBM掘進(jìn)時(shí)還有設(shè)備移動(dòng)等必要的輔助作業(yè)。 因此TBM日純掘進(jìn)時(shí)間利用率約40％～45％。
影響TBM月進(jìn)尺的因素很多，如節(jié)假日停工、新機(jī)組(包括勞動(dòng)組織)的“磨合”、水電 供應(yīng)的中斷、機(jī)械故障、特殊地質(zhì)現(xiàn)象、工作疏漏及校正等。
通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外近些年TBM施工程統(tǒng)計(jì)，隧洞掘進(jìn)平均進(jìn)尺約550～750m／月。據(jù)此可計(jì)算 隧洞掘進(jìn)工期。
(3)TBM大修和拆除工期：BTM大修期無(wú)明確的規(guī)定。一般情況下，TBM掘 進(jìn)13～20km需
進(jìn)行大修，在長(zhǎng)度不大的隧洞施工中，應(yīng)避免中途大修(更避免洞內(nèi)大修)。有條件時(shí)可將大 修提前或滯后(只要設(shè)備未出現(xiàn)大故障)。
TBM完成預(yù)定工作量后應(yīng)盡量在洞外拆除。洞外拆除可按1.5～2個(gè)月計(jì)算(包括各種管線(xiàn)
拆除及洞內(nèi)清理)。若在洞內(nèi)拆除應(yīng)考慮機(jī)組及管線(xiàn)拆除順序，同時(shí)還應(yīng)計(jì)入洞室擴(kuò)挖及恢 復(fù)工期。
(4)洞口工程施工期：一般工程洞口還有其他建筑物，因基礎(chǔ)被TBM施工占?jí)?，須待TBM 拆除后施工。該工期應(yīng)計(jì)入總工期。
5.施工人員配備
正常掘進(jìn)期間，TBM法施工現(xiàn)場(chǎng)人數(shù)相對(duì)穩(wěn)定，所有施工人員的職務(wù)、等級(jí)及數(shù)量可按 崗位逐一確定。TBM正常掘進(jìn)期間現(xiàn)場(chǎng)人員如下：
(1)現(xiàn)場(chǎng)管理人員：負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)組織調(diào)度以及工程、財(cái)務(wù)、合同等管理工作。
(2)機(jī)上崗位工：指TBM開(kāi)挖時(shí)所有機(jī)組運(yùn)行人員和為開(kāi)挖服務(wù)的機(jī)上工種。
(3)機(jī)上其他工種：與工程項(xiàng)目劃分有關(guān)，當(dāng)噴錨、襯砌等單獨(dú)列項(xiàng)，且包括該工種時(shí) 可列“機(jī)上其他工種”，否則，作為機(jī)上崗位工。
(4)機(jī)外作業(yè)工：系指TBM作業(yè)時(shí)，在機(jī)外從事出碴、供料、運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)的工種。該工種 與工程項(xiàng)目劃分有關(guān)。
(5)TBM日常維護(hù)工：從事TBM日常維護(hù)、修配、保養(yǎng)等。
(6)加工廠人員：從事砂石料、管片、鋼筋、錨桿等材料生產(chǎn)人員。
(7)修配廠人員：維護(hù)、保養(yǎng)TBM機(jī)組以外的各種施工設(shè)備。
(8)其他輔助生產(chǎn)人員：負(fù)責(zé)工地水、電、路、訊、場(chǎng)地等的維護(hù)及材料保管。
(9)雜勤人員：負(fù)責(zé)后勤等雜項(xiàng)工作。
6.施工方法及加工工藝設(shè)計(jì)
施工方法是指除TBM以外為完成隧洞施工所必須的機(jī)外輔助作業(yè)的方法，如出碴、轉(zhuǎn)渣
、材料運(yùn)輸?shù)?。施工方法設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)條件和TBM的性能，不因施工方法選擇不當(dāng)而 影響TBM的正常使用，或造成設(shè)備的閑置。
加工工藝是指砂石料、管片、鋼筋、錨桿等的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。同時(shí)提出加工廠的規(guī)模及 有關(guān)技術(shù)指標(biāo)。
7.施工場(chǎng)區(qū)規(guī)劃
施工場(chǎng)區(qū)規(guī)劃主解決以下問(wèn)題：
(1)洞口安裝場(chǎng)：要求布置在洞軸線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)上偏向一側(cè)，底部與洞底同高程并盡量水平 。底寬為3～4倍TBM直徑(含洞寬)，長(zhǎng)度最好為主機(jī)＋后配套總長(zhǎng)。
(2)轉(zhuǎn)碴場(chǎng)：與洞內(nèi)出渣方式有關(guān)。當(dāng)采用機(jī)車(chē)出渣時(shí)，應(yīng)有卸渣、貯渣和轉(zhuǎn)載以及列 車(chē)調(diào)車(chē)的條件。鐵路布置應(yīng)滿(mǎn)足列車(chē)運(yùn)行要求。
(3)上料站臺(tái)：方便材料的貯存、裝車(chē)與列車(chē)調(diào)車(chē)(機(jī)車(chē)運(yùn)輸時(shí))。
(4)加工廠、修配保養(yǎng)廠、倉(cāng)庫(kù)等布置。
(5)生活營(yíng)地及管理區(qū)布置。
(6)棄碴碭布置及防護(hù)。
(7)防洪及排水設(shè)施布置。
(8)供水、供電、交通等設(shè)施布置。
(9)臨建工程量計(jì)算。
二、TBM法施工費(fèi)用分析
1.費(fèi)用構(gòu)成
TBM法施工費(fèi)用可劃分為直接費(fèi)、間接費(fèi)和關(guān)稅、增值稅三類(lèi)。
2.基礎(chǔ)價(jià)格
(1)人工費(fèi)單價(jià)：人工費(fèi)按等級(jí)劃分。國(guó)內(nèi)人工費(fèi)等級(jí)應(yīng)與國(guó)內(nèi)各行業(yè)等級(jí)劃分一致，
以利于費(fèi)用類(lèi)比。國(guó)內(nèi)人工費(fèi)除按現(xiàn)行的工資標(biāo)準(zhǔn)計(jì)取工資外，還應(yīng)計(jì)入企業(yè)支配的費(fèi)用和
國(guó)家提取的稅費(fèi)。外方人工費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與國(guó)外相應(yīng)等級(jí)或國(guó)內(nèi)類(lèi)同工程人工費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)。
(2)材料費(fèi)：材料(包括水、電等)價(jià)格計(jì)算與現(xiàn)行計(jì)算方法相同。對(duì)于進(jìn)口的材料，考 慮今后工程開(kāi)工后的變化，關(guān)稅、增值稅可不計(jì)入材料費(fèi)中。
3.直接費(fèi)
(1)項(xiàng)目劃分：項(xiàng)目劃分可按我國(guó)通常的劃分方法劃分。但因TBM是一個(gè)綜合性的施工設(shè)
備(稱(chēng)作TBM機(jī)組)，設(shè)備臺(tái)時(shí)費(fèi)、機(jī)上人工費(fèi)在各項(xiàng)目中攤銷(xiāo)困難，因此可將TBM機(jī)組臺(tái)時(shí)費(fèi)
和機(jī)上人工費(fèi)計(jì)入開(kāi)挖費(fèi)用中。當(dāng)然也可根據(jù)工程施工特點(diǎn)采用其他的劃分方法。如以延米
為單位計(jì)算開(kāi)挖價(jià)格或綜合支護(hù)價(jià)格或綜合成洞價(jià)格。但這種劃分不利于與其他工程進(jìn)行價(jià) 格水平的對(duì)比。
(2)設(shè)備臺(tái)時(shí)費(fèi)：TBM法是高度機(jī)械化施工的方法，設(shè)備臺(tái)時(shí)費(fèi)在總費(fèi)用中所占比例較大
。設(shè)備包括TBM機(jī)組和常規(guī)或通用設(shè)備兩類(lèi)：①常規(guī)或能通用設(shè)備臺(tái)時(shí)費(fèi)可按照國(guó)際上通常
采用的以經(jīng)濟(jì)運(yùn)行小時(shí)為基礎(chǔ)編制的設(shè)備臺(tái)時(shí)費(fèi)手冊(cè)計(jì)算，但在使用手冊(cè)時(shí)應(yīng)熟悉它的計(jì)算
條件；②TBM機(jī)組臺(tái)的時(shí)費(fèi)計(jì)算是TBM法施工費(fèi)用分析的重點(diǎn)。TBM機(jī)組臺(tái)時(shí)費(fèi)＝折舊費(fèi)＋大 修理費(fèi)＋日常維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)＋動(dòng)力燃料費(fèi)。
(3)TBM機(jī)組預(yù)算價(jià)格和折舊費(fèi)：TBM機(jī)組預(yù)算價(jià)格由出廠價(jià)(一般為離岸價(jià))、海運(yùn)費(fèi)(含
海保費(fèi))、進(jìn)口關(guān)稅和增值稅、目的港口岸費(fèi)、內(nèi)陸運(yùn)雜費(fèi)、保管費(fèi)、現(xiàn)場(chǎng)安裝費(fèi)等組成。
TBM機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行小時(shí)，尚未找到權(quán)威性的依據(jù)。通過(guò)對(duì)代理商和使用者等方面了解，T
BM折舊可按30～40km的隧洞工作量折舊。若按每日掘進(jìn)30m，日運(yùn)行16～18小時(shí)計(jì)，則折舊
臺(tái)時(shí)為16000～24000小時(shí)。綜合各方面實(shí)際運(yùn)用資料表明，正常情況下TBM機(jī)組折舊臺(tái)時(shí)可 按16000～24000小時(shí)計(jì)。
TBM機(jī)組折舊費(fèi)即為機(jī)組預(yù)算價(jià)格除以折舊臺(tái)時(shí)。
(4)TBM機(jī)組大修理費(fèi)：TBM主機(jī)大修應(yīng)由生產(chǎn)廠家來(lái)人進(jìn)行。根據(jù)掌握的工程資料，TBM
主機(jī)終身一般進(jìn)行一次大修。一次大修理費(fèi)約為主機(jī)價(jià)格的1／3。其他設(shè)備則可按類(lèi)似設(shè)備 的大修費(fèi)計(jì)取。
(5)日常維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)：日常維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)計(jì)算范圍與機(jī)組的構(gòu)成一致，包括①修理人工費(fèi) ；②修理部件費(fèi)；③修理設(shè)備費(fèi)。
(6)動(dòng)力燃料費(fèi)：動(dòng)力燃料費(fèi)計(jì)算范圍應(yīng)與機(jī)組的構(gòu)成一致，其費(fèi)用應(yīng)按實(shí)際消耗量計(jì) 算，包括：①電費(fèi)；②燃油；③水；④液壓油；⑤潤(rùn)滑油。
(7)直接費(fèi)分析：直接費(fèi)由人工費(fèi)、材料費(fèi)和施工設(shè)備使用費(fèi)構(gòu)成。在按“實(shí)物量法”
進(jìn)行人工、材料、設(shè)備實(shí)際消耗量計(jì)算時(shí)，材料費(fèi)和施工設(shè)備使用費(fèi)還應(yīng)分別計(jì)入其他費(fèi)用
。其他費(fèi)用的計(jì)取與材料、設(shè)備(臺(tái)時(shí))消耗量計(jì)算詳細(xì)程度有關(guān)，一般可各取其合計(jì)的0～5 ％。
1)TBM開(kāi)挖。TBM機(jī)組臺(tái)時(shí)費(fèi)全部計(jì)入開(kāi)挖費(fèi)中。機(jī)上人工按施工組織配備并與機(jī)組構(gòu)成 一致。
2)TBM機(jī)組的其他作業(yè)。如噴混凝土、錨桿、管片襯砌、豆石灌漿等項(xiàng)目不應(yīng)包括TBM臺(tái)
時(shí)費(fèi)和機(jī)上人工費(fèi)(TBM開(kāi)挖中已計(jì)入的則不再重計(jì))。與此類(lèi)作業(yè)有關(guān)的專(zhuān)職人工但未包含 在TBM開(kāi)挖費(fèi)中則應(yīng)計(jì)入。
3)獨(dú)立的作業(yè)項(xiàng)目。如石渣轉(zhuǎn)運(yùn)、管片倒運(yùn)等，這些項(xiàng)目大部分可與TBM機(jī)組不同步作 業(yè)。若TBM機(jī)組及機(jī)上人工未計(jì)入此費(fèi)用，則應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行直接費(fèi)分析。
4)加工材料。如砂石料、鋼筋、錨桿、管片等按加工廠生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行直接費(fèi)分析。
4.間接費(fèi)
間接費(fèi)包括內(nèi)容很多，除直接費(fèi)、關(guān)稅和增值稅外，所有本工程施工所發(fā)生的一世費(fèi)用
均計(jì)入間接費(fèi)中。間接費(fèi)率因計(jì)費(fèi)范圍不同而有很大的差別。若按本文所述范圍取費(fèi)，間接 費(fèi)率可控制在直接費(fèi)的50％～65％
5.關(guān)稅、增值稅
計(jì)取辦法同一般工程。
綜上所述，TBM法施工組織與費(fèi)用分析是兩個(gè)相互配合的工作。尤其是費(fèi)用分析，絕大
部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于施工組織設(shè)計(jì)。因此，工程投資計(jì)算的可靠、準(zhǔn)確，必須有合理、嚴(yán)密、詳 細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)。
掘進(jìn)機(jī)圖片
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