廖家文，魯 黎，姚 凡，賈春燕

電纜隧道施工方法及應(yīng)對(duì)造價(jià)研究

廖家文，魯 黎，姚 凡，賈春燕

（國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，重慶401120）

結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，研究電纜隧道各種施工方法的原理、特性、工程量及造價(jià)指標(biāo)，并對(duì)造價(jià)指標(biāo)的構(gòu)成進(jìn)行分析，找出影響造價(jià)的關(guān)鍵因素，再進(jìn)行橫向比較，提出各種施工方法的適用范圍以及在不同外部條件下的隧道施工方法優(yōu)選原則和造價(jià)控制措施。

電纜；造價(jià)；靜態(tài)投資

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，城市建設(shè)及企業(yè)現(xiàn)代化程度不斷提高，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈的電力建設(shè)得到了蓬勃發(fā)展，用電量日趨增加，我國(guó)已成為電力大國(guó)。與架空線相比，電纜具有占地面積和空間少，受氣候和環(huán)境條件的影響小，安全性高、供電可靠、隱蔽、耐用、運(yùn)行簡(jiǎn)單方便、維護(hù)費(fèi)用低、環(huán)境污染小、市容整齊美觀等優(yōu)點(diǎn)。

電纜隧道作為城市高壓電纜線路的一種通道形式，具有維護(hù)方便、容納電纜回路數(shù)多、可靠性高、節(jié)約走廊占地等優(yōu)勢(shì)。截至2014年底，某地區(qū)已經(jīng)建成投運(yùn)了32條電纜隧道，每年投運(yùn)電纜隧道統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 每年投運(yùn)電纜隧道統(tǒng)計(jì)

從表1可見，該地區(qū)電纜隧道工程建設(shè)無論從規(guī)模還是投資上發(fā)展速度都呈快速增長(zhǎng)。電纜隧道工程屬于地下工程，施工條件較為復(fù)雜，并且不同施工方法對(duì)造價(jià)影響非常大，因施工方法變化造成的投資超可研批復(fù)的情況時(shí)有發(fā)生。

針對(duì)該問題，現(xiàn)結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，研究電纜隧道各種施工方法的原理、特性、工程量及造價(jià)指標(biāo)，并對(duì)造價(jià)指標(biāo)的構(gòu)成進(jìn)行分析，找出影響造價(jià)的關(guān)鍵因素，再進(jìn)行橫向比較，提出各種施工方法的適用范圍以及在不同外部條件下的隧道施工方法優(yōu)選原則和造價(jià)控制措施［1］。

由于電纜隧道造價(jià)高，并且受施工方法影響大，有了對(duì)各種施工方法技術(shù)適用性以及造價(jià)指標(biāo)的掌握，便可以根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，通過對(duì)適用施工方法進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，從而指導(dǎo)設(shè)計(jì)，優(yōu)化并控制電纜隧道的投資。

1 電纜隧道施工方法簡(jiǎn)介

1.1 明挖法

將隧道部位的巖（土）體全部挖除，然后修建洞身，再進(jìn)行回填的施工方法。

明開挖隧道一般都處于空曠的郊區(qū)，地面上建構(gòu)筑物稀少，或處于市區(qū)內(nèi)，與新規(guī)劃道路同期修建。因此，進(jìn)行平面選線時(shí)，需要考慮的問題較少，可比較容易地確定線路路徑。

1.2 礦山法

主要用鉆眼爆破方法開挖斷面而修筑隧道的施工方法，為借鑒礦山開拓巷道的方法。

1.3 盾構(gòu)法

盾構(gòu)法就是用盾構(gòu)修建隧道的方法。它使用盾構(gòu)機(jī)在地下掘進(jìn)，在四周防止開挖面坍塌和開挖面穩(wěn)定的同時(shí)，在機(jī)內(nèi)安全地進(jìn)行隧道的開挖作業(yè)和襯砌作業(yè)，從而構(gòu)筑成隧道。

1.4 頂管法

頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后而發(fā)展起來的一種暗挖施工方法。施工時(shí)，先制作頂管工作井及接收井，作為一段頂管的起點(diǎn)和終點(diǎn)，工作井中有一面或兩面井壁設(shè)有預(yù)留孔，作為頂管出口，其對(duì)面井壁是承壓壁，承壓壁前側(cè)安裝有頂管的千斤頂和承壓墊板（即鋼后靠），千斤頂將工具管頂出工作井預(yù)留孔，而后以工具管為先導(dǎo)，逐節(jié)將預(yù)制管節(jié)按設(shè)計(jì)軸線頂入土層中，直至工具管后第一節(jié)管節(jié)進(jìn)入接收井預(yù)留孔，施工完成一段管道。為進(jìn)行較長(zhǎng)距離的頂管施工，可在管道中間設(shè)置一至幾個(gè)中繼間作為接力頂進(jìn)，并在管道外周壓注潤(rùn)滑泥漿。頂管施工可用于直線管道，也可用于曲線等管道。

1.5 水平定向鉆（拉管）法

水平定向鉆拉管技術(shù)是利用地表放置的鉆機(jī)、隨鉆測(cè)量?jī)x器以及有關(guān)鉆具，沿欲鋪設(shè)管線設(shè)計(jì)軌跡鉆成一個(gè)先導(dǎo)孔，然后回拉擴(kuò)孔，將孔徑擴(kuò)大到鋪管要求的口徑，并將管線同步或分步拉入，以實(shí)現(xiàn)不開挖鋪管的施工技術(shù)。

2 電纜隧道造價(jià)構(gòu)成分析

2.1 明挖法施工電纜隧道造價(jià)構(gòu)成分析

明挖法施工電纜隧道斷面見圖1。

圖1 典型明挖隧道斷面圖

圖1中：b為隧道凈寬；h為隧道凈高；b1為襯砌厚度；h1為隧道覆土深度；h2為頂板防水保護(hù)砼厚度；h3為底板厚度；h4為底板防水保護(hù)砼厚度；h5為墊層厚度；h6為通道高度；0.5為施工通道寬度；b2為防水保護(hù)磚厚度；b3為巡視通道寬度；m為放坡系數(shù)；本次設(shè)計(jì)取0.6；H為明挖基槽深度；B為明挖基槽寬度；H＝h＋h1＋h2＋h3＋h4＋h5；B＝b＋2（b1＋b2＋0.5）。

1）土方工程

挖方量＝1／2（B＋B＋2H×m）×H，單位m3

棄方量 ＝［b＋2（b1＋b2）］×（b＋b1＋h2＋h3＋h4）＋B×h5，單位 m3

填方量＝挖放量－棄方量

2）結(jié)構(gòu)工程

混凝土墊層＝B×h5，單位m3

襯砌混凝土體積＝b×（h3＋b1）＋2×b1×（h＋b1＋h3），單位 m3

巡視通道混凝土體積＝h6×b3，單位m3

鋼筋用量（按體積配筋率來算）＝襯砌混凝土體積×配筋率（0.013）×7.85，單位t

3）防水工程

防水卷材＝2×［（b＋2×b1）＋（h＋b1＋h3＋h4）］，單位 m2

防水磚 ＝2×b2×（h＋b1＋h3＋h4），單位 m3

防水層保護(hù)砼 ＝h2×（b＋b1＋b2）＋h4×（b＋b1），單位 m3

止水帶＝1／30×2×［（b＋2×b1）＋（h＋b1＋h3＋h4）］，單位 m，30為施工縫間距

導(dǎo)水管長(zhǎng)度＝1／5×［（b＋b1＋b2）＋2×（h＋b1－0.1）＋2×0.5］＋2×1，單位 m，5為導(dǎo)水環(huán)管間距

2.2 暗挖施工電纜隧道造價(jià)構(gòu)成分析

暗挖施工電纜隧道斷面圖見圖2。

圖2 典型暗挖隧道斷面圖

圖2中：b為隧道凈寬；h為隧道凈高；h墻為墻高；h拱為拱高；r為內(nèi)半徑；b1為襯砌厚度；b2為預(yù)留變形量；b3為初襯厚度；h1為底板厚度；h2為底板防水層保護(hù)砼厚度；h3為墊層厚度。

1）土石方工程

除渣量＝棄土外運(yùn)量＝土方開挖量

2）超前支護(hù)

小管棚（φ42）＝1／d1×3.14×（r＋b1＋b2＋b3）／d2×d3，單位 m3

式中：d1為小管棚縱向間距，d2為小管棚環(huán)向間距，一般取0.3～0.4 m，圍巖比較軟弱或地表沉降控制要求較嚴(yán)時(shí)，加密至0.2 m；d3為小導(dǎo)管長(zhǎng)度，管長(zhǎng)以3.5～5 m為宜。

理論注漿量Q＝Q1×1／d1×3.14×（r＋b1＋b2＋b3）／d2，單位 m3

式中：Q為每延米總的理論注漿量；Q1為單管注漿量。

3）初期支護(hù)

噴射混凝土＝2×（h墻＋h2＋h3）＋3.14×（r＋b1＋b2＋b3），單位 m3

錨桿數(shù)量 ＝｛1／l排×［（h墻＋h2＋h3）＋3.14×（r＋b1＋b2＋b3）］／l間＋1＋1／l架×4）｝×l×7.85／1 000，單位 t

式中：l排為錨桿排距，一般為 0.6～1 m；l間為錨桿間距，一般為0.6～1 m；l為錨桿長(zhǎng)度，m；l架為鋼拱架每榀間距，單位m。

鋼支撐榀數(shù) ＝1／l架，一般取 0.5～1 m；單榀重量＝［3.14×（r＋b1＋b2）＋2×（l墻＋h1＋h2＋h3）］×m1×7.85／1 000，單位 t

式中：m1為鋼架所選型鋼每米延重，單位kg。

地拉梁 ＝［b＋2（b1＋b2）］×m2×7.85／1 000，單位t

式中：m2為地拉梁所選型鋼每米延重，單位kg。

縱梁 ＝（4～5）×m3×7.85／1 000，單位 t

式中：m3為縱梁所選型鋼每米延重，單位kg。

縱向鋼筋 ＝［3.14×（r＋b1＋b2）＋2×（l墻＋h1＋h2＋h3）］／0.5×m4×7.85／1 000，單位 t

式中：m4為縱向鋼筋每米延重，單位kg。

其他（主要是螺栓、連接鋼板等），按鋼支撐重量的4%計(jì)算。

4）混凝土結(jié)構(gòu)工程

二襯混凝土C30＝3.14×（r＋b1＋b2）×b1＋2×（h墻＋h1）×b1＋b×b1，單位 m3；

鋼筋（按二襯混凝土體積配筋率計(jì)算）＝［3.14×（r＋b1＋b2）＋2×（h墻＋h1）＋b］×b1×0.013×7.85／1 000，單位 t

通道混凝土 ＝0.1×1，單位 m3；

5）防水工程

防水卷材＝2×（h墻＋h1＋h2＋h3）＋3.14×（r＋b1＋b2）＋b＋2（b1＋b2），單位 m2；

導(dǎo)水管 ＝1／5×［2×（h墻－0.1）＋3.14×（r＋b1＋b2）＋2×0.5］＋2×1，單位 m防水保護(hù)砼＝［b＋2×（b1＋b2）］×h2，單位 m3止水帶 ＝1／30×［2×（h墻＋h1）＋3.14×（r＋b1）＋b＋2b1］，單位 m

2.3 盾構(gòu)隧道造價(jià)構(gòu)成分析

盾構(gòu)隧道斷面圖見圖3。

圖3 典型盾構(gòu)隧道斷面圖

1）盾構(gòu)掘進(jìn)

①負(fù)環(huán)段掘進(jìn)：從拼裝后靠管片起至盾尾離開出洞井內(nèi)壁止。

負(fù)環(huán)段掘進(jìn)長(zhǎng)度＝負(fù)環(huán)長(zhǎng)度＋盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)度＝始發(fā)井長(zhǎng)度＝20 m

②始發(fā)段掘進(jìn)：從盾尾離開出洞井內(nèi)壁至盾尾離開出洞井內(nèi)壁40 m止。

始發(fā)段掘進(jìn)長(zhǎng)度＝40＋盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)度，單位m。

③正常段掘進(jìn)：從始發(fā)段掘進(jìn)結(jié)束到到達(dá)段掘進(jìn)開始。

正常段掘進(jìn)長(zhǎng)度＝隧道長(zhǎng)度－始發(fā)段長(zhǎng)度－到達(dá)段長(zhǎng)度

④到達(dá)段掘進(jìn)：從盾構(gòu)切口距接收井外壁5倍盾構(gòu)直徑（D1）起到盾構(gòu)進(jìn)洞止［2］。

⑤土石方量 ＝3.14×D1×D1／4，單位 m3

2）襯砌注漿

注漿量：QZ＝VZ×λ

式中：QZ為注漿量，kg／m3；VZ為盾構(gòu)施工引起的空隙，m3；D1為盾構(gòu)機(jī)直徑，m；dz為預(yù)制管片外徑，m；l為回填注漿段長(zhǎng)度，m；λ為注漿率（150%～200%）

3）防水工程

管片設(shè)置密封條 ＝1／d×3.14×dz，單位 m

式中：d為管片環(huán)寬。

4）管片制作

①預(yù)制鋼筋混凝土管片C50＝3.14×（（dz2－（dz－管片厚度）2）／4

②鋼筋＝預(yù)制鋼筋混凝土管片C50體積×體積配筋率0.029×7.85，單位 t。

2.4 頂管法施工電纜隧道造價(jià)構(gòu)成分析

以手掘式混凝土管頂進(jìn)為例進(jìn)行分部分項(xiàng)工程量計(jì)算。斷面圖見圖4。

圖4 典型頂管隧道斷面圖

圖4中：d為混凝土管直徑；h為混凝土管厚度；R為混凝土管內(nèi)徑。

1）土方開挖

挖方量 ＝3.14×（d＋h）×（d＋h）×1，單位（m3）

棄土量＝挖方量

2）管道頂進(jìn)

采用混凝土管頂進(jìn)，混凝土管強(qiáng)度C50，單位m。

3）觸變泥漿減阻

式中：QZ為注漿量，kg／m3；VZ為開挖引起的空隙，m3；D1為開挖直徑，m；Dz為混凝土管外徑，m；λ為注漿率（200%～250%）。

實(shí)際上人工開挖超挖量很小，故引起的縫隙較小，注漿量很小，計(jì)算造價(jià)時(shí)套用壓密注漿。用觸變泥漿減阻后用水泥漿置換觸變泥漿注漿。

2.5 水平定向鉆（拉管）造價(jià)構(gòu)成分析

水平定向鉆（拉管）斷面圖見圖5。

圖5 典型拉管隧道斷面圖

以容納兩回110 kV單芯電纜為例，需布置7孔250×25 mm和4孔120×10 mmM－PP電力護(hù)套管?；赝蠑U(kuò)孔的孔徑不小于7根Φ250×25 M－PP電力護(hù)套管及4根Φ120×10 M－PP電力護(hù)套管捆綁在一起的外包絡(luò)圓直徑的1.2～1.5倍，拉管回拖擴(kuò)孔的孔徑D取1.2 m。

1）工作坑土方開挖

工作坑長(zhǎng)×寬×深：5 m×3.5 m×4 m，入土坑與接受坑共2個(gè)。

挖方量＝2×5×3.5×4＝140 m3

填方量＝2×5×3.5×2＝70 m3

2）穿越長(zhǎng)度

拉管穿越示意圖見圖6。

圖6 拉管穿越示意圖

穿越長(zhǎng)度l穿＝按自然地面入土點(diǎn)到出土點(diǎn)的穿越長(zhǎng)度，再加6 m（兩側(cè)各加3 m），即穿越長(zhǎng)度＝穿越水平長(zhǎng)度＋6＝L＋6＝J＋a1＋a2＋G1＋G2＋6，單位m。

導(dǎo)向孔鉆進(jìn)長(zhǎng)度＝穿越長(zhǎng)度l穿

擴(kuò)孔長(zhǎng)度＝穿越長(zhǎng)度l穿

3）材料

Φ250×25 M－PP電力護(hù)套管＝7×l穿

Φ120×10 M－PP電力護(hù)套管＝4×l穿

泥土體積＝3.14×D2／4×l穿，單位m3

所需泥漿量＝K×泥土體積，單位m3

式中：K為土質(zhì)因數(shù)，1＜K＜3，非粘性土質(zhì) （沙土，礫石，卵石）

4＜K＜10，粘性土質(zhì) （粘土，肥土，細(xì)沙）。

包封混凝土＝（3.14×D2／4－7×3.14×0.25×0.25／4－4×3.14×0.12×0.12／4）×l穿，單位 m3。

4）管線回拖

回拖長(zhǎng)度＝穿越長(zhǎng)度l穿

3 隧道施工方法的優(yōu)選及造價(jià)控制

在進(jìn)行電纜隧道施工方法選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)沿線地質(zhì)、地表，以及周邊管網(wǎng)、建構(gòu)筑物條件及工期要求相應(yīng)選擇適合的一種或者多種方法，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選。

根據(jù)各種施工方法的技術(shù)特性，并結(jié)合造價(jià)合理性，選擇合適的施工方法。

首先，在設(shè)計(jì)上盡量減小設(shè)計(jì)埋深，通過分析數(shù)據(jù)，明挖電纜隧道頂部覆土厚度超過4 m時(shí)，全機(jī)械開挖土石方工程造價(jià)已經(jīng)占到本體造價(jià)的45%以上，全人工開挖土石方工程造價(jià)已經(jīng)占到本體造價(jià)的59%以上，可見設(shè)計(jì)埋深對(duì)明挖電纜隧道造價(jià)的影響是很大的。建議明挖隧道頂部覆土厚度不超過4 m，若超過此值，明挖電纜隧道造價(jià)經(jīng)濟(jì)性較低。

其次，在施工上需盡量采用機(jī)械開挖方式，若受場(chǎng)地條件限制只能采用人工開挖方式時(shí)，建議明挖隧道頂部覆土厚度不超過2 m，若超過此值，明挖電纜隧道造價(jià)經(jīng)濟(jì)性較低。

最后，明挖電纜隧道開挖對(duì)地表的破壞面積較大，因此可能存在賠償。由于不同工程之間賠償情況差異較大，研究未做分析，僅對(duì)工程本體造價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)分析。在評(píng)估明挖電纜隧道造價(jià)經(jīng)濟(jì)性時(shí)，必須結(jié)合賠償情況，才能準(zhǔn)確地判斷明挖電纜隧道造價(jià)的經(jīng)濟(jì)性。

［1］ 聶敏，龔蕾.電力隧道工程造價(jià)控制的難點(diǎn)與應(yīng)對(duì)措施［J］.上海電力，2011（5）：413－418.

［2］ 張波，范桂欣，程立忠.小直徑盾構(gòu)電力隧道工程造價(jià)分析與控制［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2011（11）：232－237.

A Study on the Methods of Construction for Cable Tunnels and Corresponding Cost Schemes

LIAO Jiawen，LU Li，YAO Fan，JIA Chunyan
（Economics and Technology Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Company，Chongqing 401120，P.R.China）

Based on local geological condition，this paper studies the principles，characteristics，project quantities and cost indexes of different methods，analyzes the constitution of the indexes，introduces the key factors influencing the cost，draws a horizontal comparison，and presents scopes of application of different methods as well as optimization principles and cost control measures of the methods under different external conditions.

cable；cost；static investment

U455.4

A

1008-8032（2017）04-0026-05

2016－11－03

廖家文（1985－），工程師，主要從事輸變電工程造價(jià)管理。