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浅析综合管廊穿越高速公路的投资情况----以某综合管廊项目为例
马 越，王超范，李嘉琪
（华信众恒工程项目咨询有限公司，四川 成都 610040）
摘 要：以某三仓综合管廊项目为研究对象，运用案例分析法、对比法等综合研究方法，对采用不同方案穿越高速公路土建部分投资进行分析。结果表明：1.工作井的数量、埋深、结构形式会对综合管廊的投资影响较大，合理设置工作井的数量、优化设计工作井的结构形式、配筋率等可以有效控制投资；2.针对穿越高速公路、铁路、河流等重点段，在投资可控且对施工工期要求严格时，可考虑采用机械顶管施工；3.随着机械顶管工法的不断改良、发展，机械顶管将是未来城市管网工程施工的主要方式之一，需要造价咨询单位根据各项目不同的情况进行研究分析，加强数据积累，合理确定投资。
关键词：综合管廊；暗挖；机械顶管；投资
0 引言
综合管廊是集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道，不仅方便各种市政管线的维护和检修，同时可有效利用地下空间，节约城市用地，美化城市环境。近年来, 我国综合管廊建设还处于初级发展阶段，因地制宜合理确定管廊建设类型、规模和时序是保障综合管廊建设的基础。综合管廊为线性工程，现场实施条件复杂，存在穿越河流、沟渠、铁路、高速公路、桥梁等情况。因此，穿越重要建构筑物需作为影响管廊建设的重要节点, 对其进行方案比选研究，具有重要的意义。
1 项目背景
某综合管廊项目为三仓综合管廊，包含2个综合舱和1个高压电力舱，总长约750米，净空横断面尺寸为（3.0+2.4+3.6）米×3.2米。项目沿途多为基本农田，中途需穿越高速公路，穿越长度约100米。根据用地条件及现状情况限制，全段埋设深度为7.49米~28.41米，位于中风化泥质砂岩层及地下水位以下，综合判定围堰等级为IV级、V级；项目除起点及重点衔接段外，均采用暗挖法施工。下面以该项目为例，浅析综合管廊采用不同方案穿越高速公路的投资情况。
2 采用不同方案穿越高速公路土建部分的投资分析
根据《四川省高速公路及大件公路涉路工程技术指南》和高速公路产权单位意见，综合管廊的方案需满足以下条件：（1）综合管廊原则上应与公路垂直交叉(正交)，若因条件限制，最小交角不得小于60度；（2）采用分离式管廊穿越，并为高速公路扩容至双向十车道标准预留足够空间。
针对上述条件，穿越高速公路段综合管廊考虑了两种方案，分别为分舱暗挖及分舱机械顶管。
2.1 分舱暗挖
穿越高速公路段需要重点控制沉降，对暗挖工艺的开挖和支护有较高的要求，本段综合管廊采用分舱暗挖的形式，各仓净空尺寸分别为3米×4.7米、2.4米×4.4米、3.6米×5米。详见图1所示。
图1 暗挖分舱图
暗挖隧道的费用主要由洞身开挖、超前支护、初期支护、二次衬砌、防水等组成，各项费用情况如图2所示。
图2 暗挖隧道各分舱费用情况
由图2可以看出，暗挖隧道在围岩等级一致的情况下，净空尺寸越大，费用越高，超前支护、初期支护对投资费用的影响较大，但可以通过优化超前支护和初期支护的方式来控制投资。
2.2 分舱机械顶管
目前，国内机械顶管掘进工艺有泥水平衡式、土压平衡式、手掘式，针对不同的地质条件选择不同的顶管机械，顶管机械选择可参照表1所示。一般砾石、卵石地层选用具有破碎功能的顶管机械，中风化岩及其以上、饱和抗压强度>10MPa的岩层选用滚刀刀盘的顶管机械。因穿越高速公路段位于中风化泥质砂岩层、地下水位线下，项目选用泥水平衡式机械顶管进行施工。
表1 掘进工艺选择表
穿越高速公路段机械顶管的各舱顶管尺寸分别为DN4000、DN3000及DN4000，洞间距按≥1倍孔径控制。详见图3所示。
图3 顶管分舱图
机械顶管隧道的费用主要由管材、机械顶管、顶进触变泥浆减阻、顶进完成水泥砂浆置换等组成。目前四川省的机械顶管无相关适用定额，根据项目情况，通过对不同直径机械顶管的费用进行市场调查（详见表2所示），发现现阶段管材的费用占整个机械顶管的费用40%左右，而管材价格的主要受市场供应的影响。目前四川省生产大直径顶管的厂家较少，若需要采购，则需定制开模；若选择外省采购，管材价格因运输距离而不同。
表2 不同直径顶管的费用情况（单位：元/米）
综上，机械顶管隧道在围岩等级一致的情况下，顶管尺寸越大，费用越高。现阶段，管材对费用的影响最大，随着大直径机械顶管在四川广泛应用后，管材价格受市场供需调节。
2.3 工作井
根据地质条件、周边环境条件、管道埋深及直径、井的平面尺寸及埋深、经济指标及施工工期要求等因素，工作井可采用旋挖桩、喷锚逆作、钢板桩、地下连续墙等结构形式，平面形状可采用矩形、圆形、椭圆形、多边形等。
暗挖工法的工作井采用逆作圆形工作井，机械顶管工法的工作井采用旋挖桩矩形工作井，具体工作井费用分析详见表3所示。
表3 工作井单价分析
2.4 费用指标分析
通过对穿越高速公路段两种方案的投资进行分析（详见图4所示），在不考虑工作井的情况下，机械顶管工艺更加经济。但是机械顶管的顶进井最小长度上需符合顶管机长度、管节长度、千斤顶长度、后座等计算规定，最小宽度需符合管径外径、操作空间等计算规定；接收井的尺寸需要满足顶管机在井内拆除、起吊、足够的操作空间。因此，机械顶管工作井尺寸受约束更大，其投资较暗挖工艺工作井较高。两种方案投资相近，需结合实际情况、工期、施工顺序等因素进行综合判断选择。
图4 穿越高速公路段投资分析图
2.5 方案对比分析
综合管廊穿越高速公路段的两种方案的对比情况如表4所示。
表4 方案对比
综上，由于两个方案投资相近，且顶管方案施工周期短，安全性更高，及机械化施工技术成熟，所以本次最终确定采用顶管的方案横穿成高速公路。
3 结语
对项目投资进行分析、整理，项目土建部分投资情况如图5所示。同时，不同施工工艺、不同截面形式的各施工段指标如图6所示。
图5 综合管廊土建投资情况分析
图6 综合管廊各段土建投资分析图
通过上述分析，工作井的数量、埋深、结构形式会对综合管廊的投资影响较大；同时，类似项目工作井的投资比例可达到15%~30%，因此合理设置工作井的数量、优化设计工作井的结构形式、配筋率等可以有效控制投资。
虽然穿越高速公路段投资在整个项目的占比不大，但是，单项指标较大。针对穿越高速公路、铁路、河流等重点段，由于受场地限制，应结合实际地形、地质、项目工期等情况，综合考虑浅埋暗挖工艺及顶推工艺的优缺点，进行方案比选。在投资可控且对施工工期要求严格时，可考虑采用机械顶管施工。
虽然现阶段大直径机械顶管在四川省应用较少，但随着机械顶管工法的不断改良、发展，机械顶管将是未来城市管网工程施工的主要方式之一，需要造价咨询单位根据各项目不同的情况进行研究分析，加强数据积累，合理确定投资。
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