中铁十五局集团有限公司盾构施工可行性分析报告

3、盾构施工介绍

3.1 盾构工法发展历史

1818年，工程师布鲁诺尔最早提出了用盾构法建设隧道的设想，并在英国取得了专利；1825年，他第一次在伦敦泰晤河下用一个高6.8m、宽11.4m的矩形盾构修建隧道。经过18年施工，于1843年完成了全长458m的第一条盾构法隧道。随后德国、日本和墨西哥等国也相继在排污隧道、缆线管沟和地铁工程逐步使用各式各样的盾构机，使得盾构工法在地下工程中应用日臻成熟[1]。

进入19世纪后，国外一些大城市开始尝试用有掩体结构保护的挖掘设备开挖隧道，这就是盾构工法的雏形。随后，盾构工法的英国、法国、德国等土木工程师和劳动人民的智慧汗水中得到成长，先后建成英国伦敦Thames河底隧道、伦敦City South subsay工程、德国波林Spree road工程、Elb工程等[2]。在盾构逐步发展的一百多年期间，开挖掌子面的支撑形式由钢性支撑变为现在的压缩空气和泥浆、土体联合支撑，隧道衬砌形式也由最初的砖砌、铸铁衬砌成今天的钢筋混凝土管片衬砌。

3.2 盾构的分类与特点

从盾构机开始使用至今大致有200年的时间，盾构机经历了一个由简单到复杂、由单一到系统、由小断面到大断面和异形断面的过程。盾构的分类是与盾构选型设计相匹配的，盾构选型时要考虑的因素包括：岩土水文工程地质条件、场地条件（地面建筑物及地下管线）、隧道埋深及双线隧最小净距、地下水的发育程度、隧道断面大小和衬

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砌管片型式，隧道线路穿越地层的的岩土物理力学性质等。

盾构从不同角度进行分类见表1-1示：

表1-1 盾构分类一览表分类依据 断面大小 机械化程度 工作模式 平衡掌子面水（土）压力类型 断面形态 盾构分类 D＜3m小型盾构、3m＜D＜6m中型盾构、D＞6m大型盾构 手掘式（正反铲式）、半机械式（网格挤压式）、机械式 敞开式、半敞开式、封闭式 泥水加压式、泥水平衡式、土压平衡式 矩形盾构、马蹄形盾构、双圆盾构 3.3 盾构工法在我国的应用

盾构隧道引入中国始于20世纪60年代，从70年代开始用于上海软土地层的隧道开挖。我国的第一条盾构法隧道是建于1966年的上海打浦路隧道，全长2.7K m，外径为10m，打浦路隧道的成功修建打响了盾构工法在我国使用的第一枪。从1990年开始，广州、北京、天津、南京、武汉、成都、沈阳等城市相继使用盾构机修建城市轨道交通工程，盾构技术在国内众多城市得充分的肯定，因为城市的发展需要轨道交通，轨道交通的发展离不开盾构技术。

1997年，广州地铁一号线采用3台盾构机成功地修建了9Km的隧道，为后续的几条地铁线路建设提供了技术基础的信心支持。在2008年初开工的三号北延段11个区间隧工程中，共采用了20台土压平衡盾构，以“快速、连续、稳定”六字方针做为盾构掘进的指导思

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想，确保三号北延段在2009年底顺利贯通,为2010年广州亚运会前投入使用奠定了坚实的基础。

广州地铁一号线从1993年12月28日破土动工，16年来已开通一、二、三号线，五号线也即将在今年底投入运营，用盾构工法施工的隧道长度已达到116Km。2009年广州地铁在建的线路有：四号线、五号线、六号线、二\\八号线、三号线北延段、珠江新城旅客自动输送系统和广佛线等，七号线、九号线和十三号线也即将在今年底破土动工。在地下工程的施工中，大量采用了盾构工法，其中土压平衡盾构机占到90%以上，广州地铁在建项目使用盾构机情况见表1-2示：

表1-2 广州地铁在建项目使用盾构机一览表 线别 二、八号线 六号线 三号线北延段 广佛线 四号线北延

盾构法在国内地得到了较为成功的应用，该法施工对周围建筑及地面变形控制较好、施工速度快，施工环境好，且随着盾构机制造技术的成熟，盾构隧道的造价已接近甚至已低于矿山法隧道或明挖法隧道。

盾构工法不但在市政工程应用越来越广泛，而且在水利、煤炭也

使用盾构线路单线长度 20.2Km 7.6Km 45.4 Km 42.6Km 4.9Km 盾构机型式、数量 土压平衡8台 土压平衡6台 土压平衡20台 土压平衡12台 土压平衡2台 泥水加压2台 泥水加压2台 泥水加压4台 泥水加压2台 0 22

相应发展，如唐山曹妃甸综合管廊工程、神华新疆煤矿开采工程等。

4、常规盾构施工成本及经营活动分析

参考公司所作的市场分析及昆明隧道盾构工程的中标价格,中标价与盾构施工难度、施工地质情况、施工场地周围的具体环境等因素密切相关,按盾构法施工的隧道,目前,1台盾构机施工,平均每米单价约为3.5～4.2万元。本次评估充分考虑国家政策导向、市场需求及竞争等综合因素,以目前平均市场价格作为基数,即施工每米单价为3.85万元。盾构机理论寿命为10公里。

4.1 总成本费用

本项目成本由人工费、材料费、机械使用费、其他直接费和间接费(含管理费)等五项构成。

1、人工费

盾构施工属于高技术含量工作,所需直接人工少,人工费较一般工程施工低得多。根据对城交公司最近地铁盾构施工投标单价和昆明地铁中标单价的分析,小松盾构购置项目可行性研究报告盾构法施工项目的人工费占施工产值的比重在7～10%之间。经过几年的地铁工程施工的实践和经验积累,在地铁工程施工方面的效率得到不断提高,加上较多采用高新技术设备,人工费已呈现一定程度的下降趋势。按人工费以3200元每米来测算人工费。

2、材料费

材料费与工程施工量成正比关系,不同工程的材料费所占比重有

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