城市地下综合管廊常用施工工法造价分析与设计优化

城市地下综合管廊常用施工工法造价分析与设计优化

张子木

  中铁上海工程局集团有限公司 邮编：200000

摘要：城市地下综合管廊是一种现代化、集约化的城市基础设施，它能够高效利用地下空间，减少城市道路的重复开挖和维修，提高地下管线的规范化和有序性，方便维护与管理，是未来城市管线铺设的发展方向。近几年，我国相继颁布了一系列的政策，在政策和资金上给予了很大的扶持。但其工程造价较常规铺设方法高4-6倍，成本高是影响其发展的重要原因，也是工程决策者关心的焦点。

关键词：城市地下综合管廊；造价分析；设计优化；

从目前国内外普遍采用的几种方法入手，对影响其成本的关键要素进行了剖析，并对其进行了优化，从而实现了对其进行合理的成本管理，以及实现了对其成本的有效控制，并对其进行了优化。我国目前的市政基础设施建设投入主要由工程费用、其他建设费用（包括建设用地费）、预备费和建设用地费等几部分组成。项目线位已基本给定，难以减少用地成本，而在设计过程中，通过对项目进行优化以减少项目成本，是对其进行造价管理的关键所在。

一、城市地下综合管廊工程的概述

1. 综合管廊概念。在城市综合管廊的施工中，能够将各相关的管线连接起来，并进行统一的铺设和管理，使得多条城市管网组成一个管线综合体，这对设计、施工和运营管理工作提出了更高的要求。

2.建设难点分析。通过对项目建设中的重点和难点进行分析，并事先进行施工方案的比较，选择最佳的方案，这样可以最大限度地降低成本，提高效益，实现对这个项目的建设成本进行控制。如在软土地区进行抗拔、补强等工程中，必须采用水泥土搅拌桩来构建网状桩系统。针对地下管线埋深大、桩长多为21-30米的特厚钢板桩，为增强其承载力，而受限于地表交通和通讯条件，采用半幅路面围挡进行开挖，工期压力大。

二、地下综合管廊施工工法造价与设计难点分析

在设计过程中，这是由于一个科学的建设计划能够将工程经济性和工程工艺有机地融合在一起，从而实现对其成本的有效控制。

1.建设单位与设计单位及业主应加强沟通，充分掌握业主对市政管道的预算情况，功能需求，设计规范。由于这是一项全新的技术，目前还没有一个精确的参照基准，因此，本项目的造价只能由业主、造价、设计人员根据已经建成的其它沟道工程的造价来估算。

2.省级地方政府应根据当地经济状况，确定该项目的作用和施工规范，对其进行控制。在此基础上，对各方案进行全面的对比、优选，召开专题讨论会进行深入的探讨，以保证方案的合理性和经济性。

3.甲方要与项目成本管理单位紧密合作，确保图纸的合理完整，重视弱电、水电、暖通等相关的项目，根据合同约定的费用限额进行施工，并确保施工的质量，对由于施工过程中出现的各类原因导致的设计变更进行有效的管理，从而对整个项目的成本进行有效的控制。

三、案例分析

1.项目概述。某城市的地下综合管廊工程，总长度为18302米，包括明掘式和隧道式，共计8250米。其中，明掘式管廊由两舱式管廊、三舱式管廊和四舱式管廊组成；该复合管道截面 D为6米，直径为5.4米。在此基础上，进行了前期的方案比选，项目投资为243986万。

2.成本分析。(1)综合成本指数的研究。综合成本指数的研究重点是对每一段的长度造价指标、断面造价指标、土建造价指标和设备安装费用指标的比重进行了分析。各种类型的工程造价如表1所示。

表1总体造价指标分析表

根据表1中的资料和发展趋势，可以得到如下结果：1）长度造价指标86323元/m~168879元/m，断面造价指标3395元/m2~5232元/m2，指标趋势为断面面积越大，断面造价指标越小，但断面3、6、9不符合此趋势；2)建筑成本占到了81.24%—88.65%的比重，以及11.35%—18.76%的设备安装成本；3)基建成本占比高，其中三个部分的成本指数与发展趋势不符，这将成为下一阶段项目成本的主要研究方向。对表1中的资料进行了统计，得到了如下结果：①双区间隧道施工成本目标为124779元/m、169978元/m，断面造价指标分别为5451元/m2、7426元/m2，尽管断面相同，但B线指标超过A线指标36%；②双区间隧道施工A线土建成本占总成本的85.69%，设备安装成本占总成本的14.31%；B线土建成本占总成本的87.27%，设备安装成本占总成本的12.73%；③建筑成本比重大，同一截面的成本指数有很大差别，这将成为下一阶段项目成本的研究热点。(2)分部分项目成本指数的研究。分项指数分析则是对土建工程中各个子项目的成本指数和所占比重进行了研究，确定了对项目总投入有较大影响的项目，并对其进行了分析，为项目的最优方案提供了指导。选择一种具有代表性的2舱管廊、3舱管廊、4舱管廊的一种截面形式和A段和B段的盾构通道进行成本计算。经过对明掘式综合管廊进行了分析，可以得到以下结论：1）在地下管线中，土方占到了7.92%~10.31%。2)支护结构占18.58%-30.6%，支护形式和止水措施对成本的影响最大；3)基础处理占1.07%—7.41%，对施工成本的影响最大的是地质条件和地基处理方法；4)33.74％-39.7％为地下管线的主体结构，其成本的高低是混凝土用量和配箍率等；5)其它项目包括防水工程、电缆套管和交通疏导等，占到20.77%~32.72%，对工程成本的影响最大的是管廊线位和现状施工条件。分析结果表明：盾构井（包括始发井、起吊井、过站井）的施工成本分别为45838元/m、81050元/m，比例分别为42.87％、54.64％，导致长度造价指标差异的主要原因是：①与管廊入线位置、现场施工条件、附属构筑物设置要求等有关；②盾构区间及内部改造长度造价指标分别为61085元/m、67284元/m，占总成本指数的57.13%，工程成本指数处于稳定状态，出现这种情况的主要是由于单趟施工进尺造成的。(3)总结成本。根据以上研究结果，1）对明挖法综合管廊断面成本指数的影响最大的是土建部分，其中土方、支护、管廊主体结构和其它工程的成本占比较大，鉴于管廊长度、断面、基本线位及现场条件已确定，管廊主体结构及其他工程可优化空间不大，因此，可将土方工程、支护工程作为设计优化的重点，其他子项工程在条件允许时适当优化；2)对地下隧道成本指数的影响最大的是地下区间的数目和地下的单价，地下隧道的布局和支撑可以成为地下隧道的最优方案。

3.最佳的设计。项目的最优方案要符合下列要求：确保项目规模、功能和规范；确保工程质量和工程建设的安全性；在不改变总体建设周期的前提下，通过对各分项工程进行优化，从而减少工程造价。(1)以4舱管廊为实例，对明挖式综合管廊的结构进行了优化设计。1)根据现场施工条件、行车荷载及管廊结构强度、结构抗浮和管道穿越要求、提升逃生通风隔层的高度等因素，对管廊线位、竖向标高进行合理的调整，将管廊的覆土厚度从4.67 m调整到4.32 m，管廊覆土厚度不仅影响管廊土方量，对沟槽支护形式及结构厚度也有影响；2)考虑到防水及模板施工的工作面，基坑开挖时，基坑开挖深度一般为基坑开挖深度+2米，在进行了最优方案后，基坑开挖深度为+1.6米，可以达到基坑开挖的需要；3)原有基坑开挖边坡+土钉支护218 m，拉森钢板桩395 m,SMW人工挖孔桩326 m，钻孔灌注桩551 m，经结构分析，在确保施工安全的前提下，对基坑开挖面进行开挖边坡加锚杆218 m，拉森钢板桩492 m,SMW人工挖孔桩312 m，钻孔灌注桩468 m；采用1:1的边坡计算方法，将边坡系数按1:1的比例进行了优化，达到了上、下两个边坡的1:0.75；在某些路段减小了钢撑杆的排数及间隔；4)对某些路段的基础处理，将原格栅布局改成了“梅花”布局；5)在某些路段，对地下管线进行了主体结构的改造。(2)基于盾构机的城市轨道交通综合沟系统的结构参数的优选。①对地下区间进行了优化，将地下B线的地下区间从7个改为6个；②采用“地连壁+内支撑+灌注桩+内支撑”的组合结构，部分区间按实际情况进行开挖1.5 m后进行支护，以减小支护工作量；并对内部支撑的设置进行了优化。(3)研究结构的最优效应。通过对四段式管道的设计与优选，可节约23660m3的土方、喷射混凝土及土钉支护409平方米、拉森钢板桩97 m、SMW工法支护减少14m，灌注桩支护减少83m，水泥搅拌桩23731 m、钢筋砼减少721m3，合计减少工程费用1335万元。共计降低工程成本1335万元。通过对地下A线的结构进行了优化，灌注桩减少2092m3，地下连续墙减少1908m3，钢支撑减少368t和6058m3的土方开挖量，共计节约了1851万元。通过对地下B线隧道的设计进行了优选，减少1座过站井（对应降低了设备的安装成本），节约了1672m3的钻孔桩、1420m3的防渗墙、332 t的钢架支架和5036m3的土方，总计节约了3959万元。所有的明沟和深沟都按照以上各点进行了优选，总体方案的优化结果如表2所示。

表2项目整体设计优化效果表

通过对地下管廊的设计进行了优化，使地下管廊的造价从127981万降到了120884万，降低了建设成本7097万，降低了5.55%；隧道施工成本从116005万调整为110196万，降低了5809万，降幅5.01%；总造价从243986万调整到231080万，降低了12906万，降低了5.29%。

总之，由于其具有工期长、单笔投入大等特点，在设计阶段，对管线的成本进行了分析，确定了对管线项目的投入特别是费用的主要影响，在保证项目规模、功能、质量、安全和工期的前提下，对项目的设计进行了最优的设计，减少了项目的投资，可以从根源上节省一笔巨大的建设经费，对于减轻财政开支，减少入廊管线单位分摊成本，推动管线入廊，提升项目的经济效益具有重大的现实意义。

参考文献：

[1]任志勇.影响城市地下综合管廊工程造价的因素分析.2021.

[2]钟涛，浅谈城市地下综合管廊常用施工工法造价分析与设计优化.2022.