高速公路隧道造价控制措施研究.pdf

工程管理及其他Aug.2023年8 月Shanxi Science&Technology of TransportationNo.4第4 期（总第2 8 3 期）山西交通科技高速公路隧道造价控制措施研究冯爱民（山西省公路局长治分局，山西长治046000)摘要：随着高速公路建设重心逐渐向山区转移，隧道工程造价对控制整个高速公路工程建设成本影响重大。依托某高速公路工程建设，统计分析了全线2 8 km隧道工程围岩等级和相应设计支护参数对应的隧道延米单价，指出隧道工程建设单价的主要控制因素分别为隧道围岩分级、弃渣占地和弃渣综合利用，并提出“立体式”判定围岩等级、细化支护参数、综合利用弃渣等合理化建议及措施，以期达到节约造价、实现绿色低碳、安全环保高速公路工程建设的目的。关键词：隧道工程；造价控制；围岩分级；支护参数；弃渣利用中图分类号：U452.12文献标识码：A文章编号：1 0 0 6-3 52 8（2 0 2 3）0 4-0 1 50-0 4Study on Control Measuresessway Tunnel CostFENGAimin(Changzhi Branch of Shanxi Provincial Highway Bureau,Changzhi,Shanxi 046000,China)Abstract:As the focus of the expressway construction gradually shifts to mountainous areas,the tunnelconstruction cost greatly influences the control of the entire expressway construction cost.Based on the28-kilometer-long tunnel construction of an expressway,this paper counted and analyzed the unit price of thetunnel length meter corresponding to the surrounding rock classification and the designed support parameter,and indicated that the main controlling factors of the unit price of the tunnel construction were the tunnelsurrounding rock classification,occupied area of the waste slag,and comprehensive waste slag utilization.Reasonable suggestions and measures such as three-dimensional classification of surrounding rock,refinement of support parameters,and comprehensive utilization of waste slag were proposed to save cost andrealize the expressway construction with green,low-carbon,safe,and environmental protection.Key words:tunneling;cost control;surrounding rock classification;support parameter;waste slagutilization0引言截至2 0 2 1 年底，全国公路总里程突破52 8 万km，公路隧道2 3 2 6 8 处，长度2 4 6 9.8 9 万延米。其中特长隧道1 59 9 处，长度7 1 7.0 8 万延米；长隧道6 2 1 1 处，长度1 0 8 4.4 3 万延米。尤其是2 0 2 0 年后开工的高速公路项目，大部分位于山区，桥隧比例较高，其中隧道占比较高的甚至达到50%以上。隧道工程施工难度大，安全措施要求高，单公里造价远高于一般路基，因此合理控制隧道造价，对节省高速公路建设成本非常重要 1-2 O动态确定隧道围岩等级，细化支护参数，综合利用弃渣，均为控制隧道工程造价的有效手段。本文通过对近年建设的高速公路隧道工程进行造价统计分析，详细计算各类围岩条件下的隧道延米单价，提出“立体式”划分围岩等级及支护参数，在坚持动态调整、实事求是的原则，以及确保安全的前提下，细化支护参数，增加加强型支护参数的过渡方案，并将山区岩石段弃渣参与土石方调配填筑路基，或加工成块、片石、碎石等地材加以综合利用，在减少对环境影响和破坏的同时，还体现了绿色低碳的公路设计理念，取得了较好的应用效果，可为今后公路隧道工程设计提供借鉴。收稿日期：2 0 2 3-0 3-1 9；修回日期：2 0 2 3-0 8-1 4作者简介：冯爱民（1 9 7 0 一），男，山西高平人，高级工程师，1 9 9 3 年毕业于太原工业大学公路与城市道路工程专业。151冯爱民道造价控制措施研究2023年第4 期1常用高速公路围岩分类及单价分析某高速公路全线采用双向四车道标准建设，重丘区段设计速度为1 0 0 km/h，山岭区段设计速度为8 0 km/h，沿线共1 1 座隧道。其中包含由9 个隧道构成的螺旋隧道群，隧道全长达到了2 0 km以上，为该项目建设重点工程，对项目建设成本控制影响极大。1.1隧道围岩划分及支护设计方案隧道工程一般分为进、出洞口、洞身掘进、支护衬砌、防排水、路面、横通道和通风照明等工程设施。而围岩划分主要是根据地质纵断面、岩体完整性系数K，、岩石单轴饱和抗压强度R。、岩体基本质量指标修正值BQ、岩体走向及岩体总波速V等 3 ,常划分为I V级，对应不同工况某高速公路共采用了1 2 种支护设计方案如表1 所示表1隧道衬砌支护参数统计表初期支护序号二次预留变衬砌类型试用条件锚杆钢筋网喷混凝土钢支撑衬砌形量/cm60 cm C301F-M洞口明洞段钢筋混凝土V级土质围岩洞口段、偏D25中空注浆锚杆L=3.0m$6C25喷射混凝土20a工字钢50cmC302F-V-A15压严重的V级岩质围岩（环）1 0 0 x60（纵）,2 5根15x15cm厚2 6 cm60cm钢筋混凝土V级围岩岩质洞口段和D25中空注浆锚杆L=3.0m$6C25喷射混凝土18工字钢50cm C303F-V-B12浅埋段（环）1 0 0 6 0（纵），2 5根15x15 cm厚2 4 cm60 cm钢筋混凝土22砂浆锚杆L=3.0m（环）$6C25喷射混凝土18工字钢45cmC304F-V-CV级围岩深埋段10120 x80（纵）,2 1 根15x15cm厚2 4 cm80cm钢筋混凝土IV级土质围岩洞口段偏压严重的IV级岩质围22砂浆锚杆L=3.0m（环）$6C25喷射混凝土18工字钢45cmC305F-IV-A10岩段、IV级围岩断层破120 x80（纵）,2 1 根20 x20cm厚2 4 cm80 cm钢筋混凝土碎带IV级围岩岩质洞口段、22砂浆锚杆L=2.5m（环）$6C25喷射混凝土16工字钢45 cm C306F-IV-B10洞身浅埋偏压段12080（纵）,2 1 根20 x20cm厚2 2 cm80 cm钢筋混凝土22砂浆锚杆L=2.5m（环）$6C25喷射混凝土14格栅，间距40 cm C30素7F-IV-CIV级围岩段深埋软岩段7120 x100(纵）,2 1 根20 x20 cm厚2 0 cm100 cm混凝土IV级围岩段深埋硬岩段22砂浆锚杆L=2.5m(环)$6C25喷射混凝土14格栅，间距40cmC30素8F-IV-D7（无仰拱）120100(纵）,2 1 根20 x20cm厚2 0 cm(拱、墙）100cm混凝土$635cmC30素22砂浆锚杆L=2.5m（环）C25喷射混凝土9F-II级围岩正常段20 x20 cm混凝土（拱、4120120（纵）,1 5根厚1 0 cm拱、墙）（局部）墙）$632cmC30素界于级、级围岩C25喷射混凝土10F-加强22砂浆锚杆L=2.5m（个别）20 x20 cm混凝土（拱、4之间厚8 cm(拱、墙）（局部）墙）30cmC30素C25喷射混凝土11F-I级围岩正常段22砂浆锚杆L=2.5m（局部）混凝土（拱、4厚6 cm(拱、墙）墙）1.21.6cm厚12F-B棚洞段混凝土拱架钢化玻璃板1.2围岩级别支护清单价及差价分析1.2.1超前探测确定围岩级别地质雷达短距离探测可以预报掌子面前方围岩有无破碎岩层，有无富水岩层，有无突水、突泥的可能，前方断层破碎带及其含水性，其原理图见图1。数据存储控制器数据显示发射线圈接收线圈直达波地面发射脉冲土层地埋物能量折射能量损失岩层图1地质雷达短距离探测原理图如该段围岩原级别为IV2级，根据雷达波形显示电磁波同相轴较为连续，波形较为杂乱，幅值较强；推测该段围岩：岩体较破碎，节理裂隙较发育，裂隙间泥质填充，围岩稳定性较差，拱顶易发生掉块等不良地质情况；需调整围岩级别为IV1级，根据围岩级别进行相应的支护参数动态调整。1.2.2支护清单价及差价分析统计分析某高速公路不同宽度的隧道每延米预算价得出单价与宽度的关系。行车速度8 0 km/h，宽度1 0.2 5m的隧道平均延米单价4 8 1 8 0 元；行车速度1 0 0 km/h，宽度1 1.0 m，增加0.75m，延米造价57 1 8 0 元，增加2 0%；而某隧道位于互通附近，短隧道、半径小，设计隧道宽度与路基同宽12.5m，增加2.2 5m，延米单价9 0 1 4 5元，同一围岩情况下费用增加了6 0%。从该项目造价分析来看，宽度每口儿印上仕贝。1522023年第4 期山西交通科技增加0.7 5m，费用增加2 0%，2.2 5m增加6 0%。全线各隧道围岩延米单洞造价统计分析结果如表2所示。表2隧道围岩延米单价汇总表单位：元主洞V级主洞IV级-1 加强级级遮光棚明洞(V)备注说明类别F-V-AF-V-BF-V-CF-IV-AF-IV-BF-IV-CF-IV-D内插F-IIF-IF-M不含路面某时速8 0 km/h6192055 1074199741893 388052827822.7652022015 66913031904432200隧道宽1 0.2 5m高陵时速8 0 km/h53.00048000290002400024.00021 00018 00013000880031000隧道宽1 0.2 5m某时速1 0 0 km/h6592859557449164491641639 307352542121092167631426135000隧道宽1 1 m综合平均延米价639245588844.97143 40436482 276712406220.7711681113431892232733支护级差价80361091715676923 88113 6093291396033804.509级平均价549283292518 79113431982232733级差价22.003141145.3604.509注不今机电路面工程费从表2 可以看出隧道各围岩等级支护单价中遮光棚为1.0 万元，级围岩为1.3 万元，级围岩为1.9 万元，IV级围岩为3.3 万元，V级围岩为5.5万元，经分析预算价与清单价围岩价差在1.6 万元 1.9 万元之间。从围岩等级单价差中得到：V级比IV级高2.2 万元，IV级比级高1.4 万元，级比级高53 6 0 元，级比棚洞高4 50 9 元，明洞和IV级围岩价格相同均为3.3 万元。同一级的A/B级支护参数造价差7 0 0 0 元 8 0 0 0 元左右，B/C差值9 0 0 0 元 1 1 0 0 0 元左右，IV级C/D差价在3300元 3 50 0 元，/级差价在3 3 0 0 元 3 50 0 元左右。随着围岩等级的增加，延米单价增长幅度呈逐渐增大趋势。1.3数据统计分析结果a)分析某高速全线的隧道数据后发现，因设计速度不同引起的宽度变化，延米单价呈线性增长规律。以1 0.2 5m宽为基数，每增加0.7 5m，费用增加2 0%，增加2.2 5m（3 x 0.7 5m）与路基同宽，费用增加6 0%。b)隧道增加-1 加强段支护，补充围岩过渡段，比IV级围岩每延米可节省费用4 0 0 0 元。c）设6.0 m宽辅助通道，每处延米造价在5万元左右。d)隧道群之间距离小于1 0 0 m时，路基可增设遮光棚连接，延米造价增加约9 0 0 0 元，但能起到遮风挡雨防眩等效果，保证高速后期运营安全。e)有溶洞的横岭隧道费用单价比其他隧道需增加10%的费用。f)慎用连拱隧道，造价高，延米造价6.0 万元 8.0 万元左右，对围岩强度大于水泥混凝土强度的情况可按小净距隧道方案进行设计和施工。2控制隧道造价主要因素目前隧道造价较高，主要因素表现在对地质围岩等级的判定、弃渣的调配和石渣的综合应用等几个方面2.1地质围岩等级的判定隧道地质围岩类别划分是影响隧道造价的主要因素。从单洞延米预算价统计表来看，级围岩2.2 万元，IV级4.2 万元，V级达6.2 万元，级差造价2 万元左右。说明围岩等级决定隧道造价。对于设计隧道与路基开挖方案，不是简单的路基高度、土石方工程量的比较，重点是围岩地质的好坏和造价综合分析比较。在选线阶段，要尽量避开地质差的地段，即使无法避开，慎用隧道方案，改用其他方案通过。采用动态设计、动态施工是隧道施工遵守的基本原则。勘测设计，物探、钻探都是点代线、线代面初步判定，是预计值、预算价，只有开挖后根据实测强度、裂隙、收敛变形及渗水大小、夹层等数据，结合超前预报，建立“立体式 地质（掌子面加超前形成立体）准确判定围岩等级，动态调整，细化围岩等级，增设IV-D无仰拱支护和级加强支护，特别是隧道仰拱的设置，必须根据底部围岩实测强度来确定是否设置。坚持客观实际，动态调整，做到科学合理，建设放心工程。2.2隧道几何尺寸选定长度、埋深、尤其是宽度是直接影响工程造价的主要因素。从统计数据分析看，隧道洞口及浅埋段，围岩相对较差，土质隧道尽量以路堑开挖方案。1 0 m延米基价4 6 0 0 0 元；增加1 m后1 1 m宽时造价增加1 1 50 0 元，增加后每延米造价57 50 0 元；宽度1 2.5m，增加2.52.54600=28750元，增加后大约每延米7 50 0 0 元。合理确定隧道几何尺寸，是控制隧道造价的第二个主要因素。2.3综合应用石渣有效控制隧道造价科学合理的施工工期，将隧道开挖土石方综合利用，参与土石方调配，对石质隧道弃渣还可加工成碎石，应用到路面、桥梁构造物和防排水砌体工程，可有效控制隧道工程造价 4-5常规的设计，因工期长，隧道施工的特殊性，隧道与路基土石方、桥梁工程不同步，隧道工程作为单独的项目独立设计，单独实施，这就造成隧道开挖必须增设153冯爱民高速公路隧道造价控制措施研究2023年第4 期弃渣场地，而桥涵构造物等混凝土用碎石还需另行开采加工或购买，与高填方路基还需借土填筑，造成土石方调配、碎石、片、块石等地采材料的重复计算。现在不同，大型的机械化专业，施工大标段，施工总承包，科学地施工组织计划，隧道弃渣完全可综合利用，减少弃土占地，大大节省工程造价，更有利于实现绿色低碳环保工程。该项目为了消化大量的隧道弃渣，调整传统的各专业开工进度，将隧道先开工，路基、桥梁等在隧道进行到一定程度后再开工。这样可以将山区岩石段隧道施工弃渣加工成块、片石、碎石等地材，用作排水、防护砌体和混凝土工程中，通过综合利用，少弃多用，在降低工程建设成本的同时，还可有效减少对环境影响和破坏，体现绿色低碳高速公路工程建设理念。3隧道工程节省造价要点分析3.1量化围岩的等级造价分析从表2 分析看围岩支护延米价差一般在3 0 0 0 元10000元之间，细化量化围岩等级，按1 km计算，降低一个等级即可节约费用，平均单洞6 50 万元左右，高速公路双洞1 3 0 0 余万元3.2弃渣综合利用造价分析a)弃渣占地节省费用分析，按1 km隧道计算，一般隧道宽度1 0.2 5 1 1.0 m，平均一个断面1 0 0 m弃渣。1km长的高速公路隧道单洞约1 1 万m弃渣量；而1 km长的高速公路双洞弃渣量达到2 3 万m之多。除去（石质围岩）隧道混凝土自身用1 5%的碎石约4 万m外，剩余19万m弃渣需占地（6 m高堆弃）为3.1 6 万m，计约占地50余亩，仅临时占地费用需50 万元，加上每公里运费和弃渣场防护等费用，仅弃渣费用就多增加1 0 0 万元。b)将弃渣一半用于填筑路基，另一半用于碎石加工，填筑路基费用可节省1 9/2（万m）2 0（每平方米2 0元）=1 9 0 万元；加工碎石利用可节约费用1 9/2（万m）50（每平方米50 元）=4 7 5万元；累计可节约6 6 5万元左右。考虑扣除部分协调费，每公里造价至少可节省费用在8 0 0 万元左右。4丝结论通过对某高速公路全线隧道造价统计分析，细化计算各围岩类别支护参数延米造价、基本单价和级差数，可以看到控制隧道造价的3 个主要因素，即隧道围岩分级、弃渣占地和弃渣综合利用。a)实行动态设计调整围岩等级，建立立体式准确判定围岩等级，细化支护参数，科学组织，综合利用弃渣，每公里可节约隧道造价的1 5%左右。b）综合调配隧道洞渣并加以利用，不仅节约工程造价，还减少了弃渣占地，降低了对自然植被的侵占和破坏，真正实现建设绿色环保低碳的高速公路。参考文献：1】张诚.对于现行公路隧道工程定额的思考和建议 J.山西交通科技，2 0 1 4(3):57-58,6 8.2中国公路学报编辑部.中国交通隧道工程学术研究综述2022J.中国公路学报，2 0 2 2,3 5（4）：1-4 0.3招商局重庆交通科研设计院有限公司.公路隧道设计规范第一册土建工程：JTG3370.1一2 0 1 8 S.北京：人民交通出版社股份有限公司，2 0 1 9.4黄法礼，李化建，王振，等.隧道洞渣建筑材料资源化应用研究现状与存在问题分析 J.中国铁路，2 0 1 9（8）：1 4-1 8.5 吴志俊，田瑞芳，赵秀文，等.隧道弃渣在忻阜高速公路中的综合应用 J.公路交通科技（应用技术版），2 0 1 1，7（4）：1 1-1 2.