城市轨道交通地下工程造价影响因素探析.pdf

近年来，我国城市轨道交通建设取得了快速发展，但持续升高的工程投资给各级政府带来了沉重的财政压力，在一定程度上制约了城市轨道交通的可持续发展1；因此对轨道交通建设投资控制的研究具有重要意义。当前国内对轨道交通投资控制研究更多是从单一因素进行分析，本文将轨道交通线路作为一个系统，从宏观因素和微观因素两个层面分析造价影响因素内在逻辑，形成一套造价控制方面比较系统的投资指标控制参考体系。1 投资涵盖内容及控制要素轨道交通（地铁）是由多系统构成的城市大型基础设施，涵盖了土建系统（车站、区间、轨道等）、设备安装系统（通信、信号、供电、给排水等）及车辆等十余个子系统，涉及造价子目繁多，投资体系全面而复杂。以天津地铁8号线、大连地铁4号线和沈阳地铁6号线为例，由车站、区间构成的土建系统造价在地铁全线路中投资占比最高，为35%40%，平均35.99%；其次为机电工程费，为23%26%，平均23.28%；再次是前期工程费，为10%25%，平均16.01%；其他费用平均为8.11%，预备费用约为4%，车辆购置费及建设城市轨道交通地下工程造价影响因素探析樊颖，孙太朋（天津市政工程设计研究总院有限公司，天津 300392）Influencing Factors of Urban Rail Transit Underground Engineering CostFAN Ying，SUN Taipeng（Tianjin Municipal Engineering Design&Research Institute Co.Ltd.，Tianjin 300392，China）【Abstract】：The paper makes a statistical analysis of the cost indicators of rail transit projects in different cities，summarizes the total cost composition and main cost components of rail transit lines，points out the key points that needto be paid attention to when optimizing rail transit project investment cost，and analyzed the main influencingfactors of the cost level of urban rail transit underground projects from the macro and micro levels，focusing onidentifying the internal logical relationship between different factors and project cost levels.【Key words】：rail transit；cost；engineering investment【摘要】：对不同城市轨道交通工程造价指标进行统计分析，归纳总结轨道交通线路的总成本构成和主要成本组成部分，指出优化轨道交通项目投资需着重关注的费用；从宏观和微观两个层面分析了城市轨道交通地下工程造价水平的主要影响因素，重点识别了不同因素与工程造价水平的内在逻辑关系。【关键词】：轨道交通；造价；成本；工程投资【中图分类号】：U251.1【文献标志码】：C【文章编号】：1008-3197（2023）05-44-04【DOI编码】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.05.011收稿日期：2022-02-20作者简介：樊颖（1972-），女，天津市人，高级工程师，从事工程技术经济研究管理工作。天津建设科技Tianjin Construction Science and Technology第33卷 第5期2023年10月市政工程Municipal Engineering44期贷款利息各占约12%15%，平均12.45%。见表1。2 造价水平宏观影响因素土建（车站、区间）费用、设备安装（机电）费用和前期费用（征拆、管线切改等）是轨道交通（地铁）投资控制的主要部分，这些费用受地质条件、周边环境、建设标准及方案、定额水平等因素影响。2.1 地质条件及周边环境地质条件和环境决定了车站的技术特征（埋深、大小、形式和层高等）、区间的工法选择、风险源处置措施。以天津为例，作为典型的软土地区，软土层、砂（粉）性土层及高地下水位是主要地质特征，为了保证基坑的稳定性，车站主体一般选用地下连续墙等稳定性好、止水性强的围护结构形式2，因此天津地区围护结构占车站投资比例约为30%；而大连、乌鲁木齐地区围护结构一般选用钻孔桩且不设止水帷幕，其围护结构投资占比为20%。2.2 建设（设计）标准轨道交通所处城市区位是建设标准设定的重要条件；同时随着经济水平提高和经济社会发展，轨道交通智慧化和设备先进性也在不断提高，提高标准对乘车体验、舒适性及节能的效果也愈发明显。作为轨道交通线路的宏观指标，建设标准的高低是影响轨道交通投资最显著因素。2.3 建设规划及线路走向轨道交通建设规划涉及的地铁线路建设次序及走向对建设投资影响巨大。一般市区段由于人口密度大，住宅、社区、商业相对集中，平均站间距相对较小，线路经济指标相对较高，同时市区段有大量拆迁和管线切改等前期工程内容，投资也较高；郊区段则反之，站间距可以相对加大，征拆投资也相对市区段便宜。因此地铁线路市区段及郊区段所占比重对线路经济指标影响最为直接；另一方面随着城市轨道交通线路织密，后续线路建设因埋深不断加大，换乘站越来越多，也会导致线路经济指标逐步升高。2.4 土建工程方案由于土建工程占轨道交通投资比重较大，为35%左右；因此土建工程方案选择对轨道交通投资影响举足轻重。以天津地铁6号线二期工程天津大学北洋园校区站为例，比选方案为地下两层站和地下一层站；从投资因素进行比选，方案土建造价高、前期占地费用少；方案土建造价低、前期费用相对多。综合土建及前期费用只考虑该车站方案，方案更优；但是考虑对区间工程影响，方案区间埋深较浅，导致靠近车站两侧区间区段需采用顶管法，投资大幅增加；因此，选用方案地下两层站才为最优解。从上述案例可以看出，从全线的角度对土建方案进行比选对节约轨道交通投资具有重要作用。2.5 机电工程设备机电设备安装工程投资占轨道交通全线总投资比重约 12%，也是投资中重要组成部分。对通信系统、FAS及BAS系统、通风系统等多个机电系统进行设备合理选型，对节约建设投资也有一定积极作用。2.6 列车车型选择及编组一般根据轨道交通线路走向，高峰时断面客流，结合运营时行车间隔等因素来确定列车车型及编组数量，车型影响区间断面尺寸，编组影响车站长度规工程及费用名称车站区间轨道通信信号供电综合监控火灾自动报警、环境与设备监控安防与门禁通风、空调与供暖给水与排水、消防自动售检票站内客运设备、站台门运营控制中心车辆基地人防既有线改造前期工程费其他基本建设费用预备费专项费用大连地铁4号线21.4812.912.321.791.675.970.350.910.351.060.820.771.471.337.180.5613.788.734.1712.38沈阳地铁6号线20.2117.183.072.201.976.860.410.750.361.170.900.731.830.085.370.429.787.984.0514.68天津地铁8号线24.8211.382.031.221.184.960.250.430.301.280.660.481.310.102.480.410.1024.487.614.2610.26表1轨道交通各系统投资权重%樊颖，等：城市轨道交通地下工程造价影响因素探析第33卷 第5期市政工程Municipal Engineering45模，进而影响轨道交通线路长度经济指标。2.7 各地城市轨道交通计价水平不同城市轨道交通概预算编制选用的定额、取费和价格信息对投资结果也有较大影响。同样的设计方案在不同城市进行定额组价，结果有时差异较大；这主要是受当地建设单位管理水平和施工企业平均先进水平的影响。随着市场化不断扩大，城市区域间建设管理技术水平正在逐步缩小。2.8 小结通过各地轨道交通投资指标对比，发现车辆编组及车型、平均站间距、平均车站面积、前期工程费对线路的正线指标影响显著。车辆编组对车站规模和区间断面大小影响较大，对投资影响为正相关；平均站间距越小，正线指标越大，一般轨道交通市区段站间距比郊区段平均站间距小，所以当线路市区段占比越高正线指标也就越大。此外，车站的平均埋深对正线公里指标也有一定影响，一般随着城市轨道线网越来越密，后续线路换乘站等非标准站增多，车站、区间平均埋深不断增加，后续建设线路正线指标也越大。见表2。表2各地轨道交通投资指标对比项目名称天津8号线一期天津7号线上海15号线北京19号线广佛线石家庄1号线乌鲁木齐4号线大连4号线沈阳6号线总投资/万元2 462 355.02 689 658.04 213 563.82 965 416.91 451 956.11 889 168.01 947 931.01 946 603.02 623 891.0概算总指标（正线）/（万元 km-1）132 385.0101 401.099 611.0132 384.745 147.979 044.794 652.084 587.074 437.0线路长度/km18.60026.53042.30022.40032.20023.90020.58023.00035.250车站/（座 m-2）17/380 514.0021/449 829.0030/549 378.3810/278 748.5021/11 679.6320/305 311.0016/325 77917/310 46023/362 957车辆编组及车型6A6A6A8A 27列4B6A6B6B概算编制期2019年5月2016年3月2017年3月2007年3月2022年5月2020年3月2020年7月平均站间距/km1.0941.2631.4102.2401.5301.2601.2901.3501.530平均车站面积/m222 383.1821 420.0018 313.0027 875.0011 680.0015 266.0020 361.0018 262.0015 781.003 造价水平微观影响因素基于城市轨道交通项目宏观影响因素分析，结合实际工程实践及相关案例，城市轨道交通项目造价水平微观影响因素包括施工工法、土建围护结构形式、土石方开挖方式、支撑体系、混凝土等级及防渗防水、钢筋含量、风险源和设备系统智能化。3.1 施工工法3.1.1车站主要包括明挖法、盖挖法（包括顺作和逆作两种）和浅埋暗挖法。明挖车站的土建工程费用最低，征地拆迁、管线切改、交通导行、绿化迁移等涉及场地的前期费用投资较大，场地条件优良的区域可优先选择明挖法施工。与明挖法相比盖挖法土建投资略高，综合考虑前期费用总造价与明挖法相差不大，一般在城市中心区域征拆补偿成本较高区段优先选用盖挖法。与上述两种工法相比，浅埋暗挖法土建投资最高，占地面积相对较小，在地质条件和工期允许且征拆成本较高时可选用。3.1.2.区间较为成熟的方法有明挖法、盾构法、矿山法，3种工法有各自的适用范围和特点。一般明挖法适用于出入段线及区间埋深较浅区域，由于特有的围护结构施工，区间经济指标高；矿山法施工难度大、周期长，区间经济指标较高；盾构法是轨道交通地下区间最常用的施工工法，其可以较好控制地面沉降及防水效果好，在区间施工中为优先选择工法。从投资角度，上述区间造价指标一般明挖法矿山法盾构法。3.2 围护结构形式主要有地下连续墙、钻孔灌注桩、钻孔咬合桩和SMW 工法桩。地下连续墙多适用于地下水位高的软土地区，天津、上海等地区一般采用该种围护形式；钻孔灌注桩适用于多种地质条件，根据所在区域地下水位高低选择是否设置止水帷幕，天津地区一般采用钻孔灌注桩+止水帷幕形式，大连、沈阳、乌鲁木齐等地一般采用不设止水帷幕的钻孔灌注桩形式；钻孔咬合天津建设科技第33卷 第5期市政工程Municipal Engineering46桩整体刚度比地下连续墙低，比钻孔灌注桩高，沈阳、大连等地区多采用该种围护形式。SMW工法桩在软土地区车站附属结构围护中采用较多，天津地区车站出入口及风道围护结构多采用该种形式。从投资角度，地下连续墙钻孔灌注桩钻孔咬合桩SMW工法桩。3.3 土石方开挖方式主要包括机械开挖、微差爆破和静力爆破。见表3。3.4 支撑体系一般包括支撑结构、立柱和围檩。在实际施工中根据围护结构支撑承载力要求、基坑深度、整体刚度要求选用钢支撑、混凝土支撑及是否设置格构柱。钢支撑为最常用的支撑方式，混凝土支撑整体刚度性能最好，格构柱一般在基坑较深时设置。3.5 混凝土强度及抗渗、防水等级车站主体结构混凝土包括底板、顶板、中板、侧墙、顶梁、底梁、中梁、柱、轨顶风道、站台板、楼梯等，区间主体结构主要为混凝土管片、暗挖衬砌混凝土等。车站、区间埋深，混凝土及防水等级及不同城市地质条件和区域水系对造价水平有一定影响。3.6 钢筋含量混凝土结构钢筋含量对造价水平影响较大，地质条件和周边环境决定混凝土结构钢筋含量。根据当地实际地质条件及相关工程案例整理结果，标准站总体设计单位会提供推荐值；但特殊站需根据实际承载力计算确认钢筋含量。不同地区一般主体结构钢筋含量偏差不大；受地质条件差异影响，围护结构钢筋含量有一定差异。3.7 风险源风险源作为轨道交通项目土建工程差异化较大的影响因素，在实际项目中经常出现预估不足或过大情况，对造价控制造成影响。施工中风险源实际影响因素有：邻近建构筑物变形及破坏；邻近管线变形及破坏，特别是电力管线的倾覆折断引发的事故；邻近路面变形及塌陷；地下溶洞及液化土层等。在勘察设计阶段对风险源识别及防范措施作出准确预估对造价控制具有重要作用。3.8 设备系统智能化3.8.1 环保项目环境影响报告书是轨道减振和降噪设计的主要依据，近年来对轨道减振要求越来越高，涉及环保投资也在加大。3.8.2 全自动驾驶全自动驾驶新技术采用现代技术信息手段，整合计算机、通信和控制模式等系统集成技术实现列车全自动化运行。以天津地铁8号线为例，这种驾驶模式线路较常规投资增加约1 500万元/km（正线）。随着科学技术的发展，越来越多的智能化设备纳入轨道交通工程中，近年来，风水联动系统技术、智慧轨道逐步应用，公安通信、消防标准要求也越来越高，这些都增加了轨道交通的建设期投资4。4 结语城市轨道交通工程项目作为一种复杂的大型系统，造价影响因素十分复杂。通过测算轨道交通各系统投资权重，得出土建工程费投资占比最高，为轨道交通工程投资控制重点。从宏观因素和微观因素两个方面分析了轨道交通造价影响因素，宏观因素作为项目实际的客观条件决定了设计方案的比对选择，进而对微观因素进行组合分析测算不同方案造价水平，最终实现全线路造价控制。参考文献：1刘丹.城市轨道交通工程造价控制分析J.铁道工程学报，2014，（6）：104-108.2林少华.地铁车站深基坑围护结构设计研究 J.屋舍，2019，（17）：89.3张宪堂，高文乐，张金泉，等.天然气管道沟槽石方爆破开挖技术研究 J.岩土力学，2006，27（S2）：1045-1049.4巫玲玲.城市轨道交通经济指标统计及其影响因素分析 J.施工技术，2020，49（S1）：1432-1436.表3石方开挖方式适用性石方开挖方式微差爆破机械开挖静力爆破适用性适用于开挖岩石地基、挖掘沟渠、拆除建筑物和基础，以及用于工程量与爆破面积较大，对截面形状、规格、减震、飞石、边坡后面有严格要求的控制爆破工程，在露天爆破中得到了广泛的应用3适用松石和围岩类的次坚石适用于无法使用炸药和机械作业区域，如石油燃气管线周边、学校、医院等附近造价低适中高工期短长最长樊颖，等：城市轨道交通地下工程造价影响因素探析第33卷 第5期市政工程Municipal Engineering47