袁应飞，姜彦作，孔宇田

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司,贵州 贵阳 550081）

1 引言及工程概况

1.1 引言

随着科学技术和社会的发展,国内TBM的技术越发得到提高,同时国内外TBM技术出现了并驾齐驱的局面,TBM作为大国重器,具有掘进速度快、环境污染少、洞内作业环境好、作业人员安全系数高等方面的优势,因此其应用越来越广泛,尤其在长引水隧洞中应用尤为突出。然而在短引水中应用却相对很少,究其原因主要是短引水隧洞中TBM设备（由于目前的技术受限采用一洞一机原则）需要分摊的费用非常昂贵,不经济,让很多项目业主望而却步。

丽江市黑白水河引水丽江坝水生态修复工程是丽江黑龙潭保全和修复地下水生态系统的重要工程。该项目的九子海引水隧洞却不得不采用掘进机（TBM）掘进作为施工方法,理由主要有两点：其一,该隧洞的工期为4年,若采用传统钻爆法（不设施工支洞）则不能满足工期要求,其二,若采用传统设支洞钻爆法（增开施工支洞）,九子海隧洞沿线位于丽江玉龙雪山冰川国家地质公园内,支洞出口只能布置于玉龙雪山冰川国家地质公园内,弃渣场也必须布置于洞轴线两侧,因此采用设支洞钻爆法施工将对玉龙雪山国家地质公园带来一定的破坏,同时会对原始地质景观、环境保护产生严重的不良影响。

1.2 工程概况

九子海引水隧洞位于云南省丽江市玉龙雪山冰川国家地质公园内,隧洞洞径4.70 m,全长9.63 km,本隧洞采用TBM+钻爆法相结合的方案（其中：进口钻爆段2300 m,TBM掘进段7000 m,出口钻爆段334 m）,进口高程2858.90 m,出口高程2837.00 m,埋深2.4～649.0 m,整体洞向SE25°。主要涉及地层岩性为弱溶蚀风化、微溶蚀风化T2b3 粒屑灰岩,T2b2 白云质灰岩,T2b1 泥灰岩、灰岩,P2h 岩屑砂岩和冰碛层；隧洞进口位于冰碛层中,开挖时,需注意冰碛物局部产生的变形现象,及时支护,隧洞出口位于坡积层中,需注意坡积物局部产生的变形现象,及时支护。

2 TBM相关问题分析

2.1 TBM设备选型及出渣运输方案

（1）TBM设备选型

根据TBM设备选型原则和流程,通过对各种掘进机优缺点、技术适应性、施工布置、工期及造价等的对比分析。本工程选用1台敞开式TBM[1-2]。

（2）TBM施工出渣运输方式选择

目前国内外TBM 施工中普遍采用的出渣方式有三种：有轨运输、无轨运输及皮带机运输,皮带机运输包括固定式皮带机和连续式皮带机。从上述出渣方式种类看,适用于九子海长隧洞施工的只有两种：一种是窄轨低污染的内燃机车牵引矿车的运输方式,另一种是连续皮带机运输方式。通过分析比较,有轨运输虽然前期采购成本低,但施工成本较高,车辆调度难度大,缺乏灵活性。连续皮带机运输方案一次投入成本高,运行成本相对低,可实现高效连续作业,出渣运输能力强,故障率低,洞内转运简单,更加稳妥和经济。本工程断面小,空间有限,采用皮带机运输更能满足系统运输要求和工期要求,综合经济效益比较高,因此本项目采用连续皮带机运输方式,连续皮带机运至洞口出渣后,由2 m3挖掘机配15 t自卸汽车[3]运送1.5 km至渣场。

2.2 TBM设备采购方案及摊销

目前国内TBM设备采购方案主要有三种即：TBM设备租赁、TBM设备新购、TBM旧设备改造（二手设备购买）。TBM设备租赁为新机租赁,由于TBM设备的市场竞争和特殊性导致设备厂家的新设备租赁报价比新购设备（考虑厂家设备残值回收）时的设备分摊费用还稍大；采用TBM设备新购方案,由于本工程隧洞长度只有7 km,而TBM掘进机一般要掘进20 km左右才会趋于报废,故会存在本项目实际只摊销了设备的7/20=35%,考虑设备厂家10%～25%的残值回收（根据设备的新旧程度）,所以TBM设备新购方案需要支付75%～90%TBM设备费用；若采用TBM旧设备改造（二手设备购买）首先不容易找到和本工程洞泾差不多的厂家自有二手设备或者工期正好衔接上的在建工程TBM设备,同时改造后的设备可能出现卡机、维修次数增多以及相关问题也会给项目工期造成无法预估的影响。经过经济比选和结合项目实际以及与设备厂家座谈了解,本项目使用TBM设备新购方案（考虑15%设备残值）。

2.3 TBM设备费用及相关配套费用

为提高TBM设备费用及相关配套价格的编制准确性,通过类似工程现场调研以及与设备厂家座谈,然后让设备厂家根据本项目的具体实际情况和相关技术要求进行报价,最终整理设备厂家的报价得对比见表1。

表1 TBM设备费用及相关配套报价对比表

本项目采用厂家3 的设备报价,考虑15%的设备残值回购,掘进机（TBM）设备费用单独列项,并扣除掘进机（TBM）及相关施工机械台时费的相关费用[1],本项目TBM设备摊销费为7758×0.85=6594.30 万元。

3 地质参数和单价编制基础及结果分析

3.1 地质参数

工程地质参数见表2。

表2 工程地质参数

3.2 单价编制基础

1）主要编制依据

（1）水利部水总[2014]429 号文颁发的《水利工程设计概（估）算编制规定》（以下简称“编制规定”）。

（2）水利部水总[2002]116 号文颁发的《水利建筑工程概算定额》。

（3）水利部水建管[1999]523 号文颁发的《水利水电设备安装工程概算定额》。

（4）水利部水总[2002]116 号文颁发的《水利工程施工机械台时费定额》。

（5）水利部水总[2005]389 号文颁发的《水利工程概预算补充定额》。

（6）水利部水总[2007]118 号文颁发的《水利工程概预算补充定额》(掘进机施工隧洞工程)的通知。

（7）水利部办水总[2016]132 号文颁发的《水利工程营业税改征增值税计价依据调整办法》。

（8）云水规计[2016]171 号颁发的《云南省水利工程营业税改增值税计价依据调整办法》的通知。

（9）水利部办公厅[2019]448 号文颁发的《关于调整水利工程计价依据增值税计算标准》的通知。

（10）编制期间国家及云南省相关文件规定。

（11）本工程设计各专业提供的工程量和设计参数。

（12） 按2021 年2 月价格水平编制。

2）基础价格

（1）人工预算单价

根据“编制规定”[5],本工程跨越云南省丽江市古城区和玉龙县两个地区,故按二类艰苦边远地区和三类艰苦边远地区各占50%计算。经计算,人工预算单价见表3。

表3 人工预算单价表

（2）材料预算单价

材料预算单价见表4。

表4 主要材料预算价格表

根据“编制规定”,主要材料预算价格高于公布的基价时,按基价进入工程单价,预算价格与基价差额以补差形式计算列入单价表“材料补差”项中,并按规定计取税金；次要材料预算价格：参照《云南省水利工程设计概（估）算材料运杂费计算标准（仅供参考）》和近期其他工程资料分析确定。

（3）电、水、风预算单价

电价 0.626 元/kW·h、水价0.889 元/m3、风价0.127 元/m3。

（4）砂石料预算单价

砂石料来自人工石料场预算价为：碎石70.4 元/m3,砂87.49 元/m3。

（5）混凝土材料预算单价

根据设计提供的混凝土标号、级配,按水利部水总[2002]116 号文颁发的《水利建筑工程概算定额》附录7“混凝土、砂浆配合比及材料用量表”计算。

（6）施工机械台班费单价

水利部水总[2002]116 号文颁发的《水利工程施工机械台时费定额》及水利部办公厅[2019]448 号文颁发的《关于调整水利工程计价依据增值税计算标准》的规定：折旧费除以1.13,安拆费除以1.09,维修费及其他不变。

（7）取费标准

工程单价由直接费、间接费、利润及税金四项组成。本工程坝顶高程在2500 m～3000 m范围内,人工、机械（燃油动力机械和电动空气压缩机）定额分别乘以高海拔地区调整系数1.15、1.35。具体取费见表5。

表5 工程单价费率表

续表5

3.3 计算结果及分析

经计算整个掘进机（TBM）短隧洞段费用为22532.41万元（不包含电力线路费用和物资运输轨道安拆费用）,单位长度投资为32189.16元/m；其中隧洞开挖费用(不含出渣费用)折算下来为699.14元/m3,而隧洞钻爆开挖费用(不含出渣费用)为166.62元/m3,由于该工程短隧洞理论需要分摊的TBM设备费35%,而实际需要分摊的TBM设备费为85%,因此造成TBM开挖单价是钻爆法开挖单价的4.20倍；该短引水隧洞中TBM设备费用及相关配套费用占到整个掘进段费用的33%左右,占比较高。

4 结论

文章以具体的水利工程短隧洞为例,分析了现有技术条件下TBM（掘进机）应用于水利工程短隧洞的边界和条件,并就如何提高TBM设备费用及相关配套价格的编制准确性和如何合理确定TBM设备的摊销率以及采购模式做了调研和分析,这对现实水利工程尤其短引水隧洞工程中需用掘进机（TBM）进行施工具有一定的参考和借鉴意义。