冯爱民

（山西省公路局 长治分局，山西长治 046000）

0 引言

截至2021年底，全国公路总里程突破528 万km，公路隧道23 268 处，长度2 469.89 万延米。其中特长隧道1 599 处，长度717.08 万延米；长隧道6 211 处，长度1 084.43 万延米。尤其是2020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]。

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。

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100 km∕h，山岭区段设计速度为80 km∕h，沿线共11 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20 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Kv、岩石单轴饱和抗压强度Rc、岩体基本质量指标修正值[BQ]、岩体走向及岩体总波速Vp等[3]，常划分为Ⅱ～Ⅴ级，对应不同工况某高速公路共采用了12 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

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。

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80 km∕h，宽度10.25 m 的隧道平均延米单价48 180 元；行车速度100 km∕h，宽度11.0 m，增加0.75 m，延米造价57 180 元，增加20%；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12.5 m，增加2.25 m，延米单价90 145 元，同一围岩情况下费用增加了60%。从该项目造价分析来看，宽度每增加0.75 m，费用增加20%，2.25 m 增加60%。

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

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，Ⅱ级围岩为1.3 万元，Ⅲ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Ⅲ级高1.4 万元，Ⅲ级比Ⅱ级高5 360 元，Ⅱ级比棚洞高4 509 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7 000 元～8 000 元左右，B∕C 差值9 000 元～1 1000 元左右，Ⅳ级C∕D 差价在3 300 元～3 500 元，Ⅲ∕Ⅱ级差价在3 300 元～3 500 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10.25 m 宽为基数，每增加0.75 m，费用增加20%，增加2.25 m（3×0.75 m）与路基同宽，费用增加60%。

b）隧道增加Ⅲ-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4 000 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100 m 时，路基可增设遮光棚连接，延米造价增加约9 000 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，Ⅲ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Ⅲ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。10 m 延米基价46 000元；增加1 m后11 m宽时造价增加11 500元，增加后每延米造价57 500 元；宽度12.5 m，增加2.5×2.5×4600=28750 元，增加后大约每延米75 000 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3 000 元～10 000 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，平均单洞650 万元左右，高速公路双洞1 300 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10.25～11.0 m，平均一个断面100 m3弃渣。1 km 长的高速公路隧道单洞约11 万m3弃渣量；而1 km长的高速公路双洞弃渣量达到23 万m3之多。除去（石质围岩）隧道混凝土自身用15%的碎石约4万m3外，剩余19万m3弃渣需占地（6 m高堆弃）为3.16万m2，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100 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19∕2（万m3）×20（每平方米20元）=190 万元；加工碎石利用可节约费用19∕2（万m3）×50（每平方米50 元）=475 万元；累计可节约665 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800 万元左右。

4 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15%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。