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摘 要: 本文通过对地铁施工过程中,在保证质量和安全施工情况下,通过如何优化施工方案降低成本提高经济效益,提出一些问题供大家参考。
关键词: 地铁施工 优化 经济分析
1 引言
随着经济的不断发展,缓解日益增长的交通压力成为研究的课题。地下轨道交通具有运输量大、占地少、速度快、污染小及安全舒适等特点,较好地解决了交通堵塞现象。 随之而来的地铁施工难度也越来越大,紧邻既有构筑物、穿越密布的既有管线和既有地铁、新旧结构物错综复杂、新建结构对既有结构的不利影响,新建结构和既有结构之间的变力变异等,直接影响施工安全和效益。
2 施工方案优化
所谓施工方案优化是指根据单项工程或分部工程特点、总体部署、场地规划、施工进度等,在以往施工方法基础上,提出的施工方案,为保证工程质量和安全,降低工程成本,节约资源,保护生态环境,对多种施工方案进行技术经济分析,从而选出最有的施工方案。
某地铁线位于城市中心,地上构筑物林立,地下既有管线交错,垂直下穿运营中的地铁一号线。十号线顶板与一号线底板距离仅为1.09m,隧道开挖易引起地下水位下降和围岩扰动。考虑上述风险因素,进行施工方案优化。
2.1 CRD施工方案
间隔土体在动载的冲击下,具有一定的力学缓冲效应,采用保留既有线和新线结构间隔土体CRD断面施工方案(见图1)。主要工序:小导管超前支护—土方开挖—打设锁脚锚管—格栅架立—喷射混凝土施工。隧道拱部采用管棚加小导管超前支护,超前大管棚采用Ф159热轧无缝钢管,长度33m,管径159mm,厚度8mm,管内关注水泥浆;小导管管径42mm,长2.5m,压注水泥水玻璃双液浆。
2.2 洞桩施工方案
针对导洞内施工场地狭小,地质情况复杂,成孔难度大,采用的洞桩施工方案能够有效限制地层变形,洞桩法施工导洞内钻孔灌注桩数量共计约900根,桩长范围16.2~20m,桩径800mm的90根、其余桩径均为600mm(见图2)。
2.3方案优化
确定单项工程或分部工程采用哪种施工方案,首先要考虑技术上的可能性,然后要考虑经济上的合理性,从若干方案中选出相对经济的方案为优化施工方案。
CRD法通过调整开挖步序、调整预加固和预支护、施工监控测量和分次注浆,保证结构安全。问题是管棚施工受到场地限制,操作困难,且需要动态实时监控调整跟踪,费工费时,影响施工进度,成本相对高。
洞桩法在穿越既有线时,具有初期支护结构受力好、支护强度大、减小偏压、控制地层变形、隔离新建地铁和既有线结构、工作面多、施工步序周期短等特点,较CRD法,拆除工程量小,投资小,工效高。
经过对上述2个方案的优化论证,认为采用洞桩施工方案,能够保证周边构建物安全,控制沉降,减少地层扰动,且产生一定的技术经济效益。
3技术经济分析
施工方案技术经济分析,要计算施工中发生的所有费用。属于固定资产投资,要分别计算资金的时间价值;属于施工中临时性搭建物投资,不考虑资金的时间价值。
洞桩法之所以施工效率高,主要因素在于缩短工期、机械选型和技术改进等方面。
3.1缩短工期
施工方案优化首先考虑的是工期,选择工期短施工方案,获取缩短工期总效益(G)。按以下公式计算:
G= + + (1)
式中: —工程提前交付使用所得效益;
—加速资金周转收益;
—节约间接费用收益。
、 、和 按以下公式计算:
=B( - ) (2)
= ( - ) (3)
= (1- / ) (4)
式中:B—工程项目使用时期内的平均收益;
—计划规定的施工工期;
—实际的施工工期;
—计划的基建投资;
—改进工艺后的基建投资;
—投资定额效果系数;
—间接费固定部分(与工期有关的),C为工程預算造价;H为工程间接费率;
R为与工期有关的间接费的固定部分比率;Y为计划利润(%)
=C×H×R/﹙1+Y﹚﹙1+H﹚
施工方案优化缩短了工期,减少了施工中占有的固定生产资金,节省了流动资金和未完成工程费用,同时降低了间接费,产生一定经济效益。
3.2机械选型
洞桩法采用改型GDS-50型循环钻机,正循环方法施工,配备泥浆循环系统;采用水下混凝土灌筑工艺,避免了砂层塌孔,提高了施工效率,这是其他工法不具备的。改型GDS-50型循环钻机性能见表1
表1 改型GDS—50型循环钻机性能
机体尺寸(宽×高) 行走高度/m 工作高度/m 钻孔深度及直径 主机/kw 泵/kw 工作量大功率
2.7m×4.0m 4.0m 4.0m 50m/Ф1.5m (37+15)kw (37+7.5)kw 90kw
改型GDS-50型循环钻机为洞桩法主要施工机械,应从机械的多用性,耐久性、技术性及效益性等方面进行技术经济分析,包括原价、保养费、维修费、能耗费、使用年限、折旧费及期满的残余价值等要素。按以下公式计算:
R=P[﹙i(1+i)N﹚/﹙﹙1+i﹚N-1﹚]+Q-r[﹙i﹚/﹙﹙1+i﹚N-1﹚] (6)
式中:R—折算成机械的年度费用,元/年;
P—机械原价,元;
Q—机械的年度保养和维修费,元;
N—机械的使用年限,年
r—机械期满后残余的价值;i(1+i)/[(1+i﹚N-1]资金再生系数,即投入资金P,复利率为i,按使用年限N年摊销的系数;i/[(1+i﹚N-1]偿还债务系数,即未来N年的资金(债务),复利率i,在N年内每年应偿还金额的系数。
通过折算成机械的年度费用R,选择机械设备。
3.3技术改进
3.3.1扣拱施工
借鉴以往地铁施工经验,针对地铁十号线情况,研究了扣拱施工方法。扣拱施工前施作刚性壳体结构进行力学转换,扣拱轮廓线外打设大管棚并注浆,小导洞内向拱脚打设锁脚锚管并注浆架设扣拱格棚,喷射混凝土闭合拱部结构。边桩和扣拱共同作用,使支护结构的刚度大、整体性强,对结构外侧和深层土体明显约束,有效地控制地表沉降和地层侧向变形,在保护地下管线及邻近建(构)筑物方面起到了重要作用。
3.3.2二次衬砌
二次衬砌施工使洞桩法与CRD法有机结合,可使用大型机械施工,缩短了施工周期,减少地层降水时间,降低了降水费用,控制了地层沉降。桩顶纵梁采用3015组合定型钢模板,局部采用木模配套。脚手架采用钢管或碗扣式脚手架支撑系统;预做格栅段模板采用3015型组合定型模板,支架使用40钢管通过卡扣支顶。
由于采用系列新工艺、新设备、新材料,加强现场管理,优化施工方案,在安全质量同时,缩短工期,降低成本,经核算,综合收益3500万元,其中,节省材料600万元,优化施工方案收益1400万元,改进机械收益400万元,其他收益1100万元,取得显著经济效益。
4 结束语
通过施工方案优化,地铁工程不仅攻克了技术难题,保证施工安全和工程质量,而且产生了一定的经济效益,说明施工方案的选优化和技术经济分析的重要性。为提高施工经济效益,须结合具体工程特点,制定多种施工方案,进行方案优化,合理安排技术、人力、材料、机械等资源,加强细化管理,最大限度的发觉成本节约潜能。
关键词: 地铁施工 优化 经济分析
1 引言
随着经济的不断发展,缓解日益增长的交通压力成为研究的课题。地下轨道交通具有运输量大、占地少、速度快、污染小及安全舒适等特点,较好地解决了交通堵塞现象。 随之而来的地铁施工难度也越来越大,紧邻既有构筑物、穿越密布的既有管线和既有地铁、新旧结构物错综复杂、新建结构对既有结构的不利影响,新建结构和既有结构之间的变力变异等,直接影响施工安全和效益。
2 施工方案优化
所谓施工方案优化是指根据单项工程或分部工程特点、总体部署、场地规划、施工进度等,在以往施工方法基础上,提出的施工方案,为保证工程质量和安全,降低工程成本,节约资源,保护生态环境,对多种施工方案进行技术经济分析,从而选出最有的施工方案。
某地铁线位于城市中心,地上构筑物林立,地下既有管线交错,垂直下穿运营中的地铁一号线。十号线顶板与一号线底板距离仅为1.09m,隧道开挖易引起地下水位下降和围岩扰动。考虑上述风险因素,进行施工方案优化。
2.1 CRD施工方案
间隔土体在动载的冲击下,具有一定的力学缓冲效应,采用保留既有线和新线结构间隔土体CRD断面施工方案(见图1)。主要工序:小导管超前支护—土方开挖—打设锁脚锚管—格栅架立—喷射混凝土施工。隧道拱部采用管棚加小导管超前支护,超前大管棚采用Ф159热轧无缝钢管,长度33m,管径159mm,厚度8mm,管内关注水泥浆;小导管管径42mm,长2.5m,压注水泥水玻璃双液浆。
2.2 洞桩施工方案
针对导洞内施工场地狭小,地质情况复杂,成孔难度大,采用的洞桩施工方案能够有效限制地层变形,洞桩法施工导洞内钻孔灌注桩数量共计约900根,桩长范围16.2~20m,桩径800mm的90根、其余桩径均为600mm(见图2)。
2.3方案优化
确定单项工程或分部工程采用哪种施工方案,首先要考虑技术上的可能性,然后要考虑经济上的合理性,从若干方案中选出相对经济的方案为优化施工方案。
CRD法通过调整开挖步序、调整预加固和预支护、施工监控测量和分次注浆,保证结构安全。问题是管棚施工受到场地限制,操作困难,且需要动态实时监控调整跟踪,费工费时,影响施工进度,成本相对高。
洞桩法在穿越既有线时,具有初期支护结构受力好、支护强度大、减小偏压、控制地层变形、隔离新建地铁和既有线结构、工作面多、施工步序周期短等特点,较CRD法,拆除工程量小,投资小,工效高。
经过对上述2个方案的优化论证,认为采用洞桩施工方案,能够保证周边构建物安全,控制沉降,减少地层扰动,且产生一定的技术经济效益。
3技术经济分析
施工方案技术经济分析,要计算施工中发生的所有费用。属于固定资产投资,要分别计算资金的时间价值;属于施工中临时性搭建物投资,不考虑资金的时间价值。
洞桩法之所以施工效率高,主要因素在于缩短工期、机械选型和技术改进等方面。
3.1缩短工期
施工方案优化首先考虑的是工期,选择工期短施工方案,获取缩短工期总效益(G)。按以下公式计算:
G= + + (1)
式中: —工程提前交付使用所得效益;
—加速资金周转收益;
—节约间接费用收益。
、 、和 按以下公式计算:
=B( - ) (2)
= ( - ) (3)
= (1- / ) (4)
式中:B—工程项目使用时期内的平均收益;
—计划规定的施工工期;
—实际的施工工期;
—计划的基建投资;
—改进工艺后的基建投资;
—投资定额效果系数;
—间接费固定部分(与工期有关的),C为工程預算造价;H为工程间接费率;
R为与工期有关的间接费的固定部分比率;Y为计划利润(%)
=C×H×R/﹙1+Y﹚﹙1+H﹚
施工方案优化缩短了工期,减少了施工中占有的固定生产资金,节省了流动资金和未完成工程费用,同时降低了间接费,产生一定经济效益。
3.2机械选型
洞桩法采用改型GDS-50型循环钻机,正循环方法施工,配备泥浆循环系统;采用水下混凝土灌筑工艺,避免了砂层塌孔,提高了施工效率,这是其他工法不具备的。改型GDS-50型循环钻机性能见表1
表1 改型GDS—50型循环钻机性能
机体尺寸(宽×高) 行走高度/m 工作高度/m 钻孔深度及直径 主机/kw 泵/kw 工作量大功率
2.7m×4.0m 4.0m 4.0m 50m/Ф1.5m (37+15)kw (37+7.5)kw 90kw
改型GDS-50型循环钻机为洞桩法主要施工机械,应从机械的多用性,耐久性、技术性及效益性等方面进行技术经济分析,包括原价、保养费、维修费、能耗费、使用年限、折旧费及期满的残余价值等要素。按以下公式计算:
R=P[﹙i(1+i)N﹚/﹙﹙1+i﹚N-1﹚]+Q-r[﹙i﹚/﹙﹙1+i﹚N-1﹚] (6)
式中:R—折算成机械的年度费用,元/年;
P—机械原价,元;
Q—机械的年度保养和维修费,元;
N—机械的使用年限,年
r—机械期满后残余的价值;i(1+i)/[(1+i﹚N-1]资金再生系数,即投入资金P,复利率为i,按使用年限N年摊销的系数;i/[(1+i﹚N-1]偿还债务系数,即未来N年的资金(债务),复利率i,在N年内每年应偿还金额的系数。
通过折算成机械的年度费用R,选择机械设备。
3.3技术改进
3.3.1扣拱施工
借鉴以往地铁施工经验,针对地铁十号线情况,研究了扣拱施工方法。扣拱施工前施作刚性壳体结构进行力学转换,扣拱轮廓线外打设大管棚并注浆,小导洞内向拱脚打设锁脚锚管并注浆架设扣拱格棚,喷射混凝土闭合拱部结构。边桩和扣拱共同作用,使支护结构的刚度大、整体性强,对结构外侧和深层土体明显约束,有效地控制地表沉降和地层侧向变形,在保护地下管线及邻近建(构)筑物方面起到了重要作用。
3.3.2二次衬砌
二次衬砌施工使洞桩法与CRD法有机结合,可使用大型机械施工,缩短了施工周期,减少地层降水时间,降低了降水费用,控制了地层沉降。桩顶纵梁采用3015组合定型钢模板,局部采用木模配套。脚手架采用钢管或碗扣式脚手架支撑系统;预做格栅段模板采用3015型组合定型模板,支架使用40钢管通过卡扣支顶。
由于采用系列新工艺、新设备、新材料,加强现场管理,优化施工方案,在安全质量同时,缩短工期,降低成本,经核算,综合收益3500万元,其中,节省材料600万元,优化施工方案收益1400万元,改进机械收益400万元,其他收益1100万元,取得显著经济效益。
4 结束语
通过施工方案优化,地铁工程不仅攻克了技术难题,保证施工安全和工程质量,而且产生了一定的经济效益,说明施工方案的选优化和技术经济分析的重要性。为提高施工经济效益,须结合具体工程特点,制定多种施工方案,进行方案优化,合理安排技术、人力、材料、机械等资源,加强细化管理,最大限度的发觉成本节约潜能。