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【摘 要】 城市轨道交通工程具有周边建筑物密集、地質条件复杂、地下管线众多等特点，发包方为规避风险，大多采用设计施工总承包方式发包工程；承包商基本根据业主提供的地质资料、现场踏勘及以往施工经验编制设计方案和报价，从而出现了由于地下建（构）筑物隐蔽性和地质的不确定性带来的种种风险。当风险较大时，在设计施工总承包模式下，发包方、承包商就面临如何解决问题。本文叙述了xxx工程区间工法的变更前后原因及经济比较，其最后处理结果对类似工程有一定的参考意义。
【关键词】 城市；轨道工程；矿山；盾构；技术方案；经济比较
引言：
近年来，设计施工总承包方式在城市轨道交通工程中越来越普遍，部分或全部总价包干成为发包方首选方式。但对轨道工程建设的地下工程而言，地质变化风险也是有经验的承包商首要的不可控因素。本文探讨xxx工程就是一个总价包干项目，承包商中标价相对标底下浮近30%，属于低价中标，尤其合同专用条款中明确规定地质变化引起的工法调整不调整合同总价。而该工程位于海填区，地质情况尤其复杂，按时完工和经济成本控制如何达到平衡成为发包方和承包商必须面临和解决的问题。
1 工程概况
1.1工程范围
xxx区间隧道土建工程全长2.07km。包含83.1m长的明挖和1.94km的暗挖隧道。
区间设置2座竖井（1#、3#竖井），电缆通道段包括电缆竖井及100m通道，电缆通道为xxx站以东段地铁运营供电。
1.2原招标设计方案
该区间隧道原招标文件设计为矿山法施工，措施主要为洞内超前小导管注浆结合地面降水，在降水效果不好地段采用全断面注浆。
1.3工程地质及水文地质
此段暗挖隧道上方分布大量人工填筑的碎石层，隧道拱顶及上台阶大量穿越砂层、混合花岗岩残积土及全风化地层。砂层富水，结构松散，自稳性差，施工中易发生塌坍、涌水、涌砂等现象。残积层、全风化层受施工扰动强度骤降，造成围岩失稳，极易变形塌坍。
X年X月XXX院重新进行了地质补勘，补勘发现不良地层覆盖范围扩大，地表下6m范围普遍分布杂填的碎石、块石层；左线隧道拱顶部位砂层长度为160m，较原招标勘察时砂层增加了80m。
1.4周边环境条件
明挖渡线段至1#竖井区间隧道位于XXX路下方，XXX路两侧房屋密布，这些房屋大多修建于2000年前，属于住宅楼和福利房，入住率高。房屋基础型式多为沉管灌注桩，属摩擦桩，桩底位于粗砂层及残积土层，桩底高度位于隧道底板上2～4.5m，建筑物距隧道开挖边线水平距离仅为9.85～19.7m。
1.5暗挖隧道降水试验情况
鉴于前期明挖渡线段基坑开挖对附近楼房造成影响较为严重，考虑后期暗挖隧道开挖施工所处的地层及周边环境与之相同特点，特在左右线隧道之间设置一座降水井，以准确掌握该区域地层渗透性以及降水对周边建筑物的影响和检查隧道开挖前实施地面降水效果。
从水位监测数据显示相邻观测孔水位降深差值较小，反映出该区域大范围筑路时所回填的块石层及砂层渗透系数大，地下水极为丰富，且水位较高、补给充分。由此表明降水影响范围较大。
虽降水期间水位降不明显，但仍然引起距离降水井24.2m的xxx2#楼沉降1.52mm，证明失水对毗邻建筑物沉降影响较大。
下一步暗挖隧道开挖前若实施群井降水，可能会将水位降到隧道底板以下，同时造成新湖路及其两侧较大范围内水位下降进而引发毗邻建筑物沉降受损。
2 变更原因
2.1周边建筑物对降水反应极为敏感。
通过前期基坑施工引起周边建筑物沉降开裂，建筑物对失水沉降极为敏感。因前期明挖渡线基坑围护结构采用地下连续墙，虽严格按设计要求施工，仍引起XXX小区3栋10年前建设的福利房不同程度沉降开裂、受损，居民对此反映强烈，多次阻挠施工，并不停投诉，经各级相关部门多次协调，事态得到了较好控制，但仍对施工工期造成了较大影响。
XXX路段隧道沿线两侧类似基础形式的房屋较多（居民楼11栋、教学及宿舍楼3栋、厂房及酒楼4栋），入住率高。根据本区域前期明挖基坑和矿山法隧道实际施工情况，若后续仍按原方案施工很难保证隧道自身开挖的安全（见图1），必将引起附近建筑物（涉及居民278户，建筑面积约3万m2）的继续沉降和开裂，可能再次引起居民的投诉上访和阻挠施工的事件发生，甚至不排除个别楼房沉降超限需要拆除重建、居民搬迁的可能，继而造成社会不良影响加剧，维稳压力增大，进而严重影响通车目标。
图1 XXX小区11#楼竖向裂缝
2.2地面帷幕降水实施困难且效果不佳。
为保护建筑物考虑在隧道与建筑物间增加帷幕后实施降水，但由于此区域地表下6m范围为杂填块石、碎石层，且分布大量地下管线，帷幕施作难度大，会对管线产生破坏性。且浆液会在杂填的块石、碎层内乱窜，效果不佳。为了维稳需要及有效控制房屋沉降，根据建设局专家意见在对楼房与基坑间地层实施注浆加固后（见图2），在开挖剩余基坑土方期间，仍然引起12#楼沉降5.2mm。
图2 注浆加固施工
2.3富水砂层注浆效果难以保证。
对地下水的处理可在洞内增设全断面注浆、深孔注浆等措施来改良不良地层，从而最大程度地减少地层损失和增加围岩自稳能力。但含水砂层目前还未找到一种有效的注浆加固方法，同时注浆工艺本身的不稳定、不均一性对开挖施工的风险影响依然较大。注浆对砂层加固很难取得理想效果，在相邻标段同类地层中已实施过相应措施，但隧道开挖期间效果不佳（见图3）。
图3 矿山法洞内涌砂突泥
2.4居民投诉协调难度大，维稳压力大。
上述措施对矿山法开挖时隧道和周边建筑物安全确有一定帮助，但根据本区域前期实际施工情况，若后续施工仍采用地面降水和洞内注浆方案很难保证隧道开挖的安全（见图5），同时必将引起附近建筑的沉降和开裂，再次引起居民的投诉上访和阻饶施工的事件发生。 2.5工期风险不可控，影响整体工期策划。
該段隧道肩负着向XXX以东供电的功能，因地质及前期居民的阻扰等原因，对进度影响已经较大，若按原设计方案施工不可能保证工期，进而影响xxx以东的通车目标。
2.6结论
风险因素“不良地质及建筑物抗差异沉降能力差”为客观存在，不可规避。
图4 小区梁、柱加固补强施工
在以上风险因素无法规避的情况下，只能通过优化或调整施工方案从而规避周边环境（建筑物、管线）及工期风险，矿山法方案在特殊人造地层地段调整为盾构方案可降低以上风险。盾构掘进时在密封状态下进行，同时通过背后回填注浆、改良剂改善地层，地层水土损失较小，能有效控制地表、管线及建筑物沉降。盾构法施工地表沉降易控，距离隧道10m以外建筑物基本不受影响。
鉴于上述情况，需要通过优化或调整设计方案从而规避周边环境（建筑物、管线）及工期风险，承包商申请将XXX路段局部矿山法隧道设计工法调整为盾构工法。发包方结合地质补勘、周边环境调查等情况，多次组织专家研讨，认为有必要进行工法调整。随后及时将情况向市相关部门进行了汇报。
X年X月X日XXX市委领导亲自莅临现场进行调研，X年X月X日该设计工法调整通过市政府办公会的审查批准。
3 实施效果
X年X月X日发包方立即按会议纪要精神展开盾构施工前期准备工作。并于X年X月X日盾构区间及矿山法隧道主体结构已全部顺利施工完毕，全面实现了市政府安全、质量、工期可控及小区维稳和谐需要的预订目标。
施工期间监测数据显示：地面沉降最大不超过5cm，附近楼房沉降最大不超过1cm，未发现楼房结构有开裂等异常情况，满足设计及规范要求。隧道及周边环境处于安全可控状态。
有效规避了XXX路段沿海复杂环境、特殊人造填石层较厚、软弱围岩段等矿山法安全风险，同时为总工期的保证奠定了坚实基础（见图5）。
图5 矿山法改为盾构法后的隧道
4 经济比较
4.1造价比较及合同依据
根据市政府办公会议纪要（X年X号）中《关于XXX工程XX标工法调整问题》议定意见第二条“因工法调整造成已中标合同新增的工程费用，应由XX公司（发包方）和承包商共同承担，根据工程的实际困难和工期的紧迫性，同意按XX公司（发包方）承担80%，施工单位承担20%的比例分摊”。根据该会议纪要精神，按合同约定的变更计价原则经发包方与监理、承包商多次反复复核确认净增金额为2549.4万元；按现行市政定额、取费办法和盾构施工阶段《深圳市价格信息》中信息价的平均值进行计价（且不下浮），净增金额为4794.2万元。以上两种计价原则金额相差2244.8万元，组成见表1。
考虑盾构变更自身已突破合同条款，合同中无盾构项目；如不采用工法调整方案，安全、工期、不仅无法控制，潜在的维稳增加费用更是无法估算。本着公平公正和实事求是的原则，遵照市政府办公会议纪要（2009年171号）文精神，考虑到承包商已承担了20%的工程费用，结合承包商的履约情况，投资方同意对该变更按现行市政定额、取费办法和盾构施工阶段的信息价平均值进行计价（不下浮），原合同价款为xx万元，加上4794.2151万元，总金额为xxx万元，未突破标底xx亿元和设计概算xx亿元。
4.2成本分析
4.2.1调整前矿山法：
根据中标合同价，相应里程工程合同收入为1281.1484万元，总长度为589.065米，每延米合同收入为21748元。
由于本地段地质极差，注浆加固、超前小导管远大于设计量，仅此两项成本达到874.8374万元远超过合同115.6284万元，总计成本为2353.7352万元，总长度为589.065米，每延米成本为39957元。
矿山法每延米亏损为18209元，合计亏损1072.6285万元。
4.2.2调整后盾构法：
实际成本为盾构井：1800万元；盾构区间：2357.64万元；其他费用为709万元；管理费、办公费、水电、安全文明施工、规费、税金：790万元，合计为5656.74万元。
4.2.3经济分析
根据以上数据可以得出：如采用矿山法，承包商亏损1072.62万元，且安全不可控、工期无法保证；采用盾构工法后，承包商收入和支出基本平衡，并按期完成。对发包方而言，虽然增加投资，但在投资控制范围内，同时满足总体工期；如仍然采用矿山法施工，对周边业主补偿初步估算在5000万元以上，在耗费大量人力财力的同时，并给地铁建设带来负面影响。
5 结论
本工程从提出变更到变更实施完毕历时1年，其中论证调研究7个月，实施阶段5个月；从实施完毕到签订补充协议约6个约，总计18个月。合同双方秉承从工程本身出发，先论证再实施，先看结果再解决合同争议，结果相当圆满。
本工程还可以看出：在发现需要调整工法时，承包商积极主动，以自已的经验提出行之有效的处理方案；发包方从工程实际角度出发，并请政府相关部门现场调研、专家讨论，最终推动此变更得以通过。承包商按自身设想的工法按期完工，体现了承包商丰富的施工经验和良好的履约能力；工法调整后投资发生了变化，发包方虽严格但不教条，将处理意见及时向主管部门请示汇报并征地理解和支持，在承包商履约后跳出合同限制，与承包商就此变更签订了补充协议，体现出成熟的调控和处理手段。对于总价包干合同，在出现合同双方均无法预测的且较大风险时，在讨论承包商的风险包干是有限的还是无限时，相信此案例已给出答案。
参考文献：
1、XXX工程XXX设计院详细勘察阶段《岩土工程勘察报告》
2、XXX工程XXX设计院补充详细勘察阶段《岩土工程勘察报告》
作者简介：李伯富（1975-），男，江苏如皋人，2002年毕业于西南交通大学，铁道专业，现为深圳地铁11号线BT项目11301标项目部合同部长，有多年的合同管理经验。
【关键词】 城市；轨道工程；矿山；盾构；技术方案；经济比较
引言：
近年来，设计施工总承包方式在城市轨道交通工程中越来越普遍，部分或全部总价包干成为发包方首选方式。但对轨道工程建设的地下工程而言，地质变化风险也是有经验的承包商首要的不可控因素。本文探讨xxx工程就是一个总价包干项目，承包商中标价相对标底下浮近30%，属于低价中标，尤其合同专用条款中明确规定地质变化引起的工法调整不调整合同总价。而该工程位于海填区，地质情况尤其复杂，按时完工和经济成本控制如何达到平衡成为发包方和承包商必须面临和解决的问题。
1 工程概况
1.1工程范围
xxx区间隧道土建工程全长2.07km。包含83.1m长的明挖和1.94km的暗挖隧道。
区间设置2座竖井（1#、3#竖井），电缆通道段包括电缆竖井及100m通道，电缆通道为xxx站以东段地铁运营供电。
1.2原招标设计方案
该区间隧道原招标文件设计为矿山法施工，措施主要为洞内超前小导管注浆结合地面降水，在降水效果不好地段采用全断面注浆。
1.3工程地质及水文地质
此段暗挖隧道上方分布大量人工填筑的碎石层，隧道拱顶及上台阶大量穿越砂层、混合花岗岩残积土及全风化地层。砂层富水，结构松散，自稳性差，施工中易发生塌坍、涌水、涌砂等现象。残积层、全风化层受施工扰动强度骤降，造成围岩失稳，极易变形塌坍。
X年X月XXX院重新进行了地质补勘，补勘发现不良地层覆盖范围扩大，地表下6m范围普遍分布杂填的碎石、块石层；左线隧道拱顶部位砂层长度为160m，较原招标勘察时砂层增加了80m。
1.4周边环境条件
明挖渡线段至1#竖井区间隧道位于XXX路下方，XXX路两侧房屋密布，这些房屋大多修建于2000年前，属于住宅楼和福利房，入住率高。房屋基础型式多为沉管灌注桩，属摩擦桩，桩底位于粗砂层及残积土层，桩底高度位于隧道底板上2～4.5m，建筑物距隧道开挖边线水平距离仅为9.85～19.7m。
1.5暗挖隧道降水试验情况
鉴于前期明挖渡线段基坑开挖对附近楼房造成影响较为严重，考虑后期暗挖隧道开挖施工所处的地层及周边环境与之相同特点，特在左右线隧道之间设置一座降水井，以准确掌握该区域地层渗透性以及降水对周边建筑物的影响和检查隧道开挖前实施地面降水效果。
从水位监测数据显示相邻观测孔水位降深差值较小，反映出该区域大范围筑路时所回填的块石层及砂层渗透系数大，地下水极为丰富，且水位较高、补给充分。由此表明降水影响范围较大。
虽降水期间水位降不明显，但仍然引起距离降水井24.2m的xxx2#楼沉降1.52mm，证明失水对毗邻建筑物沉降影响较大。
下一步暗挖隧道开挖前若实施群井降水，可能会将水位降到隧道底板以下，同时造成新湖路及其两侧较大范围内水位下降进而引发毗邻建筑物沉降受损。
2 变更原因
2.1周边建筑物对降水反应极为敏感。
通过前期基坑施工引起周边建筑物沉降开裂，建筑物对失水沉降极为敏感。因前期明挖渡线基坑围护结构采用地下连续墙，虽严格按设计要求施工，仍引起XXX小区3栋10年前建设的福利房不同程度沉降开裂、受损，居民对此反映强烈，多次阻挠施工，并不停投诉，经各级相关部门多次协调，事态得到了较好控制，但仍对施工工期造成了较大影响。
XXX路段隧道沿线两侧类似基础形式的房屋较多（居民楼11栋、教学及宿舍楼3栋、厂房及酒楼4栋），入住率高。根据本区域前期明挖基坑和矿山法隧道实际施工情况，若后续仍按原方案施工很难保证隧道自身开挖的安全（见图1），必将引起附近建筑物（涉及居民278户，建筑面积约3万m2）的继续沉降和开裂，可能再次引起居民的投诉上访和阻挠施工的事件发生，甚至不排除个别楼房沉降超限需要拆除重建、居民搬迁的可能，继而造成社会不良影响加剧，维稳压力增大，进而严重影响通车目标。
图1 XXX小区11#楼竖向裂缝
2.2地面帷幕降水实施困难且效果不佳。
为保护建筑物考虑在隧道与建筑物间增加帷幕后实施降水，但由于此区域地表下6m范围为杂填块石、碎石层，且分布大量地下管线，帷幕施作难度大，会对管线产生破坏性。且浆液会在杂填的块石、碎层内乱窜，效果不佳。为了维稳需要及有效控制房屋沉降，根据建设局专家意见在对楼房与基坑间地层实施注浆加固后（见图2），在开挖剩余基坑土方期间，仍然引起12#楼沉降5.2mm。
图2 注浆加固施工
2.3富水砂层注浆效果难以保证。
对地下水的处理可在洞内增设全断面注浆、深孔注浆等措施来改良不良地层，从而最大程度地减少地层损失和增加围岩自稳能力。但含水砂层目前还未找到一种有效的注浆加固方法，同时注浆工艺本身的不稳定、不均一性对开挖施工的风险影响依然较大。注浆对砂层加固很难取得理想效果，在相邻标段同类地层中已实施过相应措施，但隧道开挖期间效果不佳（见图3）。
图3 矿山法洞内涌砂突泥
2.4居民投诉协调难度大，维稳压力大。
上述措施对矿山法开挖时隧道和周边建筑物安全确有一定帮助，但根据本区域前期实际施工情况，若后续施工仍采用地面降水和洞内注浆方案很难保证隧道开挖的安全（见图5），同时必将引起附近建筑的沉降和开裂，再次引起居民的投诉上访和阻饶施工的事件发生。 2.5工期风险不可控，影响整体工期策划。
該段隧道肩负着向XXX以东供电的功能，因地质及前期居民的阻扰等原因，对进度影响已经较大，若按原设计方案施工不可能保证工期，进而影响xxx以东的通车目标。
2.6结论
风险因素“不良地质及建筑物抗差异沉降能力差”为客观存在，不可规避。
图4 小区梁、柱加固补强施工
在以上风险因素无法规避的情况下，只能通过优化或调整施工方案从而规避周边环境（建筑物、管线）及工期风险，矿山法方案在特殊人造地层地段调整为盾构方案可降低以上风险。盾构掘进时在密封状态下进行，同时通过背后回填注浆、改良剂改善地层，地层水土损失较小，能有效控制地表、管线及建筑物沉降。盾构法施工地表沉降易控，距离隧道10m以外建筑物基本不受影响。
鉴于上述情况，需要通过优化或调整设计方案从而规避周边环境（建筑物、管线）及工期风险，承包商申请将XXX路段局部矿山法隧道设计工法调整为盾构工法。发包方结合地质补勘、周边环境调查等情况，多次组织专家研讨，认为有必要进行工法调整。随后及时将情况向市相关部门进行了汇报。
X年X月X日XXX市委领导亲自莅临现场进行调研，X年X月X日该设计工法调整通过市政府办公会的审查批准。
3 实施效果
X年X月X日发包方立即按会议纪要精神展开盾构施工前期准备工作。并于X年X月X日盾构区间及矿山法隧道主体结构已全部顺利施工完毕，全面实现了市政府安全、质量、工期可控及小区维稳和谐需要的预订目标。
施工期间监测数据显示：地面沉降最大不超过5cm，附近楼房沉降最大不超过1cm，未发现楼房结构有开裂等异常情况，满足设计及规范要求。隧道及周边环境处于安全可控状态。
有效规避了XXX路段沿海复杂环境、特殊人造填石层较厚、软弱围岩段等矿山法安全风险，同时为总工期的保证奠定了坚实基础（见图5）。
图5 矿山法改为盾构法后的隧道
4 经济比较
4.1造价比较及合同依据
根据市政府办公会议纪要（X年X号）中《关于XXX工程XX标工法调整问题》议定意见第二条“因工法调整造成已中标合同新增的工程费用，应由XX公司（发包方）和承包商共同承担，根据工程的实际困难和工期的紧迫性，同意按XX公司（发包方）承担80%，施工单位承担20%的比例分摊”。根据该会议纪要精神，按合同约定的变更计价原则经发包方与监理、承包商多次反复复核确认净增金额为2549.4万元；按现行市政定额、取费办法和盾构施工阶段《深圳市价格信息》中信息价的平均值进行计价（且不下浮），净增金额为4794.2万元。以上两种计价原则金额相差2244.8万元，组成见表1。
考虑盾构变更自身已突破合同条款，合同中无盾构项目；如不采用工法调整方案，安全、工期、不仅无法控制，潜在的维稳增加费用更是无法估算。本着公平公正和实事求是的原则，遵照市政府办公会议纪要（2009年171号）文精神，考虑到承包商已承担了20%的工程费用，结合承包商的履约情况，投资方同意对该变更按现行市政定额、取费办法和盾构施工阶段的信息价平均值进行计价（不下浮），原合同价款为xx万元，加上4794.2151万元，总金额为xxx万元，未突破标底xx亿元和设计概算xx亿元。
4.2成本分析
4.2.1调整前矿山法：
根据中标合同价，相应里程工程合同收入为1281.1484万元，总长度为589.065米，每延米合同收入为21748元。
由于本地段地质极差，注浆加固、超前小导管远大于设计量，仅此两项成本达到874.8374万元远超过合同115.6284万元，总计成本为2353.7352万元，总长度为589.065米，每延米成本为39957元。
矿山法每延米亏损为18209元，合计亏损1072.6285万元。
4.2.2调整后盾构法：
实际成本为盾构井：1800万元；盾构区间：2357.64万元；其他费用为709万元；管理费、办公费、水电、安全文明施工、规费、税金：790万元，合计为5656.74万元。
4.2.3经济分析
根据以上数据可以得出：如采用矿山法，承包商亏损1072.62万元，且安全不可控、工期无法保证；采用盾构工法后，承包商收入和支出基本平衡，并按期完成。对发包方而言，虽然增加投资，但在投资控制范围内，同时满足总体工期；如仍然采用矿山法施工，对周边业主补偿初步估算在5000万元以上，在耗费大量人力财力的同时，并给地铁建设带来负面影响。
5 结论
本工程从提出变更到变更实施完毕历时1年，其中论证调研究7个月，实施阶段5个月；从实施完毕到签订补充协议约6个约，总计18个月。合同双方秉承从工程本身出发，先论证再实施，先看结果再解决合同争议，结果相当圆满。
本工程还可以看出：在发现需要调整工法时，承包商积极主动，以自已的经验提出行之有效的处理方案；发包方从工程实际角度出发，并请政府相关部门现场调研、专家讨论，最终推动此变更得以通过。承包商按自身设想的工法按期完工，体现了承包商丰富的施工经验和良好的履约能力；工法调整后投资发生了变化，发包方虽严格但不教条，将处理意见及时向主管部门请示汇报并征地理解和支持，在承包商履约后跳出合同限制，与承包商就此变更签订了补充协议，体现出成熟的调控和处理手段。对于总价包干合同，在出现合同双方均无法预测的且较大风险时，在讨论承包商的风险包干是有限的还是无限时，相信此案例已给出答案。
参考文献：
1、XXX工程XXX设计院详细勘察阶段《岩土工程勘察报告》
2、XXX工程XXX设计院补充详细勘察阶段《岩土工程勘察报告》
作者简介：李伯富（1975-），男，江苏如皋人，2002年毕业于西南交通大学，铁道专业，现为深圳地铁11号线BT项目11301标项目部合同部长，有多年的合同管理经验。