4、降低建設費的技術措施從目前的技術發展趨勢看,降低工程建設費的基本途徑有:
4.1 縮小結構物斷而尺以山嶺隧道,盾構隧道為例,在確保必要的功能前提下盡量減小結構物的斷面尺寸。例如,日本在盾構隧道中,為減小一次襯砌的厚度,采用了高強的薄管片。在瓦斯管道中,過去的管片厚度為175~200mm,改為150mm.這樣使隧道外徑變為3 950 mm.此外,為減小二次襯砌厚度,采用噴2、3mm樹脂的方法,使外徑從3.8m,變為3.4m,減小0.4m.這樣,開挖土方量減少25%,工期縮短40%。在某一共同溝工程中,將二次襯砌省去節省造價9.9%。當然省略二次襯砌是有條件的。
在山嶺隧道中日本鐵道公團,在北陸新干線的隧道工程中,將拱部內半徑從4.8m改為4.75m,減小5cm.在舞子隧道的通風橫洞(斷而積80m)中,在一次襯砌的(15cm)上,增噴5cm的高強噴混凝土,而取消了厚35cm的二次襯砌。由此可見,縮小斷面尺寸、主要與采用新技術,新工藝有關。如采用高強的噴混凝土和混凝土,噴射樹脂等,其次在滿足凈空的條件下,盡可能地縮小隧道內輪廓尺寸,最終減薄二次襯砌或取消二次襯砌。
例如,在增加列車運行密度的前提下,減少列車編組長度,就可以縮短車站和站臺的長度。采用寬度小的車輛,也可以減少凈空尺寸,從而減少坑道的開挖量。目前,我國采用的盾構管片的厚度是35cm,如果證明采用30cm是可行的,也可以降低工程的造價等等措施都是行之有效的。
4.2 結構物形狀的單純化從實際出發,除地下鐵道車站外,隧道的斷面形狀是比較單純的。形狀單純化,可使鋼筋和模板的架設簡單,與之配套的資材也可以標準化和規格化。如采用鋼筋骨架和定尺鋼筋等。隧道的拱部最好采用單心圓,在公路隧道中,整個上部也最好采用單心圓等。對鋼筋混凝土襯砌的鋼筋,采用預制的鋼筋骨架方式,也取得了良好的效果。例如,4車道的公路隧道,是采用4車道的大斷面隧道,或是采用聯拱型4車道斷面,就需要進一步研究,從形狀單純化角度看,顯然采用形狀單純的4車道斷面是合理的,同時也簡化了施工程序。實踐已指出,目前采用的聯拱隧道的成本是比較高的。
地下鐵道車站形式的標準化,也是各國追求的目標。在滿足功能要求的前提下盡量縮小車站的規模也是車站設計的主流趨勢。應該盡量減少用礦山法修筑地下鐵道車站。在必須用暗挖法修筑地下鐵道的場合,最好采用盾構法。因為盾構法車站易于標準化。這也是“降造”所要求的。
4.3構件預制化結構形狀單純化與構件預制化是有聯系的。構件預制化,使制造簡單,質量可靠,安裝方便,且便于采用新材料。盾構法是實現構件預制化的典型,技術是十分成熟的。
在已經實現預制化的構件,盡可能地向大型、長尺寸方向發展。如日本的瓦斯管道的管片寬度從0.2m改為1.2m,使架設時間大為縮短。
在鐵路隧道中,仰拱構件預制化是一個方向,特別是單線鐵路隧道,更有發展前景。秦嶺隧道的仰拱采用預制仰拱獲得成功。在鐵路隧道中研究二襯砌的構件預制化的問題是有重要意義的。
隧道襯砌、明洞等結構物的預制化,是提高結構物質量、降低造價的基本措施。也是許多國家正在研究的課題。下面介紹2個示例,僅是其中的一部分。
仰拱:為了降低成本和提高修筑仰拱的速度,在某—公路隧道采用預制構件修筑仰拱。首先開挖隧道底部后,灌注坍落度為0的混凝土。而后在其上鋪設預制的帶突起的混凝土板,用振搗器搗固,使與混凝土成為一體。隧道是雙車道的,施工長度約6m,一塊板的大小約寬3m,長1.5m.施工后車輛可以立即通行。可以走行滿載土砂的總質量達39t的卡車。仰拱的下沉量只有3mm.因為不需要設置和拆除模板,比現場灌注混凝土降低成本10%~15%。隧道開挖后,能夠立即施工仰拱,從而能夠控制底部的變形。
襯砌預制板:在山嶺隧道的二次襯砌中,也開發出預制板兼模板的技術。預制板是鋼筋混凝土板;鋼筋從板背后伸出,現場灌注混凝土時使之成為一體。開挖后向巖面噴射混凝土,沿內壁架設鋼架(間距1-2m),使用專門機具把預制板用螺栓連接到鋼架上。預制板上設有直徑10cm的孔,用以灌注混凝土。此法較采用活動模板灌注混凝土的方法能夠降低成本20%~30%,并縮短了工期。
目前廣州地鐵,已經著手研究明挖區間隧道的預制技術,并已選擇試驗段進行試施工。鐵路隧道也將其作為研究課題,準備在某條新線上實施。
4.4 材料標準化和規格化材料的規格化和標準化是與結構斷面的單純化相聯系的。將材料按照設計規格,予以標準化,而在TV或工地預制好,可大大技術減少架設的時間和材料的無理消耗。例如日本在某管路工程中,采用高流動性混凝土管片(直徑4m),在長1km的隧道中,節省約4 000萬日元。目前許多國家在規范中都非常強調材料的規格化和工藝的標準化,這無論對工程質量和工程造價都具有重要的意義。
4.5 施工技術標準化和模式化隧道施工方法的標準化和漠式化是提高隧道修建速度和質量,降低工程造價的關鍵。目前,在隧道工程中,采用的施工方法,越來越集中在少數幾種方法上,如超短臺階法及全斷面法,中隔壁法及眼鏡等,因此,使這幾種方法標準化和模式化是當務之急。應該指出,目前施工方法混亂、工藝不標準、施工機械不配套等,是使隧道造價增加的重要原因之一。
在城市地下鐵道中,目前主要從礦山法、盾構法和明挖法中選擇。但在不良地質條件下,不論采用何種施工方法,都必須采用各種輔助工法。這是工程中最難控制造價的部分。
在施工中,輔助施工方法常常是不可避免的,特別是礦山法。在設計中,輔助施工方法的選擇,對控制造價是極端重要的。
為了規范城市礦山法隧道的技術標準, 日本最近出版了“城市礦山法隧道技術標準”(2002年)。對礦山法中存在的問題加以規范化。其中特別對超前支護技術提出了標準化的要求并作了具體的規定。
5、加強工程程費的統計分析加強工程費的統計分析,找出工程費與各種施工方法的內在關系是很重要的、具有基礎研究性質的工作。目前在城市地下鐵道中,基本上是采用明挖法、盾構法和礦山法三種方法。這三種方法各有利弊。可根據工程性質、規模、地質條件、環境條件等選擇。
從施工工廠化程度上看,應該說,盾構法排在首位,其次是明挖法,最后是礦山法。
從造價控制的難易程度上看,首位也是盾構法,其次是明挖法,最后是礦山法。
從造價的高低看很,很難比較。因為各種施工方法的應用條件不同。例如地下車站,多數采用明挖法,但不能采用明挖法時,就只有采用礦山法或盾構法。在區間隧道,盾構法與明挖法可以做比較,一般說,國外的場合盾構法都優于明挖法,因為國女嘟把施工對周邊環境(交通、生活、結構物危害等)的影響列入造價之中。