全断面掘进机法施工组织与费用分析
我国引进全断面掘进机技术(TBM)已有二十多年的历史，但至今还没有形成一套实用的
我国引进全断面掘进机技术(TBM)已有二十多年的历史，但至今还没有形成一套实用的
施工组织设计和费用分析方法。笔者近些年搜集研究了一些有关TBM的资料和工程实例，同
时也参与了山西省万家寨引黄工程TBM法施工隧洞(前后共投入5台TBM，计划掘进109km)的设
计、概算、招标和现场设代工作，初步掌握了TBM法施工组织内容，并摸索出费用分析的方 法。下面作一简要介绍。
一、TBM法施工组织设计
1.TBM法施工组织设计内容
采用TBM法施工隧洞(或隧道)，除按各阶段的编制规程规定，对工程施工进行一般的研 究、论证、比较、设计外，还要针对TBM施工的特点进行以下工作。
(1)TBM设备选型。
(2)配合工程总体布置，确定有利TBM法施工的隧洞布置方案。
(3)隧洞施工工期确定。
(4)与TBM配套的其他项目的施工方法设计。
(5)施工工厂生产工艺及规模确定。
(6)现场施工人员组合。
(7)施工场区规划。
(8)施工主要动力、材料消耗估算。
(9)临建工程量估算。
(10)进口设备、材料统计。
2.TBM机组选型
TBM的主机总体结构(特殊用途的除外)大致相同，但因类型不同，适用条件有一定的差 别(见如下说明)。后配套为主机提供服务和供应，主要配置大致相同。
护盾型式，有开趟式、单护盾、双护盾几种。开趟式对围岩自稳能力要求较高，护盾式 适用范围较广。
开挖断面，形状以圆形为主，近年又开发出方形(割圆角)断面的TBM，适用于交通隧道 。
支护结构，有适用喷锚的，有适用管片衬砌的以及其他支护结构。
对TBM的其他技术要求(如超前勘探等)可与厂家联系。有关TBM更详细的资料可参考有关 文献。
3.配合工程总体布置
隧洞长度不宜过小，否则选择TBM法的经济效益差。当利用国内已有设备，隧洞长度不 宜小于4～5km；若由外国承包商带机施工，长度不宜小于10km。
洞口位置应满足TBM安装、施工的基本要求。隧洞线路布置要顺直，洞身的纵坡、平竖
曲线应满足TBM掘进运行的要求。纵坡大小主要受运输方式影响，但当纵坡过大时，将影响
机组中一些设备的正常运行。一般情况下，使用开趟式TBM，曲线半径不宜小于300m；使用
护盾式TBM且管片衬砌，曲线半径不宜小于1500m。同一台TBM掘进的隧洞，开挖断面必须相 同，支护结构也应尽量一致。
4.掘进效率和工期
TBM法施工总工期由下列工作控制。
(1)施工准备期：由国外制造的TBM主机或整机，制造、运输周期约12～14个月。后配套
及配套设备若由国内设计、制造和装配，周期与主机大至相同。若利用国外已有设备，应考 虑设备的大修、运输时间，周期不应低于6～8个月。
施工场区的各种临时设施修建可与设备制造、运输同期进行。主要生产设施为管片加工 厂、砂石加工厂(如果需要的话)约需6～8个月。
TBM安装周期(不计安装场准备)需2～3个月。
因此施准备工期需14～17个月。当使用国内现有设备，施工准备期不应少于8个月。
(2)掘进效率和工期：TBM掘进效率主要受隧洞断面大小、TBM性能、岩石性质、支护方
式以及运输、供应的配套性有关。80年代中期以后生产的各类型TBM，切岩速度有了很大飞
跃，岩性已不再是控制性的因素，TBM开挖小时的生产率可达3～5m／h。而支护方式和运输
、供应有配套性可能成为控制性因素，综合掘进效率约2.0～3.7m／h。
TBM的日掘进进尺由掘进时间利用率控制。TBM正常施工期间，每日24小时需有4～8小时
维护、保养、管线安装及其他作业时间。此外TBM掘进时还有设备移动等必要的辅助作业。 因此TBM日纯掘进时间利用率约40％～45％。
影响TBM月进尺的因素很多，如节假日停工、新机组(包括劳动组织)的“磨合”、水电 供应的中断、机械故障、特殊地质现象、工作疏漏及校正等。
通过对国内外近些年TBM施工程统计，隧洞掘进平均进尺约550～750m／月。据此可计算 隧洞掘进工期。
(3)TBM大修和拆除工期：BTM大修期无明确的规定。一般情况下，TBM掘 进13～20km需
进行大修，在长度不大的隧洞施工中，应避免中途大修(更避免洞内大修)。有条件时可将大 修提前或滞后(只要设备未出现大故障)。
TBM完成预定工作量后应尽量在洞外拆除。洞外拆除可按1.5～2个月计算(包括各种管线
拆除及洞内清理)。若在洞内拆除应考虑机组及管线拆除顺序，同时还应计入洞室扩挖及恢 复工期。
(4)洞口工程施工期：一般工程洞口还有其他建筑物，因基础被TBM施工占压，须待TBM 拆除后施工。该工期应计入总工期。
5.施工人员配备
正常掘进期间，TBM法施工现场人数相对稳定，所有施工人员的职务、等级及数量可按 岗位逐一确定。TBM正常掘进期间现场人员如下：
(1)现场管理人员：负责现场组织调度以及工程、财务、合同等管理工作。
(2)机上岗位工：指TBM开挖时所有机组运行人员和为开挖服务的机上工种。
(3)机上其他工种：与工程项目划分有关，当喷锚、衬砌等单独列项，且包括该工种时 可列“机上其他工种”，否则，作为机上岗位工。
(4)机外作业工：系指TBM作业时，在机外从事出碴、供料、运输等作业的工种。该工种 与工程项目划分有关。
(5)TBM日常维护工：从事TBM日常维护、修配、保养等。
(6)加工厂人员：从事砂石料、管片、钢筋、锚杆等材料生产人员。
(7)修配厂人员：维护、保养TBM机组以外的各种施工设备。
(8)其他辅助生产人员：负责工地水、电、路、讯、场地等的维护及材料保管。
(9)杂勤人员：负责后勤等杂项工作。
6.施工方法及加工工艺设计
施工方法是指除TBM以外为完成隧洞施工所必须的机外辅助作业的方法，如出碴、转渣
、材料运输等。施工方法设计应综合考虑现场条件和TBM的性能，不因施工方法选择不当而 影响TBM的正常使用，或造成设备的闲置。
加工工艺是指砂石料、管片、钢筋、锚杆等的生产工艺设计。同时提出加工厂的规模及 有关技术指标。
7.施工场区规划
施工场区规划主解决以下问题：
(1)洞口安装场：要求布置在洞轴线延长线上偏向一侧，底部与洞底同高程并尽量水平 。底宽为3～4倍TBM直径(含洞宽)，长度最好为主机＋后配套总长。
(2)转碴场：与洞内出渣方式有关。当采用机车出渣时，应有卸渣、贮渣和转载以及列 车调车的条件。铁路布置应满足列车运行要求。
(3)上料站台：方便材料的贮存、装车与列车调车(机车运输时)。
(4)加工厂、修配保养厂、仓库等布置。
(5)生活营地及管理区布置。
(6)弃碴砀布置及防护。
(7)防洪及排水设施布置。
(8)供水、供电、交通等设施布置。
(9)临建工程量计算。
二、TBM法施工费用分析
1.费用构成
TBM法施工费用可划分为直接费、间接费和关税、增值税三类。
2.基础价格
(1)人工费单价：人工费按等级划分。国内人工费等级应与国内各行业等级划分一致，
以利于费用类比。国内人工费除按现行的工资标准计取工资外，还应计入企业支配的费用和
国家提取的税费。外方人工费标准应与国外相应等级或国内类同工程人工费标准相当。
(2)材料费：材料(包括水、电等)价格计算与现行计算方法相同。对于进口的材料，考 虑今后工程开工后的变化，关税、增值税可不计入材料费中。
3.直接费
(1)项目划分：项目划分可按我国通常的划分方法划分。但因TBM是一个综合性的施工设
备(称作TBM机组)，设备台时费、机上人工费在各项目中摊销困难，因此可将TBM机组台时费
和机上人工费计入开挖费用中。当然也可根据工程施工特点采用其他的划分方法。如以延米
为单位计算开挖价格或综合支护价格或综合成洞价格。但这种划分不利于与其他工程进行价 格水平的对比。
(2)设备台时费：TBM法是高度机械化施工的方法，设备台时费在总费用中所占比例较大
。设备包括TBM机组和常规或通用设备两类：①常规或能通用设备台时费可按照国际上通常
采用的以经济运行小时为基础编制的设备台时费手册计算，但在使用手册时应熟悉它的计算
条件；②TBM机组台的时费计算是TBM法施工费用分析的重点。TBM机组台时费＝折旧费＋大 修理费＋日常维护保养费＋动力燃料费。
(3)TBM机组预算价格和折旧费：TBM机组预算价格由出厂价(一般为离岸价)、海运费(含
海保费)、进口关税和增值税、目的港口岸费、内陆运杂费、保管费、现场安装费等组成。
TBM机组经济运行小时，尚未找到权威性的依据。通过对代理商和使用者等方面了解，T
BM折旧可按30～40km的隧洞工作量折旧。若按每日掘进30m，日运行16～18小时计，则折旧
台时为16000～24000小时。综合各方面实际运用资料表明，正常情况下TBM机组折旧台时可 按16000～24000小时计。
TBM机组折旧费即为机组预算价格除以折旧台时。
(4)TBM机组大修理费：TBM主机大修应由生产厂家来人进行。根据掌握的工程资料，TBM
主机终身一般进行一次大修。一次大修理费约为主机价格的1／3。其他设备则可按类似设备 的大修费计取。
(5)日常维护保养费：日常维护保养费计算范围与机组的构成一致，包括①修理人工费 ；②修理部件费；③修理设备费。
(6)动力燃料费：动力燃料费计算范围应与机组的构成一致，其费用应按实际消耗量计 算，包括：①电费；②燃油；③水；④液压油；⑤润滑油。
(7)直接费分析：直接费由人工费、材料费和施工设备使用费构成。在按“实物量法”
进行人工、材料、设备实际消耗量计算时，材料费和施工设备使用费还应分别计入其他费用
。其他费用的计取与材料、设备(台时)消耗量计算详细程度有关，一般可各取其合计的0～5 ％。
1)TBM开挖。TBM机组台时费全部计入开挖费中。机上人工按施工组织配备并与机组构成 一致。
2)TBM机组的其他作业。如喷混凝土、锚杆、管片衬砌、豆石灌浆等项目不应包括TBM台
时费和机上人工费(TBM开挖中已计入的则不再重计)。与此类作业有关的专职人工但未包含 在TBM开挖费中则应计入。
3)独立的作业项目。如石渣转运、管片倒运等，这些项目大部分可与TBM机组不同步作 业。若TBM机组及机上人工未计入此费用，则应单独进行直接费分析。
4)加工材料。如砂石料、钢筋、锚杆、管片等按加工厂生产工艺设计进行直接费分析。
4.间接费
间接费包括内容很多，除直接费、关税和增值税外，所有本工程施工所发生的一世费用
均计入间接费中。间接费率因计费范围不同而有很大的差别。若按本文所述范围取费，间接 费率可控制在直接费的50％～65％
5.关税、增值税
计取办法同一般工程。
综上所述，TBM法施工组织与费用分析是两个相互配合的工作。尤其是费用分析，绝大
部分数据来源于施工组织设计。因此，工程投资计算的可靠、准确，必须有合理、严密、详 细的施工组织设计。
掘进机图片
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