管道顶管施工与明挖施工技术建设造价比较分析

管道顶管施工与明挖施工技术建设造价比较分析安关峰（广州市污水治理有限责任公司，广州，51 0655）摘要：目前随着非开挖技术日益得到社会的认同与重视，所以顶管工程出现了方兴未艾的局面。在管道工程实践中明挖施工与顶管施工都各具千秋，在进行抉择施工方案时，究竟采取何方案常常困扰着工程技术人员。本文综合两种施工工艺的优缺点并就其经济性进行对比分析，得出有益的结论，可供工程技术人员决策。关键词：顶管；明挖；施工方案；造价中图分类号：TU723文献标识码：C文章编号：1674-2133 (2008)05- 38- 04Comparison and analysis on the cost of pipe-jacking constructionand open -cut constructionAN Guan-feng(Guangzhou Sewage Treatment Co.，Ltd， Guangzhou 510655， China)Abstract: With the current growing social recognition and attention of the trenchless technology, the pipe -jackingengineering is more and more popular. In the practice of pipe-jacking construction and open-cut construction, which plan should be adopted often troubled the technical personnel. The advantages and disadvantages of the above construction methods are discussed in detail, and their economic features are further compared in this paper. Some beneficial conclusions are drawn and used to make choice by technical personnel.Keywords: pipe-jacking；fopen-cut；construction plan；cost压力理论与工作井或接收井基坑稳定理论。目前在顶管推力计算中有两类计算理论，一是在采用顶管施工时管道所处的土层为稳定土层且厚 度较大时，作用于管道上的土压力仅是其上部分高度的土柱重，即考虑土拱效应。此土柱的高度一般 按照普罗托季扬宽诺夫公式或太沙基公式即隧道土压力公式计算。管道顶部以上覆盖土层的厚度超过 一定值时，作用于管道上的土压力计及此定值高度 的土柱重。二是不考虑土拱效应的理论，即对于不稳定土层，计算时土压力按照覆盖层的全部厚度计 算。值得指出的是按照全部厚度计算时得到的结果对具有稳定性土层而言结果偏大。有关文献对其进 行了详细的介绍1。后背墙土压力理论主要采用被动土压力理论验 算后背墙在最大推力作用下，后背墙的稳定性。若后背墙不满足稳定要求，提出采取的加固措施或降 低总顶力的措施。工作井或接收井基坑稳定理论。由于顶管工作1引言随着城市建设的发展，自来水、煤气、污水、电力、电讯等管道施工越来越多。在目前的技术条件下，管道施工可以采用明挖技术与非开挖技术。在一些受地下、地表建 （构） 筑 （如河流、高速公路 、 地 表 建 筑 物 、 地 下 旧 基 础 等） 以 及 临 近 建（构） 筑物限制的条件下，可能必须采取非开挖技术或必须采取明挖技术。在较多的情况下，对于一 些管道工程采取非开挖技术或明挖技术在技术上讲 都可行，但是作为工程需要作技术经济比较，选取性价比较好的管道施工技术无疑是明智的。2顶管与明挖施工技术对比分析理论对比分析顶管工程涉及到顶管推力计算理论、后背墙土2.1收稿日期：2008- 05- 27作者简介：安关峰（ 1970-），博士后，高级工程师，现为广州市污水治理有限责任公司副总理。主要从事岩土工程施工、数值仿真和城市信 息化研究工作。2008 No.5 安关峰：管道顶管施工与明挖施工技术建设造价比较分析39 井深度一般较深 （5 10m），故可依据基坑的强度、变形理论对其稳定性进行检验。管道明挖施工涉及到沟槽开挖理论。沟槽开挖主要应用基坑稳定理论以及沟槽稳定理论。有较多文献对此进行了研究。涉及基坑的理论这里不再赘述。施。2.2.2管道明挖施工工艺及要点1（1） 施工排水（2） 沟槽开挖 依据开挖深度、宽度及现场地质条件对开挖作业面进行规划并进行现场测量放线，采用液压反铲进行沟槽开挖，沟槽底部依据设计高程进行平整， 超挖部分须依据有关要求进行处理。沟槽的底宽应 满足管道的铺设和地下水排出的需要，沟底宽度一 般为：管外径 +2600mm 。（3） 沟槽支撑 沟槽支撑应根据沟槽的土质、地下水位、开槽断面、荷载条件等因素进行设计。支撑材料可选用钢材、木材或钢材木材混合使用。（4） 管道安装与铺设沟槽开挖完毕后应及时安装铺设管道就位。相 关工艺控制遵循规范要求。（5） 沟槽回填给排水管道施工完毕并经检验合格后，沟槽应 及时回填。回填质量应满足有关规范要求。接头外 部灌浆完成至少养护 1 小时，管道安装一定数量并 完成以上工序后，验收合格即可进行回填。首先清 除沟槽内杂物，并排除积水。管道两侧至管顶的回 填料依据规范或设计要求进行选取，回填分管道垫 层回填、管侧垫层回填、沟槽带回填及一般回填。 回填厚度和压实指标依据设计要求进行。管道两侧 应对称下料、分层夯实，均匀上升。2.22.2.1施工技术对比分析顶管施工工艺及要点2（1） 工作井、接收井采用沉井、逆筑法或密扣钢板桩支护明挖施工。顶管工作井的位置设置应便于排水、出土和运输，并对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全生产措施。（2） 设备安装导轨安装应牢固、顺直、平行、等高，其纵坡 与管道设计坡度一致；千斤顶安装须固定在支架 上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点在管道中心的垂线上；油泵应与千斤顶相匹配；顶铁 应有足够的刚度，并且顶铁的相邻面相互垂直。（3） 顶进工具管开始顶进 510m 的范围内，允许偏差 为：轴线位置 3mm，高程 03mm。顶进时需要勤测工具管的中心和高程。超出允许值时要随时纠 偏。（4） 长距离顶管技术中继间法；将需顶进的管线全长分成若干段， 在相邻两段之间设置一个与所顶进管相同管径的工作管，其中布置顶进设备，此工作管节称中继间。中继间以前的管段用中继间的顶进设备顶进。中继间顶镐活塞收缩后，中继间与其前的管段之间出现一个顶镐行程的空隙。再由工作井顶进设备顶进中 继间以后的管段，始中继间与前面的管段相接。（5） 泥浆套法：在顶进过程中，以高压泵向管外壁与土层之间注入触变泥浆，以减少阻力的措2.2.3施工技术优缺点对比顶管与明挖施工技术优缺点见表 1。 （依据顶管网资料整理）3顶管与明挖施工经济对比分析以下对比以铺设长度为 100m 的 1000 二级表 1 顶管与明挖施工优缺点对比 T T T A T A % T % , ,fl , , ;!#$%&();*#+(,-./0 %1;*#23-45 6;7 T89-:;();*#45;?,-,AB/ TCDE)FGHI0 %1 7JKLMN.O,./PQRST U,VWX6YZTU,./_ .ab % c+de fgh23ij k Tlm,lno, lpqrs,kt TWuv,wxy%1 TzQ| T!?ey= y?.O?789Rp?rS:; 造价 （元）明挖造价顶管造价 施工深度 （m）图 1 顶管与明挖造价随深度变化曲 40 建 筑 监 督 检 测 与 造 价第 1 卷 第 5 期钢筋混凝土管为标准。3.1管材价格2007 年 8 月通过对广州市场管材与顶管净顶（不包括管材、余泥外运，工作井制作等） 市场询 价，得到表 1 与表 2。土方开挖与外运 143.577 m3 单价 20 元 /m3 合计 2871.54 元。接收井 5000300，底板厚 300mm。按照钢筋混凝土单价 400 元 /m3。合计 5654 元。土方开挖与外运 76.97m3 单价 20 元 /m3 合计1539.4 元。（2） 顶管顶进措施费泥水平衡顶管机械顶进 1000 钢筋混凝土管， 每延米单价 800.0 元 /m。100m800=80000.0 元（3） 管材价格二级钢筋砼每延米单价 910.0 元 /m。 100 910.091000 元。（4） 顶管施工总费用9430 2871.54 5653.9 1539.4 80000.0 91000190494.84 元。3.3明挖施工成本管道设计参数：埋深 5.0m，管径 1000，管 材二级钢筋砼。（1） 开挖与回填方量以管径 1000 的钢筋砼为例，管道埋深 4.0m沟 槽 开 挖 深 度 5.3m， 开 挖 宽 度 B=D1+2 (b1+ b2+表 2管材市场价格B=1000+2(500+200)=2400mm。挖方单价 15 元b3)/m3，填方单价 60 元 /m3。（2） 沟槽支护 （密扣钢板桩） （7m 长）密扣钢板桩每延米单价 1000.0 元 /m （管道纵 向），1001000100000 元。（3） 管材价格二级钢筋砼每延米单价 910.0 元 /m。 100 910.091000 元。表 3顶管工艺费用3.2顶管成本管道设计参数：埋深 5.0m，管径 1000，管材二级钢筋砼。（1） 顶管工作井措施费工作井 （4 m6m） 成本，工作井壁厚 30cm， 底板厚 40cm。按照钢筋混凝土单价 400 元 /m3。合计 9430 元。% $(mm) (yIm)7007008007S0900780100080012008S01SS01000140011001S0012S016S01700% % $ (mm) (yIm)= 10009101S0022002000S700 100012001S00260020004600%10001S001S0027002000S600$ % (!8#$%)10001SS01S0018002000S200&$( % (!S#$%)600480700SS08006902008 No.5 安关峰：管道顶管施工与明挖施工技术建设造价比较分析41 表 3 顶管与明挖 100m 造价表（4） 明挖施工总费用 1001288 元。3.4 顶管与明挖成本对比针对 100m 长直径 1m 的钢筋混凝土管的不同 埋深，顶管与明挖造价对比见表 3。图形见图 1。显然对于同一管材、管径，顶管的造价随管道埋深的增加而增加，但是明挖造价增加的幅度大于顶管造价增加幅度。明挖的造价总体比顶管的造价 高。此外随施工深度减少，明挖造价与顶管施工造 价有平衡点。理论上该平衡点对应施工深度为 0.5m。件、地质条件、施工条件与经济条件综合选取。（2） 随管道埋深的增加，明挖施工造价增加幅度大于顶管施工造价的幅度。理论上明挖施工造价 与顶管施工造价存在深度平衡点约 0.5m。（3） 由于明挖施工增加了土方开挖、回填、钢 板桩支护等费用，总体而言明挖施工的造价高于顶管施工造价。参考文献1 GB 50268- 97 给水排水管道工程施工及验收规范S.北 京：中国建筑工业出版社，1998.2 余彬泉，陈传灿. 顶管施工技术M.北京：人民交通出版社，1998.4基本结论（1） 顶管施工与明挖施工的选择要依据场地条（上接第 34 页）的工程质量事故责任。北京：中国建筑工业出版社，1994.5 广东省人民代表大会常务委员会. 广东省建筑工程质量 管理条例Z. 1996.11.116 施岚青，沙志国，固起敬. 混凝土结构设计规范应用指 南M. 北京：地震出版社,1990.7 韩素芳等.混凝土工程病害与修补加固S. 海洋出版社，1996.8 范锡盛, 王跃. 建筑工程事故分析及处理实例应用手册M. 北京：中国建筑工业出版社,1996.9 广东省岩石力学与工程学会.汕头市某糖果食品有限公 司通用厂房桩基沉降事故原因分析R. 广州：广东省岩 石力学与工程学会，1996.参考文献1 DBT15- 3- 91 建筑地基基础设计规范S. 北京：建筑工 业出版社，2005.2 中华人民共和国建设部. GBJ- 7- 89 建筑地基基础设计规范S. 北京：中国建筑工业出版社，1989.3 中国