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核電廠盾構(gòu)輸水隧洞成本控制探討論文
1核電廠輸水盾構(gòu)隧洞成本構(gòu)成及主要影響因素分析
1.1某核電廠輸水盾構(gòu)隧洞工程概況
某沿海核電站取水工程采用雙線盾構(gòu)隧洞輸水，隧洞軸線平面為直線，水平中心間距29m，盾構(gòu)輸水隧洞內(nèi)徑為7.3m，外徑為8.9m，共兩條，采用管片和二次襯砌作為復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。其中一次襯砌厚度0.5m，作為隧洞的主體結(jié)構(gòu)，二次襯砌0.3m。隧洞軸線為直線。進(jìn)水口布置在海側(cè)的閘門井內(nèi)，出水口位于陸側(cè)的閘門井內(nèi)。輸水隧洞及進(jìn)、出口構(gòu)筑物全長為4420m。隧洞管片為C60高性能防水鋼筋混凝土，二次襯砌采用C40鋼筋混凝土，兩者均摻加聚丙烯合成纖維。本工程盾構(gòu)進(jìn)出洞工作井均采用矩形結(jié)構(gòu)，明挖法施工，維護(hù)結(jié)構(gòu)采用噴錨支護(hù)體系，C25噴混凝土厚度20cm，錨桿采用直徑25的CD反循環(huán)注漿錨桿，二襯采用C40鋼筋混凝土，厚度50cm，底板厚1.5m。工作井1由兩個(gè)盾構(gòu)井和一個(gè)閘門井組成，2個(gè)盾構(gòu)井平面尺寸15m×17m，結(jié)構(gòu)凈距為8.9m，深度為30m，閘門井平面尺寸為12m×49.5m，深度21.5m。工作井2由盾構(gòu)井、閘門井及連接它們的取水構(gòu)筑物組成，其中盾構(gòu)井深度49.5m，平面尺寸16.4m×43.5m，閘門井深度17.5m，平面尺寸20m×67.2m，連接它們的取水構(gòu)筑物沿線路方向長度為27.8m。本工程采用一臺(tái)泥水加壓平衡式盾構(gòu)機(jī)，其掘進(jìn)路線為：自出水構(gòu)筑物（工作井1）出發(fā)→取水隧洞一號(hào)→進(jìn)入進(jìn)水構(gòu)筑物（工作井2，移位，轉(zhuǎn)身180°）→取水隧洞二號(hào)→最后出水構(gòu)筑物吊出盾構(gòu)機(jī)。某核電廠輸水盾構(gòu)隧洞成本分析盾構(gòu)掘進(jìn)、盾構(gòu)管片、二次襯砌、盾構(gòu)工作井是盾構(gòu)取水隧洞的主要組成部分，尤其是盾構(gòu)掘進(jìn)和盾構(gòu)管片，兩者相加占到總費(fèi)用比例的71.8%。
1.2核電廠輸水盾構(gòu)隧洞成本技術(shù)影響因素
影響盾構(gòu)輸水隧洞成本的因素主要有技術(shù)措施和管理措施兩方面。技術(shù)措施包括設(shè)計(jì)方法合理與否，施工材料的選用，施工機(jī)械的選擇、工期、成本管理及其他方面等。施工管理措施包括成本管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理和施工管理等。就技術(shù)措施而言，從上節(jié)的概算造價(jià)構(gòu)成分析來看，影響盾構(gòu)輸水隧洞造價(jià)的因素主要有以下三個(gè)方面：（1）盾構(gòu)隧洞管片及二次襯砌的設(shè)計(jì)；（2）盾構(gòu)機(jī)的選型設(shè)計(jì)；（3）盾構(gòu)隧洞進(jìn)出口工作豎井的設(shè)計(jì)。
2盾構(gòu)法輸水隧洞的成本控制的技術(shù)優(yōu)化措施
2.1管片（一次襯砌）的合理設(shè)計(jì)
2.1.1管片環(huán)的外徑：管片環(huán)的外徑尺寸，取決于隧洞凈空和襯砌厚度（管片厚度、二次襯砌厚度等）。管片環(huán)的外徑尺寸是隧道設(shè)計(jì)時(shí)的最基本因素。一般隧洞內(nèi)凈空由以下五個(gè)因素確定：（1）建筑限界；（2）內(nèi)凈空與限界之間的富裕量；（3）施工誤差；（4）隧道襯砌變形；（5）后期變形（沉降或隆起）。對核電廠輸水隧洞，內(nèi)凈空主要由過水?dāng)嗝娴拿娣e要求確定，應(yīng)在滿足輸水?dāng)嗝娴那闆r下盡可能選擇較小的合理的管片環(huán)斷面。
2.1.2管片的厚度：管片厚度與隧道斷面大小的比，主要取決于土質(zhì)條件。覆蓋層厚度等荷載條件，但有時(shí)隧道的使用目的和管片的施工條件也起支配作用。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，管片厚度一般為管片外徑的4%～6%D（外徑），地鐵區(qū)間隧道一般為4.5%～5.6%D（外徑）；大直徑隧道相對厚度較小，一般為4%～5%D（外徑），也有個(gè)別隧道達(dá)到7%D（外徑）。襯砌厚度的選擇與地質(zhì)條件、荷載條件密切相關(guān)，但更多情況下是經(jīng)驗(yàn)取值。目前盾構(gòu)管片計(jì)算模型主要有以下四種方法：（1）慣用法；（2）修正慣用法；（3）多鉸環(huán)法；（4）梁-彈簧模型法。應(yīng)在滿足上述管片經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求的情況下選擇合理的計(jì)算模型來提高計(jì)算的精度，降低的管片厚度，一方面使得隧道斷面縮小，另一方面降低了管片制造成本。
2.1.3管片寬度：從便于搬運(yùn)、組裝以及在隧道曲線段上的施工，考慮盾尾的長度條件，管片寬度小一些為好。但是，從降低隧道總長的管片制造成本，減少易出現(xiàn)漏水等缺陷的接頭數(shù)量，提高施工速度等方面考慮，則此寬度大一些為好。管片寬度應(yīng)根據(jù)隧道的斷面和最小曲線半徑，結(jié)合實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，選擇在經(jīng)濟(jì)性、施工性方面較合理的尺寸。
2.1.4管片環(huán)分塊：分塊數(shù)越少、結(jié)構(gòu)剛度越大，結(jié)構(gòu)受力相對較大，結(jié)構(gòu)變形較小，但總體上看內(nèi)力差別不大。從結(jié)構(gòu)防水看，分塊越多，則接縫長度越長，防水難度越大。從縮短拼裝時(shí)間，加快施工進(jìn)度看，管片分塊數(shù)越少越好；從減小拼裝難度看，以采用小封頂塊形式為佳；從減小管片制作與運(yùn)輸難度看，管片長度不宜過大�？傮w來說，分塊數(shù)越多，工作量越大，管片的拼裝工期也相應(yīng)增加，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際選擇合理的管片環(huán)分塊數(shù)。
2.2二次襯砌的合理設(shè)計(jì)
二次襯砌的作用在于防腐、防水、防火、隧道內(nèi)表面光滑、管片拼裝蛇行修正以及隧道襯砌的補(bǔ)強(qiáng)作用。在確保襯砌強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)安全性的條件下，二次襯砌的合理設(shè)計(jì)（采用最優(yōu)厚度或者省略），有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）直接導(dǎo)致成本的降低；（2）工期得以縮短；（3）因掘削面的縮小，排出的棄土減少，從而使機(jī)器設(shè)備、始發(fā)及到達(dá)豎井等的規(guī)模縮小。
2.3盾構(gòu)機(jī)的合理選型
盾構(gòu)選型主要依據(jù)工程地質(zhì)條件、隧道設(shè)計(jì)參數(shù)、盾構(gòu)施工工藝、進(jìn)度要求等因素綜合進(jìn)行分析，對盾構(gòu)類型、驅(qū)動(dòng)方式、功能要求、主要技術(shù)參數(shù)，輔助設(shè)備的配置等進(jìn)行研究。目前常用的盾構(gòu)機(jī)主要有泥水平衡盾構(gòu)機(jī)和土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，其中土壓平衡盾構(gòu)機(jī)占用施工場地較小，設(shè)備購置費(fèi)用及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低；泥水平衡盾構(gòu)機(jī)要有較大的泥水處理場地，設(shè)備購置費(fèi)用及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較高。但是總體來看，兩種盾構(gòu)機(jī)的造價(jià)均很高，其選型的正確與否，無論是對盾構(gòu)施工的技術(shù)水平，還是對盾構(gòu)隧洞的成本控制均起著至關(guān)重要的作用。
2.4盾構(gòu)工作井的合理設(shè)計(jì)
從輸水隧洞的概算費(fèi)用組成可以看出，豎井的建造費(fèi)用也是取水隧洞的一個(gè)重要組成部分。在滿足盾構(gòu)施工要求的前提下應(yīng)盡量減少豎井個(gè)數(shù)和豎井建造規(guī)模，隨著豎井個(gè)數(shù)的減少，盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出豎井的費(fèi)用以及進(jìn)出洞口的地層改良費(fèi)用也要相應(yīng)減少。此外，選擇合理的施工工法和豎井結(jié)構(gòu)形式的選擇（矩形、圓形）等也很重要，對此須做詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。
3結(jié)語
通過上述分析可以看出，取水盾構(gòu)隧洞費(fèi)用主要由盾構(gòu)掘進(jìn)、盾構(gòu)管片、二次襯砌、進(jìn)出口豎井等構(gòu)成。為了減少取水盾構(gòu)隧洞的建造成本，應(yīng)從管片和襯砌設(shè)計(jì)、盾構(gòu)機(jī)器設(shè)備選型、豎井設(shè)計(jì)等方面來考慮，這幾個(gè)方面是控制輸水隧洞成本的主要技術(shù)優(yōu)化措施。
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