全断面岩石掘进机TBM施工概预算定额.docx

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全断面岩石掘进机TBM施工概预算定额

全断面岩石掘进机（TBM）施工概预算定额

    一、全断面岩石掘进机（TBM）施工简介

    TBM掘进机是由几十个独立的子系统有机的连接成一个完整的大系统。

是集机械、电子、液压、传感、信息技术于一体，综合了钢结构、机械传动、起重、运输、液压、润滑、气动、水流、通风防尘、减震降温、控制噪音、电气拖动、程控、监控、遥控、超探支护、机械手、激光导向等多学科的技术。

技术复杂、结构庞大，集开挖、支护、出渣、通风、排水于一身，是工厂化的隧道生产线。

TBM选型主要从工程地质与水文地质条件、隧洞设计、工程特征等三方面考虑。

    目前，TBM主要分为以下三种类型，并分别适应于不同的地质。

    1敞开式TBM：

常用于硬岩，在敞开式TBM上，配置了钢拱架安装器和喷锚等辅助设备，以适应地质的变化。

    2双护盾TBM：

适用于各种地质，既能适应软岩，也能适应硬岩或软硬岩交互地层。

    3单护盾TBM：

常用于劣质地层。

    一般情况下，在良好地质中则使用敞开式TBM；双护盾TBM常用于复杂地层的长隧道开挖，对各种不良地质和岩石强度变化有较好适应性。

当在严重破碎或软弱地层中掘进时，双护盾TBM便作为单护盾TBM使用；单护盾TBM由于掘进速度慢，目前很少使用。

下面从几个方面进行全断面掘进机施工介绍。

（一）全断面双护盾掘进机

    1、双护盾TBM的构造

    双护盾TBM由主机和后配套设备两部分组成，全长一般150～250m，主机十几米长。

（1）主机

    主机由三部分组成：

    前盾：

包括主轴承支撑的刀头及刀头驱动系统（电机、离合变速器、主齿轮）。

    伸缩盾：

位于前护盾和后护盾之间的钢结构就是所谓的伸缩盾，分别通过液压连件与前后护盾连接。

    后盾：

是一个带有抓紧装置的护盾，前盾和后盾分别通过液压连件连接。

（2）后配套设备

    后配套设备由一系列轨道工作台组成的台车，包括以下主要装置：

    掘进机及辅助设备的液压和电动装置；变压器及电缆；输送石渣的皮带机；机械传动装置；起吊设备，装卸轨道；管片安装系统；消尘器装置；供风系统；排气设备；高压电缆盘；压缩空气和压水带盘；豆砾石灌注系统；水泥灌浆系统。

    2、双护盾TBM的工作过程

（1）特点:

掘进、出渣、运输、管片衬砌等工序平行连续作业。

在混凝土管片安装完后，紧接着进行豆砾石（粒径为5mm～10mm）回填，再向豆砾石里灌注水泥浆。

（2）施工时间安排:

通常安排三个班组,其中一个班组每日上午进行机械检修、保养、清理、测量、其它辅助作业等工作,其他两班为正式掘进、管片安装、回填豆砾石、灌水泥浆等工作。

图2-1双护盾TBM

    （3）操作模式

    操作模式分两种：

    在第一种模式下，运行循环包括两个不同阶段。

    第一阶段，刀头及前护盾在液压推进缸作用下向前掘进，并通过皮带机向渣车装料；同时后护盾被后支撑系统牢固的固定于洞壁，这时隧洞内后配套系统也保持静止。

    第二阶段，刀头停止运行，前护盾被前支撑固定于洞壁，通过液压推进缸反作用来拖拽后护盾向前运动，在这一阶段结束时，后配套由安装于皮带机支架两边的专用牵引缸拖动前进。

    第二种模式也称作单护盾模式，由于围岩破碎，前后支撑靴不能撑紧洞壁进行掘进作业，这时前护盾和后盾合成一体，伸缩关节完全闭合，推进油缸收回。

此时利用管片作为支撑，由辅助推进油缸产生推力进行掘进作业，掘进和管片拼装无法同时进行，前进速度相应降低。

    3、辅助工作

    TBM施工的辅助工作包括：

出渣与运输、管片吊装、豆砾石充填和灌浆、通风除尘、施工供电、施工供水、激光导向等工序。

    4、预制砼管片制作

    混凝土管片采用工厂化生产，要保持生产过程均衡、稳定，其生产和储存能力应满足隧洞TBM最大掘进速度时的管片使用需求。

    预制混凝土管片的生产是一个连续的过程，在流水线上的每个位置都是相互连接的，管片为蒸汽养护，管片浇筑完送入在入口处的预养护室，然后进入主蒸养室养护，在出口部分温度设置也较低，混凝土管片在此处又经历一个逐渐的降温过程后，送出蒸养室。

脱模后先堆放在厂房内养护2天，然后运到室外堆放。

在堆放场进行管片止水条的粘贴工作。

（二）全断面敞开式掘进机

    1、敞开式TBM的构造

    敞开式TBM分为单T型支撑掘进机和双X型支撑掘进机，由主机和后配套两部分组成，长度同双护盾TBM。

（1）主机

    主机系统主要包括刀盘、刀具、主轴承、机头架和主大梁、液压系统、驱动装置、前后支撑系统、主机皮带机、及附带装置等构成。

（2）后配套设备

    后配套设备是由一系列轨型门架串接而成，轨行门架型可分为有平台车和无平台车两种。

其主要装置有：

掘进机及辅助设备的液压和电动装置，变压器及电缆，输送石渣的皮带机，机械传动装置，起吊设备，装卸轨道，消尘器装置，供风系统，排气设备，高压电缆盘（可卷300m），压

    缩空气和压水带盘（可卷100m），灌浆系统、喷混凝土系统，打锚杆系统，钢拱架安装系统、挂钢丝网系统。

    后备列车在主洞轨道上运行，钢轨被安装在主机之后，固定在TBM后部的预制仰拱块上，或固定在轨枕上。

    2、敞开式TBM的工作过程

（1）特点:

掘进、出渣、运输、一次支护等工序平行连续作业，永久性的混凝土衬砌待全线贯通后集中进行。

（2）施工时间安排：

通常安排三个班组,其中一个班组每日上午进行机械检修、保养、清理、测量、其它辅助作业等工作,其他两个班组为正式掘进、一次支护等工作。

    （3）工作过程：

首先伸出水平（或X型）支撑，使其撑在左右洞壁上，收起后支撑，然后伸展连接撑靴与主梁前端的推进油缸，推进机体前进，也就是将掘进机机头、主梁、后支撑向前推进一个行程。

向前每掘进一个推进油缸冲程时，刀盘停止回转，将设置在主梁后端下部的后支撑伸到下侧支撑住机体重量后，收缩水平（或X型）支撑使靴板离开洞壁，然后再缩进推进油缸使水平支撑向前移一行程动。

然后再次伸展撑靴油缸，缩进后部支撑，开始下一冲程的掘进。

依此反复进行TBM掘进。

    3、辅助工作

    敞开式TBM施工的辅助工作包括：

出渣与运输、超前预注浆、锚杆安装、钢筋网安装、钢拱架安装、喷混凝土、通风除尘、施工供电、施工供水、激光导向等工序。

 二、全断面岩石掘进机（TBM）施工概预算定额

    根据水利工程系列定额特点，本定额也按工程性质来划分不同节，如TBM掘进、出渣、预制钢筋混凝土管片、管片止水、豆砾石回填及灌浆、钢拱架安装、钢筋网制作及安装、锚固剂锚杆、喷混凝土、TBM安装调试及拆除等。

以下是定额的框架结构介绍。

    敞开式TBM掘进定额框架结构：

同双护盾类似，但没有管片及豆砾石回填相关内容，而增加钢拱架安装、喷混凝土、钢筋网制作及安装、锚固剂锚杆等子目。

    2、定额内容介绍

    下面具体介绍《水利工程概算补充定额（掘进机施工隧洞工程）》（水总[2007]118号）全断面岩石掘进机（TBM）施工概预算定额。

    A、章说明（全断面岩石掘进机（TBM）施工部分）

    一、本章定额包括全断面岩石掘进机（以下简称TBM）施工、盾构施工和其他三大部分定额共26节。

其中TBM施工定额包括TBM安装调试

    及拆除、敞开式及双护盾TBM掘进、管片安装、豆砾石回填及灌浆、钢拱架安装、喷混凝土、钢筋网制作及安装、锚固剂锚杆、石渣运输、管片及灌    浆材料运输、洞内混凝土运输等；其他定额包括钢筋混凝土管片预制、管片止水、管片嵌缝等。

    二、本章定额适用于采用全断面掘进机施工的水利工程隧洞（平洞）工程。

    三、本章定额的计量单位：

开挖及出渣定额按自然方体积为计量单位，预制混凝土管片、灌浆等均按建筑物的成品实体方为计量单位。

    四、工程量计算规则

    1.开挖及出渣工程量按设计开挖断面面积乘洞长的几何体积计算。

    2.豆砾石回填及灌浆、豆砾石及灌浆材料运输工程量按设计开挖断面与管片外径之间所形成的几何体积计算。

    五、定额使用说明

    1.按隧洞开挖直径选用定额时，以整米数计算。

    2.定额中岩石单轴抗压强度均指饱和单轴抗压强度。

    3.TBM和盾构掘进定额综合考虑了试掘进和正常掘进的工效，并且已含维修保养班组的工料机消耗，使用时不再增补和调整。

    4.以洞长划分子目的出渣定额已包含洞口至洞外卸渣点间的运输。

    5.管片运输定额包括洞外组车场至掘进机工作面间的管片运输。

    6.管片预制及安装定额中已综合考虑了管片的宽度、厚度和成环块数等因素，与实际不同时不再调整。

管片安装定额包括管片后配套吊运、安装、测量等工序。

    7.关于TBM施工定额的其他说明：

（1）TBM安装调试定额适用于洞外安装调试，如在洞内安装调试，人工、机械乘以1.25系数；TBM拆除定额适用于洞内拆除，如在洞外拆除，人工、机械乘0.8系数。

（2）TBM掘进定额中刀具按432mm滚刀拟定，使用时不作调整；刀具消耗量按隧洞岩石石英含量5%~15%拟定，若石英含量不同时，刀具消耗量按表1系数调整。

    （3）TBM掘进定额中轴流通风机台时量系按一个工作面长度6km以内拟定，如工作面长度超过6km时，应按表2系数调整轴流通风机台时量。

    8.单护盾TBM施工时，选用双护盾TBM施工定额，并作如下调整：

TBM台时费乘0.9的调整系数；TBM掘进定额人工、机械乘1.15的调整系数，TBM安装调试及拆除定额乘0.9的调整系数。

    七、工程单价取费及其他说明

    1.掘进机施工人工预算单价执行枢纽工程标准。

    2.掘进机施工土石方类工程、钻孔灌浆及锚固类工程执行如下取费标准：

其他直接费费率1.5%～2.5%，现场经费费率3%，间接费费率3%；其他工程单价取费执行水总[2002]116号文编制规定相关标准。

    3.由建设单位提供掘进机并在施工机械台时费中扣除折旧费的工程，土方、石方类工程执行如下取费标准：

其他直接费费率2%～3%，现场经费费率5%，间接费费率5%。

    4.……

    5.掘进机施工时临时供电线路、通风管道、轨道安装和拆除费用可在临时工程中单列项。

    6.钢筋混凝土管片预制厂土建费用可在临时工程中单列项。

    B、定额

    T－1全断面岩石掘进机（TBM）施工

    T－1－1TBM安装调试及拆除

    1、子目划分

    本节定额分为4个细目。

（1）双护盾TBM安装调试

（2）敞开式TBM安装调试

    （3）双护盾TBM拆除

    （4）敞开式TBM拆除

    每个细目按隧洞开挖直径（m）又分为7个子目，共计28个子目。

    2、适用范围及工作内容

    适用范围：

TBM安装调试及拆除。

    工作内容：

安装调试：

场内运输、主机及后配套安装调试、安装场至洞口50m的滑行。

    拆除：

起吊设备及附属设备就位、拆除TBM主机及后配套、上托架装车、洞内及场内运输。

    3、定额调整

    TBM在洞内安装调试，人工、机械乘1.25系数；TBM在洞外拆除

    人工、机械乘0.8系数。

    4、补充说明

    随着直径的增加，TBM最大件重量也随之加大，在安装时运输设备和吊装设备依次增大，所以定额的消耗量也依次增大。

T－1－2敞开式TBM掘进

    1、子目划分

    本节定额分为7个细目。

（1）隧洞开挖直径4m

（2）隧洞开挖直径5m

    （3）隧洞开挖直径6m

    （4）隧洞开挖直径7m

    （5）隧洞开挖直径8m

    （6）隧洞开挖直径9m

    （7）隧洞开挖直径10m

    每个细目按单轴抗压强度（MPa）又分为4个子目，共计28个子目。

    2、适用范围及工作内容

    适用范围：

敞开式TBM掘进。

    工作内容：

操作TBM掘进、供气通风、测量、维护等。

    3、定额调整

（1）刀具消耗量按石英含量5%~15%拟定，若石英含量不同时，刀具消耗量按表1系数调整。

（2）轴流通风机台时量系按一个工作面长度6km以内拟定，如工作面长度超过6km时，按表2系数调整轴流通风机台时量。

    4、补充说明

（1）本定额以主要影响因素即岩石的单轴抗压强度划分定额子目的，定额中已综合考虑了各种地质因素的影响，使用时不再增补。

（2）定额是按隧洞开挖直径划分子目的，如遇隧洞直径不是整数，无须内插，按四舍五入后的整数选取定额子目。

    （3）定额中综合考虑了试掘进和正常掘进的工效，并且已含维修保养班组的工料机消耗，使用时不再增补和调整。

T－1－3双护盾TBM掘进

    1、子目划分

    本节定额分为7个细目。

（1）隧洞开挖直径4m

（2）隧洞开挖直径5m

    （3）隧洞开挖直径6m

    （4）隧洞开挖直径7m

    （5）隧洞开挖直径8m

    （6）隧洞开挖直径9m

    （7）隧洞开挖直径10m

    每个细目按单轴抗压强度（MPa）又分为4个子目，共计28个子目。

    2、适用范围及工作内容

    适用范围：

双护盾TBM掘进。

    工作内容：

操作TBM掘进、供气通风、测量、维护等。

    3、定额调整

（1）与敞开式TBM掘进一致。

（2）与敞开式TBM掘进一致。

    （3）单护盾TBM施工时，选用双护盾TBM施工定额，并作如下调整：

TBM台时费乘0.9的调整系数；TBM掘进定额人工、机械乘1.15的调整系数，TBM安装调试及拆除定额乘0.9的调整系数。

    4、补充说明

    与敞开式TBM掘进一致。

T－1－4预制钢筋混凝土管片安装

    1、子目划分

    本节定额按隧洞开挖直径（m）分为7个子目

    2、适用范围及工作内容

    适用范围：

双护盾TBM掘进，预制钢筋混凝土管片安装。

    工作内容：

管片吊运、清除污物、安装连接栓及导向杆、就位、校准，安装、测量。

    3、补充说明

（1）钢筋混凝土管片预制套用T－3－1－1；运输套用T－1－12。

（2）定额中已综合考虑了管片的宽度、厚度和成环块数等因素，与实际不同时不再调整。

    （3）管片安装定额包括管片后配套吊运、安装、测量等工序。

    T－1－5豆砾石回填及灌浆

    1、适用范围及工作内容

    适用范围：

双护盾TBM掘进，豆砾石回填及灌浆。

    工作内容：

吹填豆砾石、制浆、注浆、封孔、记录、质量检查、孔位转移等。

    2、补充说明

    豆砾石及灌浆材料运输套用T－1－13

T－1－6钢拱架安装

    1、适用范围及工作内容

    适用范围：

TBM掘进，钢拱架安装。

    工作内容：

钢拱架运输、安装。

T－1－7喷混凝土

    1、子目划分

    本节定额按素喷还是网喷和喷射厚度（mm）分为6个子目。

    2、适用范围及工作内容

    适用范围：

TBM掘进，喷混凝土作业。

工作内容：

配料、上料、搅拌、喷射、处理回弹料、养护。

T－1－8钢筋网制作及安装

    1、适用范围及工作内容

    适用范围：

TBM掘进，钢筋网制作及安装。

    工作内容：

回直、除锈、切筋、焊接、安装。

T－1－9锚固剂锚杆

    1、子目划分

    本节定额按锚杆长度分为2个细目。

    锚杆长度2m

    锚杆长度3m

    每个细目按单轴抗压强度（Mpa）又分为4个子目，共计8个子目。

    2、适用范围及工作内容

    适用范围：

TBM掘进，锚杆作业。

    工作内容：

钻孔、锚杆制作安装、砂浆拌制、封孔、锚定。

T－1－10内燃机车出渣

    1、子目划分

    本节定额按隧洞开挖直径（m）和洞长（km）分为6个子目

    2、适用范围及工作内容

    适用范围：

双护盾TBM掘进，平洞有轨出渣。

    工作内容：

装载、组车、运输、卸除、空回。

    3、定额调整

（1）敞开式TBM掘进时,内燃机车乘以1.3系数。

（2）不足5km按5km计算。

    4、补充说明

    定额已包含洞口至洞外卸渣点间的运输。

T－1－11胶带输送机出渣

    1、子目划分

    本节定额按隧洞开挖直径（m）分为7个子目

    2、适用范围及工作内容

    适用范围：

TBM掘进，胶带输送机出渣。

    工作内容：

料斗进料、运输、卸于洞口。

T－1－12预制钢筋混凝土管片运输

    1、子目划分

    本节定额按隧洞开挖直径（m）和洞长（km）分为6个子目

    2、适用范围及工作内容

    适用范围：

双护盾TBM开挖机车出渣时，洞外组车场至掘进机工作面的管片运输。

    工作内容：

起吊、行车配合、垫道木、装车、组车、运输、空回等。

    3、补充说明

（1）不足5km按5km计算。

（2）定额包括洞外组车场至掘进机工作面间的管片运输。

T－1－13豆砾石及灌浆材料运输

    1、子目划分

    本节定额按隧洞开挖直径（m）和洞长（km）分为6个子目

    2、适用范围及工作内容

    适用范围：

双护盾TBM开挖机车出渣时，工地豆砾石及灌浆材料存放场至掘进机工作面的运输。

    工作内容：

装车、行车配合、组车、运输等。

    3、补充说明

（1）不足5km按5km计算。

（2）定额包括工地豆砾石及灌浆材料存放场至掘进机工作面的运输

T－1－14洞内混凝土运输

1、子目划分

本节定额按隧洞开挖直径（m）和洞长（km）分为6个子目

2、适用范围及工作内容

适用范围：

敞开式TBM洞内混凝土运输。

工作内容：

等装、等卸、重运、空回、清洗。

3、补充说明

（1）不足5km按5km计算。

T－3其他

T－3－1预制钢筋混凝土管片

    1、子目划分

    本节定额分为3个细目。

（1）管片预制

（2）管片钢筋制作及安装

    （3）搅拌站拌制混凝土

管片预制按隧洞开挖直径（m）又分为8个子目，搅拌站拌制混凝土按搅拌站容量（m3）分为2个子目，共计11个子目。

    2、适用范围及工作内容

（1）管片预制

    ①适用范围和工作内容

    适用范围：

掘进机掘进，钢筋混凝土管片预制。

    工作内容：

钢筋笼就位、皮带机运砼、混凝土浇捣、蒸汽养护、预制厂室内外运输堆放、模具拆卸清理、刷油、测量检验、质量检查等。

    ②补充说明

    a定额中的胶带输送机为混凝土运输机械。

    b定额中已综合考虑了管片的宽度、厚度和成环块数等因素，与实际不同时不再调整。

（2）管片钢筋制作及安装

    适用范围：

掘进机掘进，钢筋混凝土管片预制。

    工作内容：

回直、除锈、切断、弯制、焊接、绑扎、就近堆放。

    （3）搅拌站拌制混凝土

    适用范围：

预制钢筋混凝土管片搅拌站拌制混凝土。

    工作内容：

进料、加水、加外加剂、拌和、出料。

T－3－2管片止水

    适用范围及工作内容

    适用范围：

混凝土管片止水。

    工作内容：

管片止水槽表面清理；涂刷粘结剂，粘贴止水条等。

T－3－3管片嵌缝

    适用范围及工作内容

    适用范围：

混凝土管片嵌缝

    工作内容：

管片嵌缝槽表面处理、配料、嵌缝；管片缺陷修补等。

三、工程案例

双护盾施工隧洞工程概算编制案例

    某引水隧洞工程长20680m，隧洞为无压引水隧洞，设计断面为圆形，衬砌后内径为6.0m。

纵坡为1/1020，隧洞施工采用双护盾掘进机施工方案。

    TBM施工分两段掘进，自隧洞出口向上游掘进，第一段长度11000m，第二段长度9650m，TBM总掘进长度20650m。

    隧洞布置1条施工支洞，采用钻爆法施工。

当TBM掘进第二段时，利用支洞向洞内供电、供水、通风。

支洞倾角16.00°，总长350m。

    在主洞和支洞交叉处设有TBM检修洞室，TBM掘进至此处时对TBM设备进行一次全面的维护、保养和检查。

检修洞室断面为城门洞型，尺寸12.0m×12.0m×30.0m（宽×高×长）。

检修洞室采用钻爆法施工，待TBM掘进完成以后再进行钢筋砼浇筑衬砌，衬砌后内径为6.0m。

    出渣：

采用有轨运输方式出渣，在隧洞出口1.0km处设置渣车翻车机，渣车翻车机将每节渣车内的弃渣卸入翻渣坑内，再用2m3装载机装15t自卸汽车运至弃渣场，运距5km。

    管片混凝土生产：

六边形预制钢筋混凝土管片衬砌，衬砌后内径为6.0m，管片宽1.6m、厚度30cm，管片在洞内拼装后四片组成一环，管片与围岩之间的空隙平均厚度为9cm，用豆砾石充填并进行回填灌浆。

管片预制厂布置在洞外组车场附近。

    厂家用水泥罐车将水泥运到拌和站后，直接将水泥输入250t的水泥罐里，骨料用2m3铲运机从预制厂室外骨料堆放场运到拌和站进料口处的骨料四斗配料机上，然后采用HZS60全自动拌和系统进行拌和，混凝土标号为C35二级配。

    洞外组车场至隧洞出口约0.8km，工地豆砾石及灌浆材料（水泥）至隧洞出口约0.85km，隧洞岩石单轴抗压强度在50～100MPa之间。

    已知人工、材料、机械台时费及有关费率见表2-2和表2-3

    试计算TBM施工时：

    1．通风机定额综合调整系数？

    2．TBM掘进概算工程单价？

    3．预制钢筋混凝土管片衬砌概算工程单价？

    4．豆砾石回填及灌浆概算工程单价？

    【解】：

    1．通风机定额综合调整系数

（1）计算隧洞开挖直径

    6m＋0.3m×2＋0.09m×2=6.78m

    选用定额时套用隧洞开挖直径7m的子项。

（2）计算各工作面长度

    第一段：

工作面长度11000m

    第二段：

工作面长度（350m+9650m）=10000m

    （3）计算各段工程量比例

    TBM总掘进长度：

11000m+9650m=20650m

    第一段：

11000m÷20650m=53.3%

    第二段：

9650m÷20650m=46.7%

    （4）计算各工作面综合长度

    11000m×53.3%+10000m×46.7%=10533m

    （5）求通风机定额综合调整系数

    在计算平洞TBM掘进的石方开挖单价时，应对定额中的通风机台时定额量乘以调整系数。

查通风机调整系数表可知，工作面长10km及12km时，通风机调整系数分别为2.52和3.25，用内插法求得通风机械台时定额量调整系数为：

    2.52＋（3.25-2.52）÷（12000－10000）×（10533－10000）=2.7