高速公路隧道造價控制措施研究

馮愛民

（山西省公路局 長治分局，山西長治 046000）

0 引言

截至2021年底，全國公路總里程突破528 萬km，公路隧道23 268 處，長度2 469.89 萬延米。其中特長隧道1 599 處，長度717.08 萬延米；長隧道6 211 處，長度1 084.43 萬延米。尤其是2020年后開工的高速公路項目，大部分位于山區，橋隧比例較高，其中隧道占比較高的甚至達到50%以上。隧道工程施工難度大，安全措施要求高，單公里造價遠高于一般路基，因此合理控制隧道造價，對節省高速公路建設成本非常重要[1-2]。

動態確定隧道圍巖等級，細化支護參數，綜合利用棄渣，均為控制隧道工程造價的有效手段。本文通過對近年建設的高速公路隧道工程進行造價統計分析，詳細計算各類圍巖條件下的隧道延米單價，提出“立體式”劃分圍巖等級及支護參數，在堅持動態調整、實事求是的原則，以及確保安全的前提下，細化支護參數，增加加強型支護參數的過渡方案，并將山區巖石段棄渣參與土石方調配填筑路基，或加工成塊、片石、碎石等地材加以綜合利用，在減少對環境影響和破壞的同時，還體現了綠色低碳的公路設計理念，取得了較好的應用效果，可為今后公路隧道工程設計提供借鑒。

1 常用高速公路圍巖分類及單價分析

某高速公路全線采用雙向四車道標準建設，重丘區段設計速度為100 km∕h，山嶺區段設計速度為80 km∕h，沿線共11 座隧道。其中包含由9 個隧道構成的螺旋隧道群，隧道全長達到了20 km 以上，為該項目建設重點工程，對項目建設成本控制影響極大。

1.1 隧道圍巖劃分及支護設計方案

隧道工程一般分為進、出洞口、洞身掘進、支護襯砌、防排水、路面、橫通道和通風照明等工程設施。而圍巖劃分主要是根據地質縱斷面、巖體完整性系數Kv、巖石單軸飽和抗壓強度Rc、巖體基本質量指標修正值[BQ]、巖體走向及巖體總波速Vp等[3]，常劃分為Ⅱ～Ⅴ級，對應不同工況某高速公路共采用了12 種支護設計方案如表1所示。

表1 隧道襯砌支護參數統計表

1.2 圍巖級別支護清單價及差價分析

1.2.1 超前探測確定圍巖級別

地質雷達短距離探測可以預報掌子面前方圍巖有無破碎巖層，有無富水巖層，有無突水、突泥的可能，前方斷層破碎帶及其含水性，其原理圖見圖1。

圖1 地質雷達短距離探測原理圖

如該段圍巖原級別為Ⅳ2 級，根據雷達波形顯示電磁波同相軸較為連續，波形較為雜亂，幅值較強；推測該段圍巖：巖體較破碎，節理裂隙較發育，裂隙間泥質填充，圍巖穩定性較差，拱頂易發生掉塊等不良地質情況；需調整圍巖級別為Ⅳ1 級，根據圍巖級別進行相應的支護參數動態調整。

1.2.2 支護清單價及差價分析

統計分析某高速公路不同寬度的隧道每延米預算價得出單價與寬度的關系。

行車速度80 km∕h，寬度10.25 m 的隧道平均延米單價48 180 元；行車速度100 km∕h，寬度11.0 m，增加0.75 m，延米造價57 180 元，增加20%；而某隧道位于互通附近，短隧道、半徑小，設計隧道寬度與路基同寬12.5 m，增加2.25 m，延米單價90 145 元，同一圍巖情況下費用增加了60%。從該項目造價分析來看，寬度每增加0.75 m，費用增加20%，2.25 m 增加60%。

全線各隧道圍巖延米單洞造價統計分析結果如表2所示。

表2 隧道圍巖延米單價匯總表單位:元

從表2可以看出隧道各圍巖等級支護單價中遮光棚為1.0 萬元，Ⅱ級圍巖為1.3 萬元，Ⅲ級圍巖為1.9 萬元，Ⅳ級圍巖為3.3萬元，V級圍巖為5.5萬元，經分析預算價與清單價圍巖價差在1.6萬元～1.9萬元之間。

從圍巖等級單價差中得到：V 級比Ⅳ級高2.2 萬元，Ⅳ級比Ⅲ級高1.4 萬元，Ⅲ級比Ⅱ級高5 360 元，Ⅱ級比棚洞高4 509 元，明洞和Ⅳ級圍巖價格相同均為3.3 萬元。同一級的A∕B 級支護參數造價差7 000 元～8 000 元左右，B∕C 差值9 000 元～1 1000 元左右，Ⅳ級C∕D 差價在3 300 元～3 500 元，Ⅲ∕Ⅱ級差價在3 300 元～3 500 元左右。隨著圍巖等級的增加，延米單價增長幅度呈逐漸增大趨勢。

1.3 數據統計分析結果

a）分析某高速全線的隧道數據后發現，因設計速度不同引起的寬度變化，延米單價呈線性增長規律。以10.25 m 寬為基數，每增加0.75 m，費用增加20%，增加2.25 m（3×0.75 m）與路基同寬，費用增加60%。

b）隧道增加Ⅲ-1 加強段支護，補充圍巖過渡段，比Ⅳ級圍巖每延米可節省費用4 000 元。

c）設6.0 m 寬輔助通道，每處延米造價在5 萬元左右。

d）隧道群之間距離小于100 m 時，路基可增設遮光棚連接，延米造價增加約9 000 元，但能起到遮風擋雨防眩等效果，保證高速后期運營安全。

e）有溶洞的橫嶺隧道費用單價比其他隧道需增加10%的費用。

f）慎用連拱隧道，造價高，延米造價6.0萬元～8.0萬元左右，對圍巖強度大于水泥混凝土強度的情況可按小凈距隧道方案進行設計和施工。

2 控制隧道造價主要因素

目前隧道造價較高，主要因素表現在對地質圍巖等級的判定、棄渣的調配和石渣的綜合應用等幾個方面。

2.1 地質圍巖等級的判定

隧道地質圍巖類別劃分是影響隧道造價的主要因素。從單洞延米預算價統計表來看，Ⅲ級圍巖2.2 萬元，Ⅳ級4.2 萬元，V 級達6.2 萬元，級差造價2 萬元左右。說明圍巖等級決定隧道造價。對于設計隧道與路基開挖方案，不是簡單的路基高度、土石方工程量的比較，重點是圍巖地質的好壞和造價綜合分析比較。在選線階段，要盡量避開地質差的地段，即使無法避開，慎用隧道方案，改用其他方案通過。

采用動態設計、動態施工是隧道施工遵守的基本原則?？睖y設計，物探、鉆探都是點代線、線代面初步判定，是預計值、預算價，只有開挖后根據實測強度、裂隙、收斂變形及滲水大小、夾層等數據，結合超前預報，建立“立體式”地質（掌子面加超前形成立體）準確判定圍巖等級，動態調整，細化圍巖等級，增設Ⅳ-D 無仰拱支護和Ⅲ級加強支護，特別是隧道仰拱的設置，必須根據底部圍巖實測強度來確定是否設置。堅持客觀實際，動態調整，做到科學合理，建設放心工程。

2.2 隧道幾何尺寸選定

長度、埋深、尤其是寬度是直接影響工程造價的主要因素。從統計數據分析看，隧道洞口及淺埋段，圍巖相對較差，土質隧道盡量以路塹開挖方案。10 m 延米基價46 000元；增加1 m后11 m寬時造價增加11 500元，增加后每延米造價57 500 元；寬度12.5 m，增加2.5×2.5×4600=28750 元，增加后大約每延米75 000 元。合理確定隧道幾何尺寸，是控制隧道造價的第二個主要因素。

2.3 綜合應用石渣 有效控制隧道造價

科學合理的施工工期，將隧道開挖土石方綜合利用，參與土石方調配，對石質隧道棄渣還可加工成碎石，應用到路面、橋梁構造物和防排水砌體工程，可有效控制隧道工程造價[4-5]。

常規的設計，因工期長，隧道施工的特殊性，隧道與路基土石方、橋梁工程不同步，隧道工程作為單獨的項目獨立設計，單獨實施，這就造成隧道開挖必須增設棄渣場地，而橋涵構造物等混凝土用碎石還需另行開采加工或購買，與高填方路基還需借土填筑，造成土石方調配、碎石、片、塊石等地采材料的重復計算?，F在不同，大型的機械化專業，施工大標段，施工總承包，科學地施工組織計劃，隧道棄渣完全可綜合利用，減少棄土占地，大大節省工程造價，更有利于實現綠色低碳環保工程。

該項目為了消化大量的隧道棄渣，調整傳統的各專業開工進度，將隧道先開工，路基、橋梁等在隧道進行到一定程度后再開工。這樣可以將山區巖石段隧道施工棄渣加工成塊、片石、碎石等地材，用作排水、防護砌體和混凝土工程中，通過綜合利用，少棄多用，在降低工程建設成本的同時，還可有效減少對環境影響和破壞，體現綠色低碳高速公路工程建設理念。

3 隧道工程節省造價要點分析

3.1 量化圍巖的等級造價分析

從表2 分析看圍巖支護延米價差一般在3 000 元～10 000 元之間，細化量化圍巖等級，按1 km 計算，降低一個等級即可節約費用，平均單洞650 萬元左右，高速公路雙洞1 300 余萬元。

3.2 棄渣綜合利用造價分析

a）棄渣占地節省費用分析，按1 km 隧道計算，一般隧道寬度10.25～11.0 m，平均一個斷面100 m3棄渣。1 km 長的高速公路隧道單洞約11 萬m3棄渣量；而1 km長的高速公路雙洞棄渣量達到23 萬m3之多。除去（石質圍巖）隧道混凝土自身用15%的碎石約4萬m3外，剩余19萬m3棄渣需占地（6 m高堆棄）為3.16萬m2，計約占地50 余畝，僅臨時占地費用需50 萬元，加上每公里運費和棄渣場防護等費用，僅棄渣費用就多增加100 萬元。

b）將棄渣一半用于填筑路基，另一半用于碎石加工，填筑路基費用可節省19∕2（萬m3）×20（每平方米20元）=190 萬元；加工碎石利用可節約費用19∕2（萬m3）×50（每平方米50 元）=475 萬元；累計可節約665 萬元左右?？紤]扣除部分協調費，每公里造價至少可節省費用在800 萬元左右。

4 結論

通過對某高速公路全線隧道造價統計分析，細化計算各圍巖類別支護參數延米造價、基本單價和級差數，可以看到控制隧道造價的3 個主要因素，即隧道圍巖分級、棄渣占地和棄渣綜合利用。

a）實行動態設計調整圍巖等級，建立立體式準確判定圍巖等級，細化支護參數，科學組織，綜合利用棄渣，每公里可節約隧道造價的15%左右。

b）綜合調配隧道洞渣并加以利用，不僅節約工程造價，還減少了棄渣占地，降低了對自然植被的侵占和破壞，真正實現建設綠色環保低碳的高速公路。