地铁BT建设模式下施工项目的风险管理

(成都轨道集团有限公司 四川 成都 610051)

一、工程概况

深圳地铁5号线是深圳市人民政府与某央企公司合作确定为投融资及施工图设计施工总承包的BT建设模式项目，其中5305标段正线长约8.195Km，位于深圳市龙岗区布吉镇范围内，北起下水径，南止于百鸽笼站。该标段区间盾构工程包括2个施工竖井、1个盾构始发井(80米)和3个区间隧道总计5104.396米，工程合同造价为3.163亿元，合同工期为2008年3月1日至2010年2月28日。

二、项目的风险识别与评估

(一)成本风险

1.初步设计概算风险

(1)材料价的风险：项目施工合同为总价包干方式，但在初步设计概算中存在着部分材料价中的信息价中不明确而带来造价偏低的风险。

(2)定额选取：在不同条件下定额的选取直接影响到工程量清单项目的单价，对工程总造价起着决定性的作用。

(3)措施费：在概算编制中存在施工措施费漏项问题，也会给工程总造价带来较大影响。

2.合同风险

本标段项目采用固定总价合同，价格和工程量的风险均由承包商承担。固定总价合同一经签订，施工方首先要承担的是价格风险，合同履行过程中的价格上涨风险均由施工方承担，业主不会给予补偿。其次，施工方还要承担工程量风险。在固定总价合同中，业主往往只提供施工图纸和说明，一旦合同工程量小于实际完成工程量，施工方损失风险自担。

(二)施工技术、安全质量风险

本标段盾构施工工程中遇到上软下硬复合地层时，盾构机的姿态将难以控制，会造成隧道轴线产生较大的偏移，地层受到扰动了会造成较大的地面沉降。还存在盾构机在地下穿越江河时，因施工扰动而发生喷涌的风险、穿越建构筑物的地表注浆加固措施不到位、建筑物结构本身存在安全风险、设计与施工能力、物资资源不足等风险；同时无形中加大措施费用风险。

(三)工期风险

深圳地铁五号线项目是第26届世界大学生运动会的配套建设项目，需在2011年完工，总工期3年。而5305标段盾构项目合同工期只有24个月，包括2个施工竖井，1个盾构始发井(80m)和3个区间隧道，总计5104.390m，施工区间地质复杂、施工干扰大、施工组织困难，给项目工期的兑现带来极大风险。

三、项目风险的防范和管控措施

(一)成本风险

1.初步设计概算的风险防范：

(1)材料价的风险防范。对信息价中不明确的材料采用较高单价或自行分析，如喷砼的单价采用试验室提供的配合比分析取值，砂石水泥及外加剂采用信息价自行分析。

(2)措施费的风险防范。在概算编制中措施费考虑充分，如：杨美-上水径区间超长(超过定额最大长度为25m的)竖井垂直提升增加罐笼费用；所有盖挖区间、盖挖车站材料增加水平运输及垂直提升费用；下水径-长龙站、长龙站-布吉客运站、布吉客运站-百鸽笼区间增加房屋加固措施费用及临迁补偿费用；长龙站-布吉客运站增加过铁路加固措施费用及与铁路单位协调配合费用；下水径-长龙站、长龙站-布吉客运站、布吉客运站-百鸽笼区间盾构增加穿硬岩费用；下水径-长龙站、长龙站-布吉客运站、布吉客运站-百鸽笼区间采用进口盾构机增加台班费用；所有暗挖区间增加排水费用等等。

以上在初步设计概算编制过程中的风险，经过与设计方有理有据的充分沟通和协调，较好的在初步设计概算编制过程中给予考虑。

2.合同造价风险

在项目实施前，项目部精心组织力量对各个工点的工程量进行了充分的复合计算，对在施工图纸工程量计算出现遗漏、不足和工程量及时协调设计方给予技术核定修正，并充分考虑可能出现的合同外工程量。针对性地制定了“上足措施、打够数量、施工图中得到体现、实施中灵活善变”的设计工作原则。在收到设计院施工图纸后及时编制施工图预算，并将施工图预算与设计概算进行对比，确保施工图预算在设计概算内，将合同执行中的风险进行了预见性的规避。

(二)施工技术、安全质量风险防范

1.隧道施工过既有建筑物风险

为确保盾构掘进过程中地表建筑物的安全，在盾构穿越建筑物段制定了措施：

(1)盾构机推进参数：土仓顶部压力为1.2bar以上；总推力不大于800吨；掘进速度不大于35mm/min；每环(1.5米)出土量不大于65方；注浆量6～8方。

(2)掘进过程中适当加大同步注浆压力及注浆量，每一环管片注浆量在6-8m3，并根据实际情况调整同步注浆浆液配合比，提高浆液的和易性和可泵性，缩短浆液凝固时间，及时有效地填满管片与围攻岩间的建筑空隙，防止地表下沉。

(3)在盾构掘进过程中要严格控制出土量，做到进尺与出土量保持均衡。

(4)推进过程应保持盾构机有良好的姿态，严禁姿态的急剧起伏，水平和高程偏差控制在±50mm以内。减小盾构机上下千斤顶压力差，上下千斤顶压力差控制在60Bar以内。

(5)根据地表监控量测数值，如发现管片在脱出盾尾后，地表沉降幅度较大(10mm<沉降值<20mm时对管片进行二次补注浆，以控制地表继续沉降，二次注浆采用双液浆。

(6)加强地表建(构)筑物的监测频率，以地表沉降值调整盾构机的掘进速度、同步注浆量、注浆压力确保各项监测信息能及时反馈到施工班组，以监测数据指导施工。

2.盾构掘进过河的风险管控措施

(1)盾构换刀位置的提前确定

为确保盾构顺利通过布吉河及南门墩桥，需在盾构到达布吉河前对磨损超限的刀具进行更换，根据隧道地质情况，换刀位置定在全断面微风化岩层地段进行，根据地质勘测资料推断并结合渣样进行分析确定了左右线的换刀里程即DK31+745(即推进完成第556环)处。

(2)洞内措施

根据布吉河区域地质及水文地质条件要求，为预防存在的掘进过程中的冒顶击穿河底的等风险,针对性对盾构过布吉河掘进参数进行了设定:如土仓压力为1.2bar;刀盘转速1.6-1.8r/min;推力不大于800t;推进速度≤40mm/min；严格控制每环出土量≤60m2；注浆量6m2；同时盾构姿态的水平和垂直偏差控制在±50mm范围内。

(3)地表措施

①河床监测

在河流两边坡脚位置各布设1个监测点，沿线路方向间隔4m布置一个断面，每天监测2次，沉降和隆起的报警值为5cm，监测人员必须及时计算监测数据并报项目经理部。

②南门墩桥监测

在桥面两侧各布置一个监测点断面，每个断面共布设6个点，每个断面间距5m，每天测量2次。沉降和隆起的报警值为2cm(日沉降或隆起不应超过2mm)，监测人员必须及时计算监测数据并报项目经理部。

3.盾构下穿铁路的风险管控

(1)对铁路进行预注浆加固

盾构推进前，对穿越铁路进行预加固。下穿区域铁路线路两侧设四排旋喷桩，桩间范围内路基分层注浆加固。旋喷桩起加固和隔断及控制变形的作用，加固平面、剖面详见下图所示：

图1 盾构下穿广深铁路加固纵横断面

施工线路下部主加固区(A)时对铁路线路应采取以下保护措施：采用分层注浆加固，实施斜孔注浆，并采用复合浆液，缩短胶凝时间，以控制注浆压力和扩散范围，注浆压力和注浆速度根据线路轨道变形的监测数据进行调整，减小注浆对基床的影响。次加固区(C)采用竖直施做注浆孔，复合浆液，一次性加固完成。

(2)盾构推进过程中的措施

洞内措施：对铁路下方的盾构隧道管片配筋进行加强。并根据地面的监测情况，不断优化盾构施工的各种技术参数，合理选定推进速度、平衡土压力、出土量等参数，严格控制盾构纠偏量。严格控制同步注浆量和浆液质量。盾构隧道施工完成后，对隧道管片外1.5m注浆加固。优化浆液配比，合理设定注浆量及注浆压力，确保掘进过程中地层填充密实。

洞外措施：增加监测频率，在铁路两侧埋设沉降观测点，进行半小时一次的跟踪测量，并进行信息分析，及时通知井下调整掘进施工参数。及时对碎石道床进行铺垫和轨道校正，保持铁路轨道的平顺直。

4.盾构在硬岩段掘进的风险管控

(1)合理调整刀盘及刀具的布设：结合以往在广深地区硬岩地层掘进的经验，采用安装了滚刀、刮刀和铲刀的刀盘。布设主要刀具种类为单刃滚刀、刮刀、齿刀、铲刀和超挖刀，刀盘设计充分考虑了本段岩石较硬且部分角岩的特点，采用重型刀盘，在磨损机会较多的部位大量堆焊了网格状耐磨硬质合金。在正常的工作环境下，在硬岩地层中掘进时，刀盘、刀座和刀盘支承结构能够抵抗最高单轴抗压强度达到150Mpa的强度，不会出现刀盘变形及超出正常的磨损此外，还在刀盘轮缘上设计了3道耐磨合金环，大大提高了刀盘的耐磨性能，延长其使用寿命。同时还要对刀具进行不定期检查，主要是在盾构掘进过程中，掘进参数异常，推进艰难时，开仓对刀具进行检查，对刀具磨损进行评估。

(2)调整掘进参数：当盾构机在硬岩段中掘进时，主要掘进参数的设定应遵循：“高转速、小扭矩、大推力”的原则。设定针对性的掘进参数：①盾构推进速度控制在1-2cm/分钟；②掘进模式选用敞开式掘进。③总推力控制在18000-22000KN；④刀盘扭矩3000-4000KN.m；⑤刀盘转速在2-3rpm；

(3)合理使用外加剂：盾构在掘进过程中，要不断向工作面喷注泡沫，冷却水来润滑及冷却刀盘。

(三)项目工期风险防范

1.盾构始发井不能按期完工的风险

根据2010年2月28日实现隧道洞通的工期目标，5305标段盾构项目经理部对盾构区间施工进行工期倒排，月掘进综合指标到达220m/月，最高达到340m/月，盾构机必须在2008年9月底下井，11月初必须始发。原设计的盾构始发井百鸽笼站站前明挖段需在2008年7月底日前提供盾构始发场地，但因百鸽笼站拆迁工作复杂，而同时施工一个80m长的始发井结构正常需要6个月的时间，将要到2009年3月盾构机才具备下井的条件，工期将滞后7个月，进而直接影响到整个深圳地铁五号线全线里程碑工期目标的实现。

根据上述情况，项目部提出了盾构始发井由车站改为区间的方案变更，即将盾构始发井位置调整到布吉客运站-百鸽笼站区间内(CK32+625附近)，该场地内基本无房屋拆迁，土地属于布吉镇政府下属的物业发展有限公司集体用地，征地相对比较容易，有利于盾构始发井先行施工，保证盾构区间及整个5号线按总工期要求完成。通过以上始发井位置的变更，布百区间盾构井于2008年9月底提供了盾构进场条件，11月12日该区间盾构基本按原计划实现了始发，为整个工期的实现提供了保证。

2.硬岩地层段导致盾构无法掘进通过

通过详勘报告和地质补充勘察资料显示，在该标段下水径站～长龙站区间穿越了人工堆积层、残积层、全风化角岩层、强风化角岩层、中风化角岩层、微风化角岩层。其中Ⅵ级围岩长约55m(单延米)；其中Ⅴ级围岩长约573.491m(单延米)。区间岩石强度高，有些岩石高达362MP，已近远远超出了投入的海瑞克盾构机最大破岩强度150MP的极限值，无法正常掘进，工期无法保证。

针对上述情况，项目标部从工程地质及水文地质条件、工程规模大小、邻近地下及地面环境等因素考虑，并从地铁施工方法的可实现性、安全性、适应性、技术性和经济性、工期进度及对周围环境影响等多个方面综合考虑，将部分盾构施工无法保证工期的区间工法做相应的调整，采用矿山法先行开挖及施作初支，盾构机拼装管片通过的方式来通过硬岩段，既有效降低了工期风险和成本风险，又避免了工期延误造成的施工成本的增加。

(四)合同工期的风险防范和管控

(1)依据短板理论，实行工期预警。对影响兑现工期的盾构推进、矿山开挖等关键工序、薄弱环节，根据短板理论，实施重点控制，突破“生产瓶颈”，同时按照确保洞通工期的要求，制定了盾构机始发、出洞和矿山法开挖完成、二次衬砌开始等若干里程碑节点工期，并对这些节点工期实行预警管理，超出节点工期15天就列为Ⅰ级预警，10天为Ⅱ级预警，5天为Ⅲ级预警，不同预警等级采取不同措施进行管理，确保整个施工生产始终处于均衡生产状态，避免因抢工增大工程投入和风险。

(2)严格工序管理，确保过程连续。用工序的时间和质量来保证工期，既必要也必须，为此项目部制定了工序管理办法，规定了一些主要工序的作业时间和工序质量，避免因上道工序占用下道工序时间，工序质量不合格，返工影响整个施工过程的连续。如项目部在盾构施工时规定从停机拼管片到恢复推进时间为50分钟等，从而保证了施工过程的连续性，有利于促进施工生产。

(3)做好生产准备管理，促进均衡生产。项目部把生产准备单独列为一个管理范围，每一道工序开工前按照设备、材料等进行全面准备，使人、机、料、法、环符合要求，决不允许停工待料、人等机或机等人现象出现，过程中的准备实行“打包包干”，指定专人负责准备工作，从而促进均衡生产。

四、结束语

通过对项目风险的有效管理，BT模式施工管理下的深圳地铁5号线5305标段盾构项目较好地控制了成本、施工技术以及相关的安全质量、合同工期等一系列风险，保证了项目得以顺利按计划实施，并取得了经济效益和社会效益，该标段盾构项目于2008年3月1日开始实质性进场组织实施，于2008年11月12日实现全线首发，于2010年2月5日实现全线贯通，比原定计划提前23天完成，初步核算实现经济效益5000多万元。该项目在兑现工期节点、安全质量管理、文明施工管理、标准化建设等方面上均被誉为同一施工线上的标杆项目，是深圳市地铁施工领域的明星工程和市质检站唯一免检单位，获广东省安全生产文明施工优良样板工地等殊荣。