拱北隧道顶管管幕法工程定额测定方法及应用

２０１５年７月　铁路工程造价管理　・４９・　拱北隧道顶管管幕法工程定额测定方法及应用　吴楚雨　，吉小明　，林思能　，吕　纬　（１．广东工业大学，广东广州５１００００；２．广东省冶金建筑设计研究院，广东广州５１００００）　摘要：港珠澳大桥拱北隧道暗挖段施工采用顶管管幕法进行超前支护，而且采用的新技术、新工艺、新材　料、新设备较多，造成施工过程较为复杂。其定额若采用传统的技术测定法进行测定，虽然能满足测　定要求，但费时费力。若采用其中的简易测定法，虽然测定效率有所提高，但测定工作量仍然较大。　为进一步提高其定额的测定效率，减少测定工作量，此文根据简易测定法原理，结合该工程施工工　序、工艺工法和施工组织的特点，对可采用的简易测定法进行了改进。并就改进后的测定方法的应　用进行阐述。经验证，改进后的简易测定法可减少测定人员的工作量，提高测定工作效率。　关键词：拱北隧道；顸管管幕法；施工；定额测定法　中图分类号：Ｕ４５５．４７；Ｆ２８３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００７—９８９０（２０１５）ｏ４—００４９—０５　Ｔｈｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｑｕｏｔａ　Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｉｐｅ　Ｊａｃｋｉｎｇ　Ｐｉｐｅ——ｃｕｒｔａｉｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｇｏｎｇｂｅｉ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｏｎｇ　ｋｏｎｇ—ｚｈｕｈａｉ—ｍａｃａｏ　ｂｒｉｄｇｅ　ｇｏｎｇｂｅｉ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｔｕｎｎｅｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｕｓｅ　ｐｉｐｅ　ｊａｃｋｉｎｇ　ｐｉｐｅ—ｃｕｒ－　ｔａｉｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒｅ　ｐｏｌｅ　ｔｅｎｔ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｄｏｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｎｅｗ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｎｅｗ　ｅ－　ｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｓ　ｍｏｒｅ．ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ．Ｉｆ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｑｕｏｔａ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ，ｗｈｉｌｅ　ｉｔ　ｃａｎ　ｓａｔｉｓｆｙ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｂｕｔ　ｉｔ　ｉｓ　ｔｉｍｅ　ｃｏｎｓｕ—　ｍｉｎｇ．Ｉｆ　ｔｈｅ　ｓｉｍｐｌｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｕｓｅｄ，ｗｈｉｌｅ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｉｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｂｕｔ　ｉｔ　ｓｔｉｌｌ　ｌａｒｇｅｒ　ｗｏｒｋｌｏａｄ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｑｕｏｔａ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｌｏａｄ，Ａｃｃｏｒｄ—　ｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｓｉｍｐｌｅ　ｍｅｔｈｏｄ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐｒｏｃｅｓｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｓｉｍｐｌｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｉｍ—　ｐｒｏｖｅｄ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｉｔ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｓｉｍｐｌｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃａｎ　ｒｅｄｕｃｅ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｐｅｍｏｎｎｅｌ　ｗｏｒｋｌｏａｄ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｗｏｒｋ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：Ｇｏｎｇｂｅｉ　ｔｕｎｎｅｌ；Ｐｉｐｅ　ｊａｃｋｉｎｇ　ｐｉｐｅ—ｃｕｒｔａｉｎ　Ｍｅｔｈｏｄ；Ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ；Ｔｈｅ　ｑｕｏｔａ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　１　工程概况　拱北隧道为港珠澳大桥珠海连接线的关键性工　程，隧道下穿拱北口岸，由于口岸暗挖段地层软弱，　且地下水位高，造成施工难度加大，变形难以控制。　故隧道开挖施工辅助措施采用顶管管幕和冻结工法　的超前支护（加固）形式。　顶管管幕超前支护在国内公路、市政工程中应　用较少。所以在公路、铁路、建筑、市政等工程建设　中缺少该类隧道施工方法的计价依据，为此，编制顶　管管幕新技术项目的工程定额十分必要。一方面可　以作为补充定额用于类似工程；另一方面可以为变　更设计等提供计费的依据。也可以为工程投资者有　效控制项目成本和工程费用提供依据。　根据相关行业标准、项目施工组织设计、施工工　艺工法，以及我国公路工程定额计价的特点，港珠澳　大桥拱北隧道顶管管幕法工程定额可分为以下９项　施工过程：破除地下连续墙、泥水平衡顶管机械及附　属设施安装与拆除、泥水平衡掘进、管节制作、工作　平台安拆、管节安装、管内填充混凝土、顶进触变泥　浆减阻和监控量测。从这９项施工过程可以看出，　编制这些过程的补充定额，需要一定的人力和精力。　・５Ｏ・　铁路工程造价管理　２０１５年７月　那么，能否在传统的定额测定的基础上，寻求一种便　捷的定额测定方法呢，本文在此进行探讨。　２定额测定的施工过程及工作时间　２．１施工过程　施工过程按施工组织上的复杂程度由小到大可　分为：动作、操作、工序、工作过程和综合工作过程。　其中的动作和操作并不能完成某些施工内容，在技　术上也不能独立存在。从技术操作和施工组织方面　来看，工序是最基本的施工过程单元。编制工程定　额时，工序与施工组织密不可分，在操作上同属于一　类作业环节。只有在某些复杂的施工工序情况下，　为能使编制的定额更加精确，才以操作作为基本组　成单元。　根据对拱北隧道施工的现场观测，在整个施工　期间顶管管幕法所包含的施工工序，多属于正常施　工技术和施工组织的范畴，可以满足定额测定样本　次数的要求。而且根据所包含的施工工序编制的施　工组织设计比较科学合理，可以以施工工序作为定　额测定的基本单位。　拱北隧道顶管管幕法的施工过程分为循环形式　中不断出现的工序（如管节顶进）和非连续循环依　次施工的工序（如工作平台安装），对这２种工序的　工时消耗可采用技术测定法进行测定。　２．１．１　３种不同性质的施工过程及简化　在工程建设中，工程施工按完成方法的不同，施　工过程可分为手动过程、机械化过程和机械与手动　并动过程。３种施工过程所包含的工人类别和定额　归属如表１所示。　表１　３种施－ｒ过程＂ｉ－人组成及定额归属　堕　堇矍　矍　±　室　堡　塑　所含工人的类别操作机械工人操作机械工人手动工人手动工人　宣塑塑星　垫　鱼壅塞堑　蒸垫壁塑　由表１可以看出，机械台班定额中的人工费仅　限于操作机械的工人，而手动工人属于劳动定额范　畴，为此可将机械与手动并动过程，拆分简化为机械　化过程和手动过程。施工过程最终可简化为机械化　过程和手动过程２种。　２．１．２隧道顶管管幕法施工过程的组成　拱北隧道采用顶管管幕法施工的施工过程可以　单独采用手动过程或机械化过程，也可以交替采用　手动过程和机械化过程，或同时采用手动过程和机　械化过程。　２．２工作时间　工作时间就是人员和机械在整个施工过程中所　消耗的时间。研究施工过程中所消耗的时间，其主　要目的是确定手动过程的劳动定额和机械化过程的　机械台班定额。研究的前提是对工作时间按消耗性　质进行分类。这是开展定额测定工作的基本步骤和　内容之一，也是编制工程定额的基础工作。　根据工程施工完成方法的不同，对工作时间消　耗的分析可分成２个系统来进行，即工人工作消耗　的时间和机械工作消耗的时间。工人工作时间和机　械工作时间按其消耗的性质又可分为必须消耗的时　间和损失的时间（定义为第一级性质工作时间）。　根据工作时间性质又可进一步细分，比如准备工作　时间、基本工作时间、施工本身造成的停工时间等　（定义为第二级性质工作时间）。　劳动定额和机械台班定额的表现形式，可分为　（机械台班）时间定额和（机械台班）产量定额２种，　这２种定额互为倒数关系。为此，下面以时间定额　为代表，来分析工作时间消耗的测定方法。　劳动时间定额＝工　磊矗　（Ｉ）　机械台班时间定额＝工　筹篙莆凳　（２）　需要注意的是，时间定额是在拟定基本工作时　间、辅助工作时间、不可避免中断的时间、准备与结　束工作时间以及休息时间的基础上求得的。因此，　式（１）、式（２）可改为以下２个公式：　时间定额＝　囤　一　工作时间内完成的工程数量一　工作时间内完成的工程数量　㈩　机械台班时间定额＝　机械台数Ｘ工作时间　工作时间内完成的工程数量一　机械必需消耗的时间　工作时间内完成的工程数量　（４）　３定额测定方法的应用　目前，我国工程定额测定工作中最常采用的方　法是技术测定法。技术测定法包括写实记录法、测　第３Ｏ卷第４期　吴楚雨，等：拱北隧道顶管管幕法工程定额测定方法及应用　・５１・　时法、工作日写实法和简易测定法。到底选择哪种　测定方法，这要根据项目的具体情况和施工过程的　特点及测定精确度的要求来定。　（１）采用手动过程或机械化过程单独完成施　工，采用测时法或写实记录法，可以获得各种工作时　间的消耗，由式（３）、式（４）可以求得相应施工过程　出。若同时测定平行施工的多个工序，测定工作量　将更大。为解决这一问题，需对简易测定法进行改　进。　４．１简易测定法的改进　根据式（６）的计算原理，对传统简易测定法进　行改进。即在现场测定时，记录各位工人完成某道　的时间定额。　（２）同时采用手动过程和机械化过程完成施　工，采用测时法或写实记录法，可以获得完成施工数　量的２种施工过程的各种工作时间消耗，由式（３）、　式（４）可以求得２种施工过程的时间定额。　（３）交替采用机械化过程和手动过程完成施　工，可以采用测时法或写实记录法，以获得完成施工　数量的２种施工过程的各种工作时间消耗，由式　（３）、式（４）求得２种施工过程的时间定额。不过该　类施工过程的特点是，从事机械化过程的施工人员，　不可能同时从事手动过程的施工。否则，将不符合　工作时间行迹的科学性和定额测定法的观测原理。　（４）测时法和写实记录法测定的是施工过程的　第二级性质工作时间，当施工过程较为复杂，班组人　数、机械数量和种类较多时，测定人员就难以对施工　过程的第二级性质工作时间的分界点进行精确记录　和跟踪，影响到测定质量。为解决这一问题，可采用　简易测定法，将施工过程的第二级性质工作时间简　化（转化）为第一级性质工作时间，仅观测必须消耗　的时间和损失的时间即可。也有不划分其组成的，　仅观测损失时间，最后用工人从事手动过程或机械　化过程的总工作时间减去相应损失时间就得出必须　消耗的时间。　４简易测定法的改进及应用　由简易测定法原理可以得出以下２个公式：　总工作时间＝必须消耗的时间＋损失时间（５）　必须消耗的时间＝总工作时间一损失时间（６）　通过以上分析可以看出，采用简易测定法虽然　可以减少测定工作量，但仍需要对必须消耗的时间　和损失时间分开观测。当机械化过程和手动过程交　替采用，交替采用的工人身份经常变动或损失时间　频繁出现时，就会造成有些工人的手动过程消耗时　间不一致，甚至时间段数会增加很多。导致测定人　员对手动过程的跟踪量和记录量也增加。对班组人　数较多而机械化程度不高的施工过程就显得更为突　施工工序的总工作时间（包含手动过程和机械化过　程的工作时间），以及工人手动过程的损失时间和　机械化过程必须消耗的时间和损失时间。最后用总　工作时间减去手动过程的损失时间和机械化过程必　须消耗的时间和损失时间，就得出工人手动过程必　须消耗的时间。此测定过程和计算方法就是改进的　简易测定法。工人手动过程必须消耗的时间通过下　式计算：　ＴＴ＝∑　一∑Ｔ　手　一Ｚｍ　（　『机　＋　机　）　（７）　式中：　——工人手动过程必须消耗的时间；　——第１７，个工人的总工作时间；　Ｔｔ：￣——ｎ第ｎ个工人手动过程的损失时间；　ｍ　——操作第ｎ台机械的工人数；　——第ｎ台机械必须消耗的时间；　——第ｎ台机械损失的时间；　——班组工人人数（包括手动过程和机械化　过程的工人人数）。　当测定施工工序的施工组织科学合理，按规章　作业，可认为工人的开始工作时间点和结束工作时　间点一致。施工期间未出现个别工人损失时间，或　者个别工人的损失时间占所有工人总工作时间比例　较小时，可忽略个别工人的损失时间对必须消耗的　时间的影响，式（７）可改写为：　手＝ｎＴ—　手　手一Ｅｍ　（　机　＋　机　）　（８）　式中：　单个工人的总工作时间（视所有工人的　都一样）；　ｎ羊——从事手动过程的工人人数；　羊——工人集体损失时间。　４．２简易测定法和改进的简易测定法的应用对比　现以顶进触变泥浆减阻的施工工序为例，分别　采用简易测定法和改进的简易测定法对该施工工序　的工时消耗进行观测记录，对比分析改进的简易测　定法的应用效果。　顶进触变泥浆减阻施工工序简述如下：　（１）工程内容：准备工作、取料、下料、泥浆搅　拌、注浆、清理现场等；　・５２・　铁路工程造价管理　２０１５年７月　（２）人员配备：班组工人人数３人，含泥浆搅拌　机操作工人１人、载货汽车操作工人１人；　（４）施工组织科学合理，按规章操作。　４．２．１　采用简易测定法记录施工工序的工时消耗　采用简易测定法记录的３名工人完成该施工工　（３）设备机械：泥浆搅拌机１台，载货汽车（装　载质量２　ｔ以内）１辆；　序的具体活动行踪如图１所示。　棠　装载水泥蒙　删水泥　水泥下料　水　料　票　亨　］二人ｌ——Ｌ————Ｌ————————————Ｌ———Ｌ＿—————————Ｊ—————————————————————－Ｌ——————————＿Ｌ—————————————————————上———————一　工人２　工人３　０８：２５　０８：３０　０８；４０　０８；４５　０９：ＯＯ　０９；１５　０９；３０　１Ｏ：１５　时阅　图１　３名工人具体活动行踪　由图１可以看出，工人１一直从事手动过程；工　表６手动过程３　人２开始从事手动过程，０８：４０转换为机械化过程，　工人　工人３　从０９：３０又转换为手动过程；工人３开始从事机械　必须捎耗的时Ｉ司　０８：４５～０９：１５　化过程，０８：４５转换为手动过程，从０９：３Ｏ又转换为　塑　盟　旦！！　二　！　机械化过程；泥浆搅拌机的操作工人身份也发生了　当参加手动过程的人数不多时，为节省测定表　变化，从Ｏ８：４０由工人２操作，从０９：３０改由工人３　格，也可以将表４～表６的各个时间段合并到一张　操作。另外，下大雨导致停工的时间属于非施工本　表格中，如表７所示。　表７手动过程　身造成的停工时间，属于损失时间，其他时间为必须　工人　工人１、２、３　消耗的时间。　０８１００～０９：１５．０９１３０～１０：１５　在该施工工序中，记录的手动过程和机械化过　必须消耗的时间０８：００～０８：４０，０９：３０—１Ｏ：１５　程的工时消耗，如表２一表６所示。　０８：４０～ｏ９：１５　表２机械化过程１　损失时间　０９：ｌ５—０９：３０，０９：１５～０９：３Ｏ　测定完毕后，通过整理可得出该施工工序手动　过程和机械化过程的必须消耗的时间和损失时间，　利用式（３）、式（４）可以求得相应施工工序的时间定　额。　泥浆搅拌机　操作人数：１人　４．２．２采用改进的简易测定法记录施工工序的工　必须消耗的时间　Ｏ８：４ｏ～０９：１５，０９：３Ｏ一１Ｏ：１５　时消耗　损失时间　ｏ９：１５～０９：３Ｏ　采用改进的简易测定法记录的该项施工工序手动　表４手动过程１　过程和机械化过程的工时消耗，如表８～表１０所示。　表８机械化过程１　工人　工人１　必须消耗的时间　０８：ｏｏ～ｏ９：１５，Ｏ９：３Ｏ～１Ｏ：１５　损失时间　Ｏ９：ｌ５～ｏ９：３Ｏ　表５手动过程２　工人　工人２　必须消耗的时间　Ｏ８：ｏｏ～０８：４ｏ，ｏ９：３Ｏ一１０：１５　必须消耗的时间０８１４０～０９：１５；０９：３０—１０：１５　损失时间　损失时间０９：１５～０９：３０　第３Ｏ卷第４期　吴楚雨，等：拱北隧道顶管管幕法工程定额测定方法及应用　・５３・　表１０手动过程　求，但费时费力。若采用技术测定法中的简易测定　班组工人人数∞　３人　总工作时间　法，测定效率虽有所提高，但测定工作量仍然较大。　０８：００一ｌＯ：１５　损失时间　０９：１５—０９：３０（叼手＝２）　为进一步提高测定工作效率，减少测定工作量，本文　对比２种测定法的记录表可以发现，２种测定　根据简易测定法原理，针对该隧道工程施工特点、施　法的机械化过程的记录表表２、表３、表８、表９内容　工工序和过程及施工组织，对可采用的简易测定法　是一样的，不同的是手动过程的记录表内容。由表　进行了改进。并就改进后的简易测定方法的应用进　１０可以看出，采用改进的简易测定法时，不需要记　行了阐述。经验证，改进后的简易测定法可减少测　录手动过程必须消耗的时间，只需记录工人的总工　定人员的工作量，提高测定工作效率。　作时间和损失时间，也不用判别手动过程和机械化　参考文献　过程交替采用时工人的身份，从而省去了观测记录　［１］刘继国，郭小红．港珠澳大桥拱北隧道设计［Ｃ］／／．２０１４中国隧　道与地下工程大会（ＣＴｕＣ）暨中国土木工程学会隧道及地下工　手动过程各必须消耗的时间段的劳动量，节省了手　程分会第十八届年会论文集．杭州：中国土木工程学会隧道及地　动过程测定表格。　下工程分会，２０１４．　测定完毕后，通过整理机械化过程必须消耗的　［２］中交第二公路勘察设计研究院有限公司．拱北隧道施工图设计　时间和损失时间，以及手动过程的损失时间，利用式　［ｚ］．武汉：中交第二公路勘察设计研究院有限公司，２０１３．　（７）就可求得手动过程必须消耗的时间，再利用式　［３］ＧＢ　５０５００—２０１３，建设工程工程量清单计价规范［Ｓ］．　（３）、式（４）就可以求得相应施工工序的时间定额。　［４］ＪＴＧ／ＴＢ０６—０２—２００７，公路工程预算定额［ｓ］．　［５］ＪＴＧ／ＴＢ０６—０３—２００７，公路工程机械台班费用定额［Ｓ］．　５　结束语　［６］张晓波．公路工程施工定额的编制与应用［Ｍ］．北京：人民交通　出版社，２００１．　港珠澳大桥拱北隧道暗挖段，地下水位高，地层　［７］李建峰，主编．建设工程定额原理与实务［Ｍ］．北京：机械工程出　软弱，为控制变形，施工采用顶管管幕法和冻结工法　版社，２０１３．　的超前支护方式。但缺少该类隧道施工方法的计价　［８］华惠琼．施工企业定额的测定方法及应用［Ｊ］．广东建材，２００９　（５）．　依据，需通过定额测定，编制顶管管幕法施工的工程　责任编辑：李学林　补充定额。根据顶管管幕法施工工序和施工过程，　收稿日期：２０１５—０３—２６　如果采用传统技术测定法中的写实记录法、工作日　写实法或测时法进行定额测定，虽然能满足测定要　（上接第４８页）　另外，在隧道工程设计采取类似的方法时，可以采用　坚实的基础。这样就提高了本文所采用方法的适应　本文所述的一阶方程去评估项目的施工成本。　性、精确度及可靠性，使其成为能准确评估地下工程　撰写本文的目的，一方面是通过其他研究人员　施工成本的工具。（完）　的帮助，借助成本数据库及其分析结果，可以得到准　全文译自《Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｓｐａｃｅ　Ｔｅｃｈ－　确的评估依据；另一方面，文中还重点说明了收集希　ｎｏｌｏｇｙ））３８（２０１３）　腊等国隧道工程或地下工程造价数据的重要性。将　责任编辑：李学林　这些隧道施工成本数据公布出来，才能构建一个全　收稿日期：２０１５—０３—３０　球性的数据库，为初步设计阶段估算工程造价打下