明挖地下车站造价指标及影响因素研究

余轲YU Ke

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063）

城市轨道交通车站是接送旅客，直接为旅客服务的场所，作为旅客上下车的公共建筑，应具有安全、文明、舒适的乘车环境。同时，车站也是操控列车运行的场所，车站建筑空间应满足各设备系统使用功能的要求。目前城市轨道交通车站以地下车站为主，地下车站常用的施工方法有明挖法（含盖挖法）和暗挖法，根据《地铁设计规范》（GB50157-2013）[1]，位于土层中的车站宜选择明挖法施工。地下车站投资约占城市轨道交通工程全线投资的20%，工程费用的1/3，是投资控制的重点与关键。

明挖地下车站费用主要包括车站主体、出入口通道、风道、施工监测、车站装修及车站附属设施等[2]，其中，车站主体、出入口通道、风道又分别由围护结构、土石方（含支撑及降水）、内部结构、地基加固及其他等费用组成。围护结构主要包括地下连续墙、钻孔桩、咬合桩、人工挖孔桩、SMW 工法桩、锚索及土钉墙等类型。土石方（含支撑及降水）包括土石方开挖、土方回填、钢支撑、钢筋混凝土支撑，基坑降水等费用。内部结构主要包括内部钢筋混凝土结构、顶板、底板、侧墙等的防水费用。地基加固主要包括旋喷桩、搅拌桩、注浆等费用。出入口通道、风道还包括了出入口地面建筑、地面风亭组等费用。施工监测主要包括施工期间对基坑、围护结构、周边建构筑等进行位移、沉降测量和观测的费用。装修主要包括公共区、设备区、轨行区、出入口通道等的装饰装修费用。车站附属设施主要包括标志导向系统、环卫设施、自行车棚、站前广场及绿化等费用。

目前已建及在建的城市轨道交通工程主要采用6B编组，因此，本文根据《城市轨道交通工程项目建设标准》（建标104-2008）[3]和《地铁设计规范》（GB50157-2013）等设计标准及规范，结合武汉、苏州、长沙、合肥、成都等城市既有地下车站实际方案[4]，建立6B 编组明挖地下二层车站基本分析模型，模型基本情况如下：

①总建筑面积11500m2，其中：主体建筑面积8700m2（不含设备夹层和站台板夹层面积）；
出入口通道4 个，建筑面积1600m2；
风道2 个，建筑面积1200m2。

②采用明挖法施工。

③车站主体基坑埋深17m，覆土厚度3m。

④车站规模（长×宽）：200m×20.50m。

⑤围护结构形式：车站主体采用Φ1000@1200 钻孔桩围护结构、出入口及风道等附属采用Φ800@1000 钻孔桩围护结构，围护结构入土比均为0.5。

⑥内支撑形式：车站主体采用一道钢筋混凝土支撑和两道钢支撑、出入口及风道等附属采用两道钢支撑。

⑦基坑采用大口径管井降水。

⑧不考虑地基加固及建筑物保护等特殊情况。

根据基本分析模型的工程数量和常用的地铁工程估算指标[5～6]，编制了投资估算，得出明挖地下二层车站造价指标约为1.39 万元/m2，内部结构、围护结构、土石方（含支撑及降水）分别约占地下车站费用的40%、29%、15%，3 者合计约84%，各部分费用比例如图1 所示。

图1 明挖地下车站费用组成及比例

3.1 围护结构造价指标

围护结构类型的选用由车站地质水文条件、周边建构物环境、基坑规模、埋深等因素综合决定，下面分别分析不同围护结构形式的造价指标及主要影响因素。

3.1.1 地下连续墙围护结构

地下连续墙围护结构一般由导墙、地下连续墙、冠梁等组成，造价指标约4200 元/m3，主要受墙幅接头方式、入岩比例及含钢量等因素影响。地下连续墙接头方式主要分为H 型钢接头和锁口管接头。同等条件下，采用锁口管接头的地下连续墙围护指标约3900 元/m3，两者相差约300元/m3。地下连续墙成槽遇到微风化和中风化岩时，需计列入岩增加费。当遇到微风化岩时，需要增加成槽机械台班数量，入岩增加费约900 元/m3；
遇到中风化岩时，入岩增加费为微风化岩的70%，约630 元/m3，因此地下连续墙进入微风化、中风化岩的比例每增加10%，围护结构造价指标分别增加90 元/m3和63 元/m3。地下连续墙含钢量主要受地质情况影响，含钢量每增加10kg/m3，围护结构造价指标增加约80 元/m3。

3.1.2 钻孔桩围护结构

钻孔桩围护结构一般由钻孔灌注排桩、桩间喷射混凝土、冠梁和止水帷幕等组成，造价指标约3500 元/m3，主要受入岩比例、含钢量及止水帷幕设置等因素影响。钻孔桩成孔遇到微风化和中风化岩时，需计列入岩增加费。当遇到微风化岩时，入岩增加费约为1000 元/m3；
遇到中风化岩时，入岩增加费约700 元/m3。钻孔桩进入微风化和中风化岩的比例每增加10%，围护结构造价指标分别增加100元/m3和70 元/m3。钻孔桩含钢量主要地质情况影响，含钢量每增加10kg/m3，围护结构造价指标增加约80 元/m3。止水帷幕一般采用旋喷桩或者搅拌桩。当选用Φ1000@1200钻孔桩围护形式时，一般采用Φ800 的旋喷桩作为止水帷幕，止水帷幕深度由不透水层分布情况确定，止水帷幕的排数和深度直接影响到钻孔桩围护结构的造价指标，排数越多，深度越深，造价指标越高。

3.1.3 钻孔咬合桩围护结构

钻孔咬合桩围护结构一般由导墙、钻孔咬合桩、冠梁和桩间喷混凝土等组成，造价指标约2700 元/m3，主要受成孔机械、咬合方式、入岩比例、含钢量等因素影响。

3.1.4 SMW 工法桩围护结构

SMW 工法桩围护结构一般由SMW 工法桩、桩间喷射混凝土、冠梁等组成。当H 型钢采用二插一形式，插入深度与搅拌桩桩长一样时，SMW 工法桩围护结构造价指标约1200 元/m3，造价指标主要受H 型钢插入形式和深度、SMW 工法桩水泥掺量等因素影响。

3.1.5 土钉墙支护

土钉墙支护由土钉和挂网喷射混凝土两部分组成，指标约1500 元/m3，主要受土钉长度、钢筋网密度等因素影响。

3.2 土石方（含支撑及降水）造价指标

土石方（含支撑及降水）包括土石方、支撑和降水3 部分，综合指标约270 元/m3。

3.2.1 土石方

土石方包括开挖、回填及运输费用，其中不带支撑土方开挖指标约5 元/m3，带支撑基坑（宽15m 以外，深19m以内）土方开挖指标约80 元/m3。土方回填指标约15 元/m3。土方运输指标：第1km 约14 元/m3，每增运1km 约3元/m3。

3.2.2 支撑

支撑主要有钢支撑和钢筋混凝土支撑两种形式。车站主体和附属钢支撑综合指标分别为4300 元/t 和3400 元/t，包括安装、拆除及租赁费用。钢支撑安装及拆除指标约为2500 元/t，租赁单价一般为10 元/t·天，考虑倒用，地下车站主体一般按租赁6 个月考虑，租赁指标约为1800 元/t，地下车站附属按租赁3 个月考虑，租赁指标约为900 元/t。钢筋混凝土支撑指标约为3000 元/m3，包括浇筑、拆除及外运。

3.2.3 降水

地下车站降水主要有大口径井点降水和轻型井点降水两种形式。大口径井点降水安装及拆除约为1.3万元/根，使用费约为500 元/根·天，若降水时间为150 天，综合指标约为8.8 万元/根。轻型井点降水安装及拆除约为350 元/根，使用费约为30 元/根·天，若降水时间为150天，综合指标约为4850 元/根。

3.3 内部结构造价指标

内部结构包含内部钢筋混凝土结构和防水两部分，综合指标约为2600 元/m3，其中内部钢筋混凝土结构指标约为2450 元/m3，防水指标约为200 元/m2。内部结构造价指标主要受含钢量影响。

3.4 地基加固造价指标

地下车站地基加固一般采用旋喷桩或者搅拌桩，其中单管旋喷桩指标约650 元/m3，双管旋喷桩指标约800元/m3，三管旋喷桩指标约900 元/m3。单轴、双轴搅拌桩指标约350 元/m3，三轴搅拌桩指标约450 元/m3。旋喷桩或者搅拌桩造价指标主要受施工工法和水泥掺量影响。

3.5 装修等其他工程造价指标

地下车站装修综合指标约1200 元/m2，出入口地面建筑约60 万元/座，地面风亭组约40 万元/组，标志导向系统约80 万元/站，环卫设施约15 万元/站，施工监测约100元/m2。

地下车站造价指标主要受围护结构形式、入土比、入岩比、车站埋深、含钢量、地基加固、盖板系统等因素影响。

4.1 围护结构形式对地下车站造价指标的影响

以明挖地下二层车站基本分析模型为基础，分别估算Φ800@1000 钻孔桩围护、Φ1000@1200 钻孔桩围护（基本分析模型）、800mm 厚地下连续墙围护和1000mm 厚地下连续墙围护形式4 种围护结构形式下地下车站的造价指标，结果如表1 所示。

表1 围护结构形式对地下车站造价指标的影响

从表1 可以看出，采用Φ800@1000 钻孔桩围护结构时，地下车站造价指标最低，为1.34 万元/m2，比Φ1000@1200 钻孔桩围护（基本分析模型）低0.05 万元/m2，低幅3.51%。采用1000mm 厚地下连续墙围护形式时，地下车站造价指标最高，达1.59 万元/m2，比Φ1000@1200钻孔桩围护（基本分析模型）高0.21 万元/m2，高幅14.91%，可见围护结构形式对地下车站造价指标影响很大，在方案比选时应慎重选择。

4.2 围护结构入土比对地下车站造价指标的影响

围护结构形式确定后，入土比是影响地下车站造价指标的重要因素。入土比由基坑的稳定性验算确定。以明挖地下二层车站基本分析模型为基础，分别估算入土比为0.3、0.4、0.5（基本分析模型）、0.6、0.7、0.8 时地下车站的造价指标，结果如表2 所示。

表2 围护结构入土比对地下车站造价指标的影响

从表2 可以看出，围护结构入土比每变化0.1，地下车站费用变化约306 万元，造价指标变化约266 元/m2。

4.3 围护结构入岩比对地下车站造价指标的影响

入岩比对围护结构造价指标影响明显，从而影响到地下车站整体指标。以明挖地下二层车站基本分析模型为基础，通过测算得出，当钻孔桩长不变时，主体围护桩入中风化岩比例为10%时，地下车站费用增加约64 万，造价指标增加约56 元/m2；
主体围护桩入中风化岩和微风化岩各10%时，地下车站费用增加约156 万元，造价指标增加约136 元/m2。

4.4 含钢量对地下车站造价指标的影响

含钢量直接影响到地下车站的钢筋数量，从而影响车站费用。以明挖地下二层车站基本分析模型为基础，当含钢量增加10%时，地下车站费用增加约540 万元，造价指标增加约470 元/m2。

4.5 基坑埋深对地下车站造价指标的影响

基坑埋深直接影响到地下车站土石方及围护工程数量，从而影响车站费用和指标。以明挖地下二层车站基本分析模型为基础，当主体基坑埋深变为18m 时，地下车站费用增加约687 万元，造价指标增加约597 元/m2。

4.6 地基加固对地下车站造价指标的影响

地下车站底板下地质为软土类或者淤泥质土时，需要在基坑开挖前，对底板地面下的土体进行加固处理，一般有抽条加固、满堂加固等多种形式。以明挖地下二层车站基本分析模型为基础，当采用Φ800mm 三重旋喷桩对底板底面以下4m 地层进行满堂加固时，地下车站增加地基加固费用约1550 万元，造价指标增加约0.13 万元/m2。

本文建立6B 编组明挖地下二层车站基本分析模型，编制投资估算，通过定量与定性分析，得出如下研究结论：

①内部结构、围护结构、土石方（含支撑及降水）约占地下车站总费用的比例为84%，是车站投资控制的重点。

②构建了车站整体、围护结构、土石方（含支撑及降水）、内部结构、地基加固、装修等的造价指标体系，有助于方案设计阶段快速进行投资测算，提高决策水平。

③围护结构形式对地下车站造价指标影响很大，应结合地质水文条件、周边建构物环境等因素综合比较，慎重选择。

④围护结构入土比、入岩比、含钢量、基坑埋深、地基加固对地下车站造价指标也有一定影响，结构设计和概算编制时应给予重视。