优化设计对市政工程建设投资控制的影响

2014-08-01黄应

黑龙江交通科技 2014年2期

黄应

(贵阳建设投资(集团)有限公司)

1 前言

市政工程中影响工程造价的最重要的阶段就是设计阶段，因为市政工程在设计阶段就确定了相应的设计方案和施工方案，从而确定了工程的施工费用和项目费用等，因此市政工程的设计阶段对于工程造价的控制具有重要的意义和影响，主要就市政工程施工阶段对于工程造价的控制进行分析，从而确定更适合的施工方案。

2 控制设计阶段的工程造价

市政工程的建设主要有以下几个方面。工程项目的决策、设计工程项目、工程项目的实施，工程项目的设计和决策直接影响到工程造价，工程设计产生的费用只占据工程寿命全部费用的1%，但是其对于投资方面却存在75%左右的影响。所以一般的市政工程的设计方案和施工材料对于工程造价的控制都存在重要的影响，因此在保证工程达到相同的功能和目的的情况下选择的工程设计必须能够有效的将工程造价降低5%至10%左右，更有甚者降低到10% ～20%左右。

工程的设计对于工程项目的质量具有重要的影响，其对于工程质量事故的出现占据了40.1%的责任，许多工程就是因为存在设计不合理的因素导致施工质量不达标等问题。所以工程设计的完善不但会影响到工程的一次性投资，而且还会影响到工程使用阶段的经常性费用，因为工程的一次性投资和经常性费用存在反比的关系，所以只有保证工程设计达到最优化的目标，才能保证工程的全寿命费用达到最低水平。

3 价值工程

价值工程在发达国家的使用已经有三四十年左右的历史，是一种新型的现代化的工程管理方法，这种新型的管理方法有效的催生了许多新型的产品，各个行业在开发新型产品时都会利用价值工程进行分析。虽然价值工程属于经济管理方面的一种方法，但是同样也可以运用到项目的设计方面。但是我国使用价值工程的方法比较少，特别是工程的设计阶段使用价值工程的方法更是罕见。所以价值工程在工程项目设计阶段的运用值得不断推广和使用。

4 实例分析

某一座大桥建设工程，长度为2 420 m，引桥的长度为2 100 m，根据之前的建设经验可知大桥引桥上部结构所产生的费用会比较多，所以需要利用价值工程的方法对其进行分析。

大桥引桥设计桥跨时的影响因素比较多，主要有以下几个方面。

(1)整座桥一共设计有两个立交(大桥起点处的A 路立交、岛立交)，因为车道数的变化所以设计立交时不但需要设计异型梁，还需要有效连接引桥和立交。

(2)大桥的路线设计要跨过防洪大堤两次，跨过环岛路两次，还要在东西方向设计通航孔和地面正常交通所需要的道路。

(3)为了达到水利部门对于大桥防洪的要求需要将大桥的基本跨度设计为50 m。

根据上述要求可以将大桥引桥的桥跨设计为以下三种类型:

第一类:将大桥设计为陆上引桥，大桥的基本跨度为30 m，包括立交异形梁、起点和终点的引桥

如果将大桥设计为第一类那么可以选择的大桥结构主要有简支桥面、先简后支、现浇连续结构等，其中简支桥面、先简后支连接结构可以使用装配式预应力混凝土小箱梁或者是T 梁，而现浇连续结构中则使用预应力混凝土连续箱梁的结构。

①确定桥跨设计的比选方案

桥跨设计的比选方案有三种:第一种是预制预应力混凝土小箱梁的施工方案、第二种是预制预应力混凝土T 梁的施工方案、第三种是预应力现浇混凝土现浇连续箱梁的施工方案。

②定义桥梁上部结构的功能

对于桥梁上部结构功能的确定经过相关人员的分析和讨论确定有以下几点:施工工期、桥梁结构的耐久性、施工时的难易程度、桥梁的后期养护、桥梁景观的设计、桥梁力学的设计。根据业主、施工人员和设计人员的不同意见，将其按照0.3、0.2、0.5 的比重进行评选，从而确定了如下表1 所示的上部结构功能的权重表。

表1 上部结构功能的重要性系数表

(3)上部结构功能评价系数的计算

上部结构功能的研究人员通过对三种不同方案的评选和给分，利用十分制的方法确定相应的评价系数，其结果如下表2 所示。

表2 上部结构功能的评价系数表

(4)上部功能成本系数的计算

笔者通过对上述三种不同方案进行分析和思考确定了这三种方案的成本评价系数，其结果如下表3 所示。

表3 上部功能的成本系数表

(5)最佳方案的确定

通过上表2 和3 的结果利用价值工程的方法(V=F/C)来计算出这三种方案不同的价值系数，其结果如下表4 所示。

表4 价值系数表

通过上表4 的计算结果可知第三种方案的价值系数是最高的，结合施工方面的因素进行分析:大桥大约有30m 的跨度使用的是立交异型结构，分布于两个立交之间，使用主桥分隔，而等宽段只有9 孔，并且还分布在大桥起点和终点的不同位置。所以第三种方案中使用装配式结构的适应性无法达到相应要求，但是因为现浇连续结构存在较好的抗扭刚度和受力性，所以合适不同的大桥平面和宽度，还可以使用满堂支架浇筑的施工方案，所以第三种方案是最佳方案。

第二类:大桥设计为东汉水中引桥，大桥的基本跨度为50 m。

如果将大桥设计为第二类方案，那么大桥的结构可以有装配式预应力混凝土T 梁施工结构、预应力混凝土现浇连续箱梁施工结构。

(1)确定桥跨设计的比选方案

桥跨设计的比选方案有两种:第一种方案是预制预应力混凝土T 梁结构、第二种方案是预应力混凝土现浇连续箱结构。

(2)上部结构功能评价系数的计算

根据业主、施工人员和设计人员的不同意见进行评选，从而确定了如下表5 所示的上部结构功能的评价系数表5。

表5 上部结构功能的评价系数表

(3)上部结构功能成本系数的计算，其结果如表6 所示。

表6 成本系数的计算

(4)上部结构价值系数的计算

通过上表5 和6 的计算结果可以计算出两种方案的价值系数，其结果如下表7 所示。

表7 价值系数的计算

根据上述分析数据可知，第二种方案比第一种方案的价值系数要高，根据施工过程中的适应性进行分析:大桥一共有11 孔，单幅进行计算有22 孔，其位置分别位于副通航孔的两边。如果使用装配式T 梁结构进行施工，那么需要在东汉两边的滩地上设计相应的预制台座，并且因为单片梁体的重量达到170 t，所以起吊设备和架桥机需要保证足够的吨位要求，这样就增加了施工的费用。如果使用现浇连续箱梁的结构进行施工，那么可以利用移动模架辅助施工，对于大约为1.1 km 的单幅长度通过移动模架就可以有效的进行施工，并且还具有经济、安全、简便等特点。现浇连续箱梁的结构相较于装配式T 梁结构具有较高的适应性、整体性、舒适性等，并且还具有较好的景观效果和较低的养护工作量。因此现浇连续箱梁结构的方案是最佳方案。

第三类:大桥设计为跨堤、跨线、副航道桥梁

第三类的桥梁设计的跨度比较大，在一般的桥梁建设中一般不适用等高梁的设计，主要使用变高度连续梁的设计，所以预应力混凝土现浇连续箱梁是最佳方案。

结论:结合上述三种类型和分析可知:大桥引桥的上部结构一般使用预应力混凝土现浇连续箱梁的结构，主要是因为现浇连续箱梁具有较高的可靠性和适应性、较好的行车条件、更好的景观效果等，具有较好的经济效益和社会效益。