运用价值工程比选旧桥拓宽改造设计方案

任育林

（天津市赛英工程技术咨询有限公司，天津市 300051）

运用价值工程比选旧桥拓宽改造设计方案

任育林

（天津市赛英工程技术咨询有限公司，天津市 300051）

应用价值工程原理，在实际资料基础上，分析研究某旧桥拓宽改造时功能与全寿命周期成本的关系，以促使各工程人员能够更加合理地选定旧桥拓宽改造设计方案，以合理的成本，达到所寻求的适宜桥梁功能，也为其他工程项目提供示例。

价值工程；旧桥；拓宽改造；桥梁功能；工程成本

0 引言

自20世纪90年代后，我国经济持续发展，人民群众生活水平不断提高，促使交通运输量高速增长，相应对交通运输运营服务水平的要求也越来越高。国内大部分桥梁是20世纪中后期所修建，随着修建年代的变迁，设计标准的逐步提高，桥梁超载也日渐严重。再者，既有桥梁部分老化、损伤，已难以适应现代交通运输的相应要求。考虑工程投资的节省，对现有资源的利用升级，应考虑充分利用既有桥梁，有计划、有步骤地对现有旧桥进行加固改造，恢复、提高其承载力，以达到新时期公路市政交通运输的需求，同时，能为国家带来巨大的经济和社会效益。

对正在运营的旧桥进行检测、评定、维修、加固或改造等工作称为旧桥加固改造工程。这是一项繁杂的系统工作，相对设计修建新桥而言，工程量小，但涉及面广，关联到诸多隐蔽工程，其制约因素和技术风险往往较大。旧桥破损病害缘由和加固改造方式常因桥、因地、随环境而异，且施工工艺多具复杂性、特殊性及创新性。鉴于此，科学合理地确定适宜的旧桥加固改造方案，不仅是工程项目成功与否的关键，也是工程项目节约投资的前提条件。运用价值工程的原理，对旧桥加固改造设计方案进行科学地比选和优化，能最终给决策者提供一个技术先进、功能齐全、造价合理的方案。

1 价值工程原理

价值工程[1]（Value Engineering），也称价值分析，是指以产品或作业的功能分析为核心，以提高产品或作业的价值为目的，寻求以最低寿命周期成本实现产品或作业使用所需要的必要功能的一项有组织的创造性活动，也称其为功能成本分析。价值系数即为价值工程的一个判断依据，可用公式表达为：价值系数（价值）V=功能F/费用（成本）C。式中的价值是指对象所具有的必要功能与寿命周期成本的比值，价值越高则表明资源有效利用程度越高。以价值对产品和事物进行评价，是功能与成本、技术与经济相结合的综合评价。国内外研究资料及实践显示，在工程建设中，应用价值工程能把控项目投资，提高工程“价值”，特别是随勘察设计施工总承包模式的推广应用，价值工程所能发挥的作用巨大，价值工程活动的投入产出比可达到1∶12，可见价值工程在工程投资控制中的作用效果明显[2]。

提高工程价值主要途径有：提高功能，同时降低成本；功能不变，降低成本；提高功能，成本不变；功能大幅度提高，成本略有增加；功能略有下降，成本大幅度降低。研究可知，价值工程并不是纯粹追求降低成本，也不是单方面为了提高功能，而是尽力寻求处理好功能与成本的对立统一关系，提高它们之间的价值，研究产品功能与成本的最佳配置。价值工程应用一般步骤包括：对象选择；功能分析；功能评价；成本分析及评价；价值评价分析。

2 工程概况

某现状桥跨越不通航河道，修建于1984年，桥跨为3×10 m，上部结构采用钢筋混凝土空心板梁，桥梁横断面布置为1.0 m（人行道）+16 m（车行道）+1.0 m（人行道）=18 m，设计荷载标准为汽—15级，挂—80（20 t车辆荷载）。2007年该桥进行维修：下部结构维持原状，更换上部结构空心板梁，重做桥面系及人行道、栏杆；维修后桥梁横断面布置为1.5 m（人行道）+16 m（车行道）+1.5 m（人行道）=19 m；设计荷载标准为公路-Ⅱ级。2014年拟对该桥所在道路进行提级拓宽改造，相应该桥节点需提出适宜的建设方案。

3 研究过程

3.1 确定价值工程对象

根据项目建设的必要性，为满足日益增长的交通需求，需拓宽改造既有道路，而现状桥位于道路的一个节点上，是项目实施的一个关键点。据此，以旧桥节点为分析对象，拟定建设方案分别为旧桥加固拓宽改造和旧桥拆除原址新建桥梁。

3.2 收集信息

针对所提建设方案，收集关于项目前期、可研、设计、施工及建成运营等各个环节所能用到的信息。具体可包括：原桥的设计资料、竣工资料、运营管理及维修资料，交通量分析、规划资料，现场环境地质资料，类似桥梁建设资料，加固经验及风险资料，施工与运营中可能会存在的问题，各种建设材料及相关造价信息等。信息的收集贯穿于价值工程研究的全过程。

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3.3 确定功能评价系数

（1）确定功能评价指标

功能是其对象能够满足某种要求的一种属性。就交通工程项目而言，最核心的功能就是满足交通通行功能。通常可采用专家会议法、头脑风暴法、德尔菲法、个人判断法、集体判断法等来确定研究对象的功能、权重及评分。实施中咨询了建设单位、设计单位、施工单位及运营管理单位专家意见，结合相关资料，设计项目组认真讨论分析，去除不必要的功能，确定与该工程有关的具体必要功能为：使用功能、安全功能、耐久性、环保功能、景观功能、施工工期及难易度，依次编号为FI～F6。

（2）确定功能权重

前述各种功能，其重要性是不同的，采用强制评分法中的0-4法来确定其权重，见表1。

表1 功能权重

表1显示，在计算功能权重时，主要考虑工程的使用功能、安全功能及耐久性，兼顾环保功能、景观功能和施工工期及难易度。

（3）确定功能评价系数

利用前述方法，通过加权评分对旧桥加固拓宽改造方案和旧桥拆除原址新建桥梁方案进行综合评价，确定功能评价系数，见表2。

表2 功能评价系数

3.4 确定成本评价系数

采用工程的寿命周期成本，即工程产品从筹建开发、设计、施工、运营直至报废所经历的全部时间内的全部费用，不仅包括经济意义的成本，还包括环境成本和社会成本。本方案研究仅考虑工程全寿命周期经济成本，即工程项目从项目构思到项目建成投入使用直至工程寿命终结全过程所发生的一切可直接体现为资金耗费的投入的总和，包括建设成本和使用成本。

对于设计寿命不同的工程项目，为便于研究成本费用，可采用最小公倍寿命法和年均净现值法求得工程寿命周期成本。本次分析按最小公倍寿命法计算工程桥梁设计方案的成本现值。工程经济评价基准收益率i按照“国家发展改革委、住房城乡建设部关于调整部分行业建设项目财务基准收益率的通知-发改投资[2013]586号”文件，公路建设政府还贷项目取值为4.5%。

（1）旧桥加固拓宽改造方案成本

该方案旧桥加固后使用年限为20 a，拓宽桥（桥宽14 m，桥型同旧桥）为新建。考虑该桥为重点小桥，使用年限为50 a。参考类似项目，结合有关文献，工程桥梁设计寿命内养护包括：每40年大修，费用每平米单价约300元；每10年进行小修（裂缝、支座），费用每平米单价约30元；日常维护及定检，费用平均到每年每平米单价约6元。本次旧桥加固费约3 000元/m2，旧桥面积为583 m2；拓宽新建板梁桥造价约6 800元/m2，桥梁面积为430 m2。新建桥费用、旧桥加固费用、大修费用、小修费用、日常维修费用，依次编号1～5。旧桥加固（20 a）周期总成本现值为：C1=P2+F4（P4/F4,4.5%, 10）+A5（P5/A5,4.5%,20）=180.6（万元）；拓宽新建桥（50 a）周期总成本现值为：C2=P1+F3（P3/F3,4.5%, 40）+F4（P4/F4,4.5%,10）+F4（P4/F4,4.5%,20）+F4（P4/F4,4.5%,30）+F4（P4/F4,4.5%,40）+A5（P5/A5,4.5%, 50）=301.7（万元）；统一考虑同一设计寿命周期（50 a），则旧桥加固拓宽改造方案周期总成本现值为：Cj=PC1+PC1（PC1/FC1,4.5%,20）+PC1（PC1/FC1,4.5%, 40）+PC2=588.2（万元）。

（2）旧桥拆除新建桥梁方案成本

新建桥梁桥型同旧桥，桥梁总面积为1 013 m2，使用年限为50 a。根据前述分析内容，则新建桥梁周期总成本现值为：Cx=P1+F3（P3/F3,4.5%,40）+F4(P4/ F4,4.5%,10）+F4（P4/F4,4.5%,20）+F4（P4/F4,4.5%,30）+F4（P4/F4,4.5%,40）+A5（P5/A5,4.5%,50）=710.6（万元）。

（3）成本评价系数

按照前述所得该工程两方案的周期总成本费用，求解成本评价系数，见表3。

表3 成本评价系数

3.5 确定价值评价系数

按公式功能F除以成本C，求解得到价值评价系数，见表4。

表4 价值评价系数

3.6 方案评价

由表4可知，价值评价系数V2＞V1，则由价值工程原理得出，该工程选用旧桥拆除新建方案较为适宜。

4 结语

运用价值工程原理研究全寿命周期桥梁拓宽改造工程建设方案，充分考虑了技术和经济因素，避免常规设计只注重工程的技术安全性或仅考虑工程建设成本的局部经济性的缺陷，综合工程的功能和成本，正确处理功能与成本的对立统一关系，以合理的成本获得适宜的功能，提升工程价值，提高设计方案的合理性及资源的利用率，进一步加强工程决策的科学性、全面性。此外，价值分析可用于工程项目前期研究、设计、施工及运营阶段的全过程，实施合理，将产生可观的经济效益和良好的社会效益。

[1]GB/T 8223.1-2009,价值工程 第1部分:基本术语[S].

[2]贾延明.优化设计方案控制工程造价[J].Value Engineering,2013 (13):101.

U445.6

B

1009-7716（2017）08-0142-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.043

2017-04-17

任育林（1981-），男，甘肃临洮人，硕士，高级工程师，从事道桥设计工作。