限额设计快速报量指标库在城市桥梁设计中的应用分析

韩晓磊， 祝自强

(中国建筑第五工程局有限公司，湖南 长沙 410004)

0 引 言

近年来随着社会经济的发展，建设项目规模变大，要求标准变高，更加需要参与方的深度合作。在此背景下工程总承包EPC模式逐步成为国内国际主流建设模式[1，2]。EPC项目模式即设计、采购、施工高度融合的[3]一体化工程总承包模式[4]，对于建设单位而言，管理相对简单属于交钥匙工程[5，6]，是国际通行的建设项目组织实施方式。近年来，国内市政工程领域对EPC模式进行了广泛推广应用。

EPC工程总承包模式具有以下特点：EPC项目实施的核心是设计[7]，将创效阶段前移至方案设计阶段，从项目建设源头就开始创效和风险管控，减少或避免施工过程中的变更[8]；提升项目可行性研究和初步设计深度，实现设计、采购、施工等各阶段工作的深度融合，有效实现成本、进度和质量控制；有利于发挥工程总承包企业的技术和管理优势[9]，促进企业做优做强，推动产业转型升级，能够达到节省投资、缩短工期、提高质量的建设目标[10]。

在EPC项目中总承包单位具有全权负责、指挥和协调设计、采购、施工等分包企业，具有主动经营项目的机遇和主导权，但也面临严峻的挑战及不可预测的风险[11]，如很多EPC项目在投标阶段只有一个概念性方案，在固定总价合同模式下[12，13]，无法计算出具体的工程量，导致项目在投标与实施阶段出现重大工程量偏差，造成超概风险。这对总承包的设计管理提出了更高的要求，特别是对总承包方在方案设计阶段如何以最少时间获得较为准确的成本测算及快速方案优化设计能力提出了更高的要求。

为了更好地开展和服务EPC项目，必须以信息化系统作为支撑，通过对以往类似工程数据进行统计分析，形成大数据系统。通过大数据检索获得工程所需要的各种工程量和经济指标。本文旨在通过建立限额设计快速报量指标库，为EPC项目快速实现成本测算及方案优化提供可靠的数据依据，达到减少施工过程中的变更、实现为项目增值优化、项目各参与方共赢[14，15]的目标。

1 限额指标库体系

限额设计快速报量指标库(简称限额指标库)是通过对以往类似工程的各种工程量的消耗量进行系统精细化分类，建立各种类型工程的工程量含量指标，通过信息化处理数据手段，对各个报价分项提供一个科学合理且又经济的工程量指标区间，确保设计阶段的设计概算一次到位，实现快速设计与设计概算符合投资指标要求。

限额指标库由四个组成部分：项目管理、基础设置分类、指标管理、字典管理，如图1所示。

图1 限额指标库架构图

项目管理：通过项目管理-添加项目功能实现将统计的已完工程数据录入数据库的单项指标功能项，同时关联基础设置分类、项目指标。本指标库桥梁单项指标分为上部结构、下部结构、基础和附属工程4大类。上部结构子项有预制T梁、预制小箱梁、预制空心板、现浇箱梁、钢箱梁、钢桁架、钢混组合梁、拱桥、斜拉索等；下部结构子项有盖梁、桥墩、桥台、桥塔、锚定、耳背墙、挡块等；基础子项有人工挖孔桩、钻孔桩、承台、系梁等；附属工程子项有：桥面铺装、防撞护栏、人行道、伸缩缝、搭板等。每个子项根据结构材料类型又细化为各种材料项。

基础设置分类：根据类别、使用功能、设计规模等条件对建筑或结构物进行分类，关联项目字典、项目指标。本指标库将桥梁分为梁式桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥、框架桥五种类型，每种桥型通过关联项目字典实现不同路基宽度、设计速度、道路等级、车道数、荷载等级、桥梁跨径、抗震设防烈度、造价类别等细化项目分类。

字典管理：根据不同项目特点，可以创建不同道路等级、车道数、荷载等级、桥梁跨径、上下部结构类型、基础类型等筛选字典选项，精准定位项目特点，关联基础设施分类、项目具体项目指标项。

指标管理：根据分部分项工程划分、预算清单、概算清单、施工特点等要素设置的能进行快速报量报价指标项目，分为上部结构、下部结构、附属设施、基础四类，关联项目管理中的子项。

2 限额指标库在投标阶段预设计中应用

以重庆市某EPC单体桥梁项目为背景，桥梁全长拟982 m，桥宽26 m，双向六车道，设计速度为80 km/h。该项目采用固定总价模式，要求工期短且前期基础资料缺乏，不确定因素较多，存在一定的超概风险。为避免中标前后出现较大工程量偏差，利用限额指标库对投标方案进行预设计。

预设计方案：根据卫星图、周边项目地勘情况及现场实际踏勘情况，拟采用现浇混凝土连续箱梁结构形式，共计布置10联：(4×30+4×30+4×30+4×30+3×30+3×30+3×30+3×30+2×30+2×30+18)m，全桥总长978 m。桥梁基础采用直径2.0 m摩擦桩，桩长35 m，设置2.2 m×10.25 m×2.6 m地系梁，下部结构采用圆柱墩直径1.6 m，墩高8 m，盖梁长10.25 m，上部结构采用30 m跨径预应力现浇混凝土连续箱梁。

施工图设计方案：根据现场调查后桥梁布跨为10联：[4×30+2×30+4×30+4×30+3×31+3×31+3×31+(30+40+30)+3×30+3×30]m，全桥总长979 m。桥梁基础采用直径1.5～2.5 m摩擦桩，桩长30～42 m，地系梁2.5 m×10.25 m×2.8 m，下部结构采用圆柱墩直径1.6 m，墩高6～8 m，盖梁10.25 m，上部结构采用30～40 m跨径预应力现浇混凝土连续箱梁。

投标节段预设计方案采用限额指标库指标数据快速计算桥梁各构件工程量；施工图设计方案工程量由图纸计算得出。两方案上部结构和下部结构混凝土工程量对比如图2所示。

图2 桥梁上下部结构混凝土工程量对比

由图2可知，预设计方案和施工图设计方案上部结构工程量差异较小，预设计方案桥梁上构混凝土22 090 m3，施工图设计方案混凝土为21 720 m3，相差约2%；预设计方案桥梁下部结构混凝土10 767 m3，施工图设计方案混凝土为13 343 m3，相差约19%。可知差别主要体现在桥梁下部结构中，主要原因是实际地勘的情况与预设计预估地勘情况相差较大，实际桩径主要为2.2 m大于预设计的2.0 m，实际桩长2 832 m大于预设计的2 240 m。

预设计和施工图设计工程造价分析如图3所示。

图3 预设计和施工图设计工程造价对比

由图3可知，不计规费和税金限额库预设计测算总价为10 745万元，施工图设计分部分项工程费8 370万元+措施项目方3 079万元，共计11 449万元，差额704万元，差额比为6.14%，尚处于预算可控范围。通过限额指标库可以比较精确地对项目进行工程造价测算。

3 限额指标库在方案设计比选中的应用

以江西于都县某市政EPC项目为背景，该项目设计技术标准如下：道路等级为主干路，道路宽度40 m，双向6车道，设计荷载城-A级，设计速度为50 km/h，Ⅵ-(2)级通航。该项目桥梁投资估算4.5亿，由于项目初期阶段建设单位只有意向方案。为了在投资估算范围内确定最优桥型，实现既能满足建设单位需求，又能实现总包方效益，达到节省投资、缩短工期、提高质量的建设目标。本项目利用限额指标库数据进行了4种方案的预设计，方案1为Y形连续刚构-拱组合体系桥；方案2为单塔自锚式悬索桥；方案3为预应力混凝土连续梁桥；方案4为单塔斜拉桥。各方案桥型布置图见图4～图7。

图4 方案1：Y形连续刚构-拱组合体系桥

图5 方案2：单塔自锚式悬索桥

图7 方案4：单塔斜拉桥

利用限额指标库系统，对4种预设计方案的上部结构、下部结构、基础和附属工程分别进行工程量检索，进而快速准确计算出4种设计方案的全桥实体工程量估算值，并结合当地造价信息组价得到各个方案的建安费。4种预设计方案每平方米造价指标、景观效果、技术难度及可行性、施工对环境影响、工程工期和总造价估算对比见表1。

表1 方案对比表

由表1可知，方案3造价最低只有2.47亿元，但其景观效果一般，结构形式较常规，且当地已有类似工程，不满足建设单位对本项目要建设成当地地标建筑物的需求。方案2、方案4桥梁线形较好，景观效果好，但当地已有相关桥型。方案1为Y形连续刚构-拱组合体系桥，桥型结构新颖，景观效果较好，与本项目投资估算4.5亿相比，可为建设单位节约0.5亿元造价。总承包方经过盈亏分析后得出方案1不仅利润率最高，而且总利润也较高。结合项目建设单位对本项目要建设成当地地标建筑物的需求，同时结合总承包方的利润测算，最终推荐方案1即Y形连续刚构-拱组合体系桥为最优方案，获得建设单位认可，并能实现总承包方利润较高的双赢目标，发挥了EPC项目的优势，为总承包方顺利中标和避免出现超概风险提供了较为精确地数据依据。

4 限额指标库在应用中存在的问题及改进措施

限额指标库实质是通过对以往类似工程数据统计分析，形成大数据系统，通过大数据检索获得工程所需要的各种工程量和经济指标。在方案设计阶段和投标节段，具有无可比拟的快速进行成本测算的优势。但仍有以下不足：

(1) 限额指标库总体样本数量少，需要进一步补充样本数量，方便后续通过大数据分析获得尽可能接近项目真实情况；

(2) 限额库有关桥梁施工临时措施缺少，不便于造价人员对措施项目费的测算，施工措施费测算仍有一定误差；

(3) 指标库普及度有待提高，部分投标人员特别是商务造价人员没有充分认识到指标库在成本核算中的便利性。

5 结束语

基于大量实际工程项目建立的限额指标库，实质是一个由很多以往工程案例组成的大型数据系统，通过大数据检索等信息化手段获得工程所需要的各种工程量和经济指标。在EPC项目方案设计阶段具有快速报量的优势，既能实现建设单位的项目产品需求，又能提高总承包方的效率和效益，实现项目参与方合作共赢的目标。

在投标阶段，总承包方通过限额指标库检索组合数据进行多种方案的预设计，快速为投标报价提供较为准确的工程数量依据，有利于总承包方提高效益又能提高中标率，同时避免项目进入实施阶段后出现较多工程变更，降低工程造价超概风险。

在方案设计优化节段，建设单位往往仅有意向方案且变动可能性大，按常规做法总包方需要花费大量时间核算成本和造价。利用限额指标库可以方便检索获得多种方案的工程量，既方便供建设单位测算造价，也方便总承包方测算利润率，避免概算超出估算范围，提高总承包方的工作效率，减轻总承包的工作量。限额指标库经过不断完善后，必将发挥越来越重要的作用。