公路工程设计阶段的造价控制研究

2023-01-08王平

交通世界 2022年23期

王平

（山东平安路桥工程咨询有限公司，山东烟台 264000）

0 引言

在公路项目实施的全过程中，设计阶段是影响工程造价的关键环节，影响程度占75%以上，所以必须加强设计阶段的造价控制。公路工程设计单位要根据投资估算选择设计方案，充分考虑拟建工程功能和成本因素，对设计方案进行优化调整，以确保将工程造价控制在合理范围内，避免发生“三超”现象。

1 工程概况

某公路线路全长108.584km，采用双向四车道建设标准，路基宽26m，设计时速为80km/h，汽车载荷等级为公路-Ⅰ级。本工程自东向西分为3个设计标段，平曲线最小半径为450m，停车视距为110m，最大纵坡为3.5%，最短坡长为280m。全线挖方246.572 9万m³，填方594.072 7万m³，利用土方182.652 6万m³，借方411.420 0万m³，弃方38.625 1万m³。本工程全线概算为218 675.35万元，3个设计标段的概算分别为179 861.16万元、22 435.66万元、16 378.53万元，平均每公里造价2 196.55万元。下文将对本工程设计阶段采用的造价控制方法进行分析。

2 公路工程设计阶段的造价控制

2.1 健全设计管理体系

本工程结合设计阶段造价控制目标建立健全设计管理体系，确保设计阶段充分考虑工程经济性要求，形成高质量、高性价比的设计方案[1]。

2.1.1 实施设计招标

本工程采用公开招标的方式选择优秀的设计单位，要求设计单位出具的设计方案具备最佳技术经济效果。在选定设计单位后，业主与设计单位洽商设计收费，并在设计委托合同中列明收费办法，引入激励机制。具体如下：设计收费中增加投资节约奖励、投资超支罚款约定，设计费=概算数额×基本费率+（概算数额-预算数额）×奖罚费率[2]。采用设计费激励机制，能有效调动设计单位节省资金的积极性，激励设计人员采取技术经济手段最大程度控制工程造价。

2.1.2 实施设计监理制度

本工程在设计阶段引入监理制度，委托有资质的造价咨询机构提前介入工程实施前期阶段，从工程造价控制角度出发监管设计过程，确保设计方案充分考虑经济性指标，提高工程设计质量，减少施工阶段发生的设计变更事项[3]。

2.2 优化路线设计

在本工程的东西段设计标段中，地形以平原为主，村镇分布密集，为满足当地交通需求，需在公路沿线建设桥涵、通道。在此次线路设计中，路基填土高度较高，导致工程造价居高不下，因此设计方要优化线路设计，比选出经济合理的最佳设计方案。

2.2.1 路基填土高度的影响因素

通过深入到拟建工程所在地进行调查研究后发现，影响本设计标段路基填土高度的因素包括以下方面：现已建成路网结构；分离式立交、互通式立交跨线桥的净空高度；通道净空要求；纵面坡度、坡长；路基最小填土高度；跨线桥上跨与下穿方式。

2.2.2 线路设计方案比选

以东西段设计标段中某一路段的线路设计为例，共拟定3个设计方案。

（1）方案一：主线上跨设计方案

线路长3.0km，路基平均填土高度为3.62m，路基土石方378 402m³，路面65 635m2，桥梁长147m，设分离式立交2个、天桥0座、通道6座、涵洞7座，占地面积为223.1亩，建安费共6 917万元。

（2）方案二：主线下穿设计方案

线路长3.0km，路基平均填土高度为1.85m，路基土石方2 148 612m³，路面67 868m2，桥梁长112m，设分离式立交2个、天桥6座、通道0座、涵洞7座，占地面积为195.96亩，建安费共7 022万元。

（3）方案三：主线上跨与主线下穿结合方案

线路长3.0km，路基平均填土高度为2.65m，路基土石方243 609m³，路面66 434m2，桥梁长125m，设分离式立交2个、天桥2座、通道4座、涵洞7座，占地面积206.76亩，建安费6 626万元。

经过对3个设计方案进行对比分析，方案三通过合理搭配高低路基，使得工程造价最低，故选定方案三为最佳线路设计方案。

2.3 采用价值工程

本工程在设计方案比选时采用价值工程法，从经济合理性的角度分析论证设计方案，将设计概算作为工程造价控制依据。

2.3.1 设计方案

本工程部分路段分布湿陷性黄土，湿陷系数为0.015~0.058，在不良地质路段的路基路面结构设计中，提出以下4个设计方案。

（1）方案一

路基路面结构为：AK-16中粒式沥青混凝土上面层（4cm）+AC-20中粒式沥青混凝土中面层（5cm）+AC-25粗粒式沥青混凝土下层面（6cm）+水泥稳定砂砾基层（30cm）+水泥石灰综合稳定砂砾土底基层（20cm）+天然砂砾地基（40cm，换填），预算工程直接费3.862亿元。

（2）方案二

路基路面结构为：AK-16中粒式沥青混凝土上面层（4cm）+AC-20中粒式沥青混凝土中面层（5cm）+AC-25粗粒式沥青混凝土下层面（6cm）+水泥稳定砂砾基层（30cm）+水泥石灰综合稳定砂砾土底基层（18cm）+灰土地基（40cm，换填），预算工程直接费3.462亿元。

（3）方案三

路基路面结构为：AK-16中粒式沥青混凝土上面层（4cm）+AC-20中粒式沥青混凝土中面层（5cm）+AC-25粗粒式沥青混凝土下层面（6cm）+水泥二灰稳定砂砾石基层（30cm）+水泥二灰稳定土底基层（30cm），采用强夯法处理地基，预算工程直接费3.437亿元。

（4）方案四

路基路面结构为：AC-16中粒式沥青混凝土上面层（4cm）+AC-20粗粒式沥青混凝土中面层（5cm）+AC-25粗粒式沥青混凝土下层面（6cm）+二灰碎石基层（30cm）+二灰土底基层（22cm）+土灰换填（20cm）+砂砾换填（20cm），预算工程直接费3.354亿元。

2.3.2 设计方案比选

本路段功能指标包括强度、稳定性、平稳性、成本、排水、水文地质6项指标，权重占比分别为0.281,0.162,0.129,0.195,0.177,0.055，下面对4个设计方案的功能满意度进行评分，并根据各方案的功能系数和成本系数计算价值系数，计算结果如下。

（1）方案一

强度10分，稳定性10分，平稳性8分，成本9分，排水9分，水文地质9分，加权得分合计9.305；功能系数为0.262，成本系数为0.248，价值系数为1.056。

（2）方案二

强度10分，稳定性10分，平稳性9分，成本6分，排水8分，水文地质9分，加权得分合计8.672；功能系数为0.244，成本系数为0.254，价值系数为0.961。

（3）方案三

强度10分，稳定性10分，平稳性7分，成本7分，排水8分，水文地质7分，加权得分合计8.499；功能系数为0.239，成本系数为0.252，价值系数为0.948。

（4）方案四

强度10分、稳定性10分、平稳性8分，成本8分，排水9分，水文地质8分，加权得分合计9.055；功能系数为0.255，成本系数为0.246，价值系数为1.036。

根据计算结果可知，方案一的价值系数最高，表明其能在保证最低成本的情况下实现各项功能，故选定方案一为湿陷性黄土不良地质路段的最佳设计方案。

2.4 采用限额设计

本工程设计阶段造价控制采用限额设计法，根据可行性研究报告批准的投资估算控制初步设计的经济合理性，以提高建设资金利用效率。在运用限额设计时，需先确定设计限额总值，再借助价值工程合理分配设计限额，保证工程功能与成本相匹配[4]。以上文中的不良地质路段路基路面设计方案为例，分析限额设计在工程造价控制中的应用。

在方案一中，工程目标成本为3.362亿元，设计概算为3.386亿元，根据限额设计要求，将工程分为路基、路面和其他工程，通过优化设计方案确保设计概算在目标成本内。

（1）路基工程的设计概算为1.109亿元，功能得分31，功能系数为0.31，目标成本为1.049亿元，成本降低额为0.06亿元；

（2）路面工程的设计概算为0.434亿元，功能得分14，功能系数为0.14，目标成本为0.471亿元，成本降低额为-0.037亿元；

（3）其他工程的设计概算为1.842亿元，功能得分55，功能系数为0.55，目标成本为1.842亿元，成本降低额为0元。

根据上述数据可知，按限额设计要求应进一步优化调整投资额分配，适当降低路基工程成本、提高路面工程成本，以实现工程造价控制目标。

2.5 采用BIM技术

本工程在初步设计阶段采用BIM技术控制工程造价，利用Power Civil软件创建BIM道路模型，自动计算出各分部分项工程的工程量，以便动态掌握工程造价情况，为优化设计方案提供依据[5]。

2.5.1 建立数字地形模型

在Power Civil软件中利用DTM功能建立模型，步骤如下：导入CAD地形图中的数据信息，使用DTM中的图形过滤器创建数字地形模型，对模型特征进行编辑，包括等高线、高程点等，创建3D模型后导出。

2.5.2 创建纵断面

利用软件的平面几何工具画出互通立交、匝道的道路中心线，再利用“曲面创建纵断”工具创建纵断面，纵断面包含坡度、坡长、曲线要素、边坡点等特征数据。当道路中心线发生变化时，地面线会随之自动变化[6]。如果创建的纵断面指标无法满足技术规范要求，则可通过调整软件工具中的桩号、标高、边坡点、竖曲线半径等参数达到设计要求。

2.5.3 编辑横断面

在软件中利用横断面模板编辑主线、匝道横断面，当后续设计中出现横断面数据调整时，线路设计方案也会随之调整[7]。

2.5.4 创建道路模型

根据中心线、纵横断面模板创建道路模型，并对特殊部位进行道路加宽处理。如，在匝道中需设置收费站，则要在软件中利用点控制功能加宽道路；利用软件生成三维模型，真实展现工程实景。

2.5.5 造价分析

利用软件功能统计分析工程平面曲线、纵断面、竖曲线、桩号偏移等数据，自动编制工程量清单[8]。以部分路段的工程量自动统计为例，其列表如下：

（1）路基工程：挖土方1 835 725m³，填土方423 379m³；

（2）路面工程：AK-16中粒式沥青混凝土上面层工程量为80 400m³；AC-20中粒式沥青混凝土中面层工程量为80 400m³；AC-25粗粒式沥青混凝土下面层工程量为80 400m³；水泥稳定砂砾基层工程量为85 300m³；水泥石灰综合稳定砂砾土底基层工程量为96 300m³；C25混凝土路缘石工程量为92 900m³。

由此可见，利用BIM技术对拟建公路进行建模，通过软件自动计算出各分部分项工程的工程量，能实现对工程造价的动态管控，可为限额设计调整工程成本分配提供依据。