價值工程理論在節段箱梁預制場建設方案優選中的應用研究

吳偉斌

（中鐵大橋局集團第二工程有限公司，江蘇 南京 210015）

0 引言

價值工程理論自1978年引入國內以來，在我國得到不斷發展傳播，廣泛應用于機械、金融、煤炭、建筑等行業，其在機械設備制造、工藝流程改造等領域的應用取得了較好的成效。近年來，隨著社會經濟的發展，作為國民經濟支柱產業的建筑業得到了快速發展，建筑市場的競爭日益激烈。運用新的管理理念和科學的手段促進技術進步、加強成本管控、提高效益、提升核心競爭力成為各建筑企業的目標追求所在。價值工程理論有效地將技術與經濟相結合，從多專業、多視角分析問題，為決策者和建設者提供了一種全新的思路和方法，在施工方案的選擇、工程建設的成本控制中得到了積極地推廣應用。本文在福建泉州灣跨海大橋的建設過程中，成功運用價值工程理論對節段箱梁預制場建設方案進行比選，通過對預制梁場建設的功能和成本進行分析和權衡，選定綜合效果最佳的方案實施，縮短了施工工期，降低了施工成本，使場地和機械設備得到了合理、有效的利用，取定了良好的社會和經濟效益。本文簡要闡述了價值工程的理論和方法，介紹福建泉州灣跨海大橋節段箱梁預制場3個備選建設方案，及運用價值工程理論對備選方案進行優選的思路和方法，供決策者和工程建設者參考。

1 價值工程理論概述

價值工程（Value Engineering，簡寫為VE），也稱價值分析（Value Analysis，簡寫為VA）。它是一項系統的、有組織的技術經濟方法，通過功能分析、功能評價等手段，力求以最低的壽命周期成本可靠地實現產品或作業過程中的必要功能。價值工程涉及到價值V、功能F和壽命周期成本C 3個基本要素。

1.1 價值V

價值工程中的“價值”是一個相對概念，不是對象的使用價值，也不是對象的交換價值，而是對象的比較價值，它是效益評價的尺度，是指研究對象所具有的效用與取得該效用所需資源投入的比值，即價值V=效用F/投入資源C。對于節段箱梁預制梁場而言，效用是指梁場具備的功能，投入的資源就是梁場建設及運行、拆除所耗費的成本。

1.2 功能F

功能是指研究對象的具體用途，它是研究對象使用價值的一種表現形式，對于不同的對象有不同的含義。對節段箱梁預制梁場而言就是制梁、存梁功能。

1.3 成本C

價值工程的成本是指產品全壽命周期的總成本。節段箱梁預制梁場的全壽命周期成本是指從梁場建設、使用至拆除整個周期的成本。

2 工程概況

福建泉州灣跨海大橋南岸淺水區引橋50m跨預應力混凝土連續箱梁共18聯單幅119孔，雙幅橋布置。其中六車道預制箱梁1167個節段，八車道預制箱梁636個節段，共計1803個節段。六車道箱梁采用單箱單室斜腹板箱梁型式，箱梁頂寬16.5m，底寬7.4m，梁高3m；八車道箱梁采用單箱雙室斜腹板型式，箱梁頂寬20.05m，底寬11.64m，梁高3m。每跨箱梁共分為15個預制節段，即墩頂0#節段（中跨）和1#節段（邊跨），跨中懸掛2#～15#節段。節段梁最大單塊重量175t。箱梁采用縱、橫雙向預應力體系，縱向預應力體系又分為體內和體外2種預應力鋼束，體內索和橫向預應力采用7Φ5普通鋼絞線束，體外索采用7Φ5環氧鋼絞線束。

3 節段箱梁預制施工工藝

箱梁節段采用短線匹配法預制，以每2條相鄰濕接縫間的所有梁段為一個預制循環單元。每孔梁共2個循環單元，0#塊與1#塊為一個循環單元，其余2#～15#塊為一個循環單元。0#塊與1#塊為非標準梁段，橫斷面不需要匹配，專門采用一個單獨的臺座進行循環預制。2#塊～15#塊梁段為標準梁段，橫斷面需要匹配，預制時以2#塊為起點，向施工橋跨的前進方向進行匹配預制，至相鄰的下一道濕接縫時結束。短線匹配法預制節段箱梁施工工藝流程如圖1所示。

圖1 短線匹配法預制節段箱梁工藝流程

4 節段箱梁預制梁場建設方案

節段箱梁預制場設置于淺水區節段箱梁起始端橋梁左側，設10個制梁臺座、9個整修臺座及158個存梁臺座（雙層存放的最大存梁能力316節段）。預制生產線內設置有鋼筋制作加工區、鋼筋綁扎胎架、模板整修區及材料存放場區，每條生產線配備2臺25t輪軌式龍門吊機，用于材料、模板及鋼筋籠的吊裝。按照提梁設備配置不同，擬定了3個方案。

4.1 方案1簡介

梁場全部設置于紅線范圍外，占地40930m2，采取輪胎式提梁機作為提梁設備。箱梁預制完成后，采取200t輪胎式提梁機從制梁臺座直接取梁，并搬運至存梁臺座。輪胎式提梁機可以縱橫向移動，便于梁場布置，梁場建設可不受場地的限制。但是，輪胎式提梁機的造價昂貴，使用費用高，且需設置專門的走行通道。此方案的梁場布置如圖2所示。

4.2 方案2簡介

梁場全部設置于紅線范圍外，占地36250m2，采用軌道式提梁機作為提梁設備，箱梁預制完成后先通過滑移軌道滑移至存梁區域，然后采取布置于存梁區域的200t龍門吊機提運至存梁臺座。軌道式提梁機的造價相對較低，走形線路固定，便于安全管理。但是，軌道式提梁機方案存梁區域只能長條形布置，需設置走行軌道及滑移軌道。此方案的梁場布置如圖3所示。

圖2 方案1梁場布置示意

圖3 方案2梁場布置示意

4.3 方案3簡介

梁場采取L型布置，制梁區域位于紅線范圍外，存梁臺座設于橋位處。整個梁場占地43051m2，其中紅線內的用地17930m2。存梁場設200t軌道式龍門吊機作為提梁設備，兼做架梁提升站。箱梁預制完成后先通過滑移軌道滑移至橋位處存梁區域，然后采取200t龍門吊機提運至存梁臺座。該方案占用紅線范圍外的用地較少，提梁設備兼做提升站，設備投入少。但是，該方案存梁場的建設必須在該區域的樁基全部完成后方可進行，梁場投產較晚，且梁場區域箱梁需在其他箱梁全部架設完后，采取架橋機調頭架設梁場區域的箱梁。此方案的梁場布置如圖4所示。

本文對以上3個梁場建設方案的工程量及設備投入進行了對比分析，各方案的建設工程量及設備投入數量如表1所示。

5 節段箱梁預制梁場建設方案優選

5.1 成本分析

3個建設方案在制梁臺座、存梁臺座等方面的建設成本差異不大，主要的成本差異在于提梁設備投入及相應配套設施的建設費用不同。經計算，各方案的建設成本如表2所示。

圖4 方案3梁場布置示意

表1 各方案建設數量及設備投入差異對比

表2 各方案的建設成本對比 單位：元

在施工方案的經濟性評價中，為了能全面、客觀地評價方案的經濟性，獲得更加合理的評判結果，應對施工方案的全壽命周期成本進行分析，即不僅要分析大臨、輔助設施的設置成本，還要分析后續的使用、維護及拆除成本。由于不同梁場建設方案所需的提梁設備配置不同，所發生的使用費用差異較大。因此，在對節段箱梁預制梁場建設方案進行比選的時候，除了分析梁場的建設成本外，還應分析梁場后續的使用成本及拆除成本。此外，方案3占用紅線范圍內用地，減少了紅線范圍外場地租賃費用，但梁場區域內節段箱梁的架設需待其他箱梁全部架設完成后方可施工，架橋機需在橋上調頭，其增加的架橋機橋上調頭費用也應納入全壽命成本進行計算。表3列示了上述3個梁場建設方案的全壽命成本。計算可得，3個方案的成本指數C分別為0.410，0.309和0.281。

通過對表3的分析可以看出，方案1的梁場建設費用雖低于方案2，但其后續吊裝設備的使用費遠高于方案2，造成方案1的全壽命成本高出方案2的全壽命成本達32.8%。而方案2和方案3的全壽命成本基本相當。因此，方案1不是較佳方案。

表3 各方案的總成本及成本指數計算 單位：元

5.2 功能分析

價值工程的核心是功能分析。功能分析就是通過研究對象的實物現象，將隱藏在研究對象背后的本質功能揭示出來，從而明確研究對象具有哪些功能。就本項目的50m箱梁節段預制場而言，它的功能是在合理的工期內安全、高效、優質、按期地完成節段箱梁的預制，并盡可能降低對土地資源的占用，它的功能可以從施工工期、操作方便、施工安全、少占耕地等4個方面進行分析評價。運用0～4評分法對該4項功能的重要程度進行評分，得到的評分結果如表4所示。計算可得，該4項功能所占的權重分別為 0.333，0.208，0.333，0.125。

再按照功能的重要程度，邀請專家采用10分制對3個梁場建設方案的4項功能滿足程度進行評分，得到評分的結果如表5所示。

由表5計算可得，3個方案的功能指數F分別為0.373，0.351，0.277。

5.3 價值分析

由前文計算所得各方案的功能指數F和成本指數C，求出3個方案的價值指數V分別為0.910，1.137，0.985（見表6）。

表4 功能權重計算

表5 各方案功能滿足程度評分

表6 各方案價值指數計算

通過以上分析計算可知，方案3的成本最低，但是該方案難以保證合同工期，且安全性和可操作性較差，其價值指數為0.985＜1，不是最佳方案；方案2的成本居中，但具備與方案1相當的功能，其價值指數大于1，因此，方案2為最佳方案。

6 結語

價值工程作為一種全新的理念和方法，緊密地將技術與經濟結合在一起，從多專業、多視角分析問題，以最低的全壽命周期成本換取所需的必要功能，為建筑企業優化管理、促進技術進步、節約投資、增加利潤創造了有利條件。在福建泉州灣跨海大橋的建設過程中，應用價值工程理論對節段箱梁預制場建設方案進行比選，選定了綜合效果最佳的方案實施，使場地和機械設備得到合理、有效的利用，降低施工成本，為工程安全、高效、優質、按期建成提供了前提保障條件，取定了良好的社會效益和經濟效益。因此，在建筑企業中推廣應用價值工程理論和方法，對促進技術進步、加強成本管控、縮短建設工期、提高工程質量、提升核心競爭力等均具有重要的影響和作用。

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