運用價值工程比選舊橋拓寬改造設計方案

任育林

（天津市賽英工程技術咨詢有限公司，天津市 300051）

運用價值工程比選舊橋拓寬改造設計方案

任育林

（天津市賽英工程技術咨詢有限公司，天津市 300051）

應用價值工程原理，在實際資料基礎上，分析研究某舊橋拓寬改造時功能與全壽命周期成本的關系，以促使各工程人員能夠更加合理地選定舊橋拓寬改造設計方案，以合理的成本，達到所尋求的適宜橋梁功能，也為其他工程項目提供示例。

價值工程；舊橋；拓寬改造；橋梁功能；工程成本

0 引言

自20世紀90年代后，我國經濟持續發展，人民群眾生活水平不斷提高，促使交通運輸量高速增長，相應對交通運輸運營服務水平的要求也越來越高。國內大部分橋梁是20世紀中后期所修建，隨著修建年代的變遷，設計標準的逐步提高，橋梁超載也日漸嚴重。再者，既有橋梁部分老化、損傷，已難以適應現代交通運輸的相應要求。考慮工程投資的節省，對現有資源的利用升級，應考慮充分利用既有橋梁，有計劃、有步驟地對現有舊橋進行加固改造，恢復、提高其承載力，以達到新時期公路市政交通運輸的需求，同時，能為國家帶來巨大的經濟和社會效益。

對正在運營的舊橋進行檢測、評定、維修、加固或改造等工作稱為舊橋加固改造工程。這是一項繁雜的系統工作，相對設計修建新橋而言，工程量小，但涉及面廣，關聯到諸多隱蔽工程，其制約因素和技術風險往往較大。舊橋破損病害緣由和加固改造方式常因橋、因地、隨環境而異，且施工工藝多具復雜性、特殊性及創新性。鑒于此，科學合理地確定適宜的舊橋加固改造方案，不僅是工程項目成功與否的關鍵，也是工程項目節約投資的前提條件。運用價值工程的原理，對舊橋加固改造設計方案進行科學地比選和優化，能最終給決策者提供一個技術先進、功能齊全、造價合理的方案。

1 價值工程原理

價值工程[1]（Value Engineering），也稱價值分析，是指以產品或作業的功能分析為核心，以提高產品或作業的價值為目的，尋求以最低壽命周期成本實現產品或作業使用所需要的必要功能的一項有組織的創造性活動，也稱其為功能成本分析。價值系數即為價值工程的一個判斷依據，可用公式表達為：價值系數（價值）V=功能F/費用（成本）C。式中的價值是指對象所具有的必要功能與壽命周期成本的比值，價值越高則表明資源有效利用程度越高。以價值對產品和事物進行評價，是功能與成本、技術與經濟相結合的綜合評價。國內外研究資料及實踐顯示，在工程建設中，應用價值工程能把控項目投資，提高工程“價值”，特別是隨勘察設計施工總承包模式的推廣應用，價值工程所能發揮的作用巨大，價值工程活動的投入產出比可達到1∶12，可見價值工程在工程投資控制中的作用效果明顯[2]。

提高工程價值主要途徑有：提高功能，同時降低成本；功能不變，降低成本；提高功能，成本不變；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，價值工程并不是純粹追求降低成本，也不是單方面為了提高功能，而是盡力尋求處理好功能與成本的對立統一關系，提高它們之間的價值，研究產品功能與成本的最佳配置。價值工程應用一般步驟包括：對象選擇；功能分析；功能評價；成本分析及評價；價值評價分析。

2 工程概況

某現狀橋跨越不通航河道，修建于1984年，橋跨為3×10 m，上部結構采用鋼筋混凝土空心板梁，橋梁橫斷面布置為1.0 m（人行道）+16 m（車行道）+1.0 m（人行道）=18 m，設計荷載標準為汽—15級，掛—80（20 t車輛荷載）。2007年該橋進行維修：下部結構維持原狀，更換上部結構空心板梁，重做橋面系及人行道、欄桿；維修后橋梁橫斷面布置為1.5 m（人行道）+16 m（車行道）+1.5 m（人行道）=19 m；設計荷載標準為公路-Ⅱ級。2014年擬對該橋所在道路進行提級拓寬改造，相應該橋節點需提出適宜的建設方案。

3 研究過程

3.1 確定價值工程對象

根據項目建設的必要性，為滿足日益增長的交通需求，需拓寬改造既有道路，而現狀橋位于道路的一個節點上，是項目實施的一個關鍵點。據此，以舊橋節點為分析對象，擬定建設方案分別為舊橋加固拓寬改造和舊橋拆除原址新建橋梁。

3.2 收集信息

針對所提建設方案，收集關于項目前期、可研、設計、施工及建成運營等各個環節所能用到的信息。具體可包括：原橋的設計資料、竣工資料、運營管理及維修資料，交通量分析、規劃資料，現場環境地質資料，類似橋梁建設資料，加固經驗及風險資料，施工與運營中可能會存在的問題，各種建設材料及相關造價信息等。信息的收集貫穿于價值工程研究的全過程。

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3.3 確定功能評價系數

（1）確定功能評價指標

功能是其對象能夠滿足某種要求的一種屬性。就交通工程項目而言，最核心的功能就是滿足交通通行功能。通常可采用專家會議法、頭腦風暴法、德爾菲法、個人判斷法、集體判斷法等來確定研究對象的功能、權重及評分。實施中咨詢了建設單位、設計單位、施工單位及運營管理單位專家意見，結合相關資料，設計項目組認真討論分析，去除不必要的功能，確定與該工程有關的具體必要功能為：使用功能、安全功能、耐久性、環保功能、景觀功能、施工工期及難易度，依次編號為FI～F6。

（2）確定功能權重

前述各種功能，其重要性是不同的，采用強制評分法中的0-4法來確定其權重，見表1。

表1 功能權重

表1顯示，在計算功能權重時，主要考慮工程的使用功能、安全功能及耐久性，兼顧環保功能、景觀功能和施工工期及難易度。

（3）確定功能評價系數

利用前述方法，通過加權評分對舊橋加固拓寬改造方案和舊橋拆除原址新建橋梁方案進行綜合評價，確定功能評價系數，見表2。

表2 功能評價系數

3.4 確定成本評價系數

采用工程的壽命周期成本，即工程產品從籌建開發、設計、施工、運營直至報廢所經歷的全部時間內的全部費用，不僅包括經濟意義的成本，還包括環境成本和社會成本。本方案研究僅考慮工程全壽命周期經濟成本，即工程項目從項目構思到項目建成投入使用直至工程壽命終結全過程所發生的一切可直接體現為資金耗費的投入的總和，包括建設成本和使用成本。

對于設計壽命不同的工程項目，為便于研究成本費用，可采用最小公倍壽命法和年均凈現值法求得工程壽命周期成本。本次分析按最小公倍壽命法計算工程橋梁設計方案的成本現值。工程經濟評價基準收益率i按照“國家發展改革委、住房城鄉建設部關于調整部分行業建設項目財務基準收益率的通知-發改投資[2013]586號”文件，公路建設政府還貸項目取值為4.5%。

（1）舊橋加固拓寬改造方案成本

該方案舊橋加固后使用年限為20 a，拓寬橋（橋寬14 m，橋型同舊橋）為新建。考慮該橋為重點小橋，使用年限為50 a。參考類似項目，結合有關文獻，工程橋梁設計壽命內養護包括：每40年大修，費用每平米單價約300元；每10年進行小修（裂縫、支座），費用每平米單價約30元；日常維護及定檢，費用平均到每年每平米單價約6元。本次舊橋加固費約3 000元/m2，舊橋面積為583 m2；拓寬新建板梁橋造價約6 800元/m2，橋梁面積為430 m2。新建橋費用、舊橋加固費用、大修費用、小修費用、日常維修費用，依次編號1～5。舊橋加固（20 a）周期總成本現值為：C1=P2+F4（P4/F4,4.5%, 10）+A5（P5/A5,4.5%,20）=180.6（萬元）；拓寬新建橋（50 a）周期總成本現值為：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（萬元）；統一考慮同一設計壽命周期（50 a），則舊橋加固拓寬改造方案周期總成本現值為：Cj=PC1+PC1（PC1/FC1,4.5%,20）+PC1（PC1/FC1,4.5%, 40）+PC2=588.2（萬元）。

（2）舊橋拆除新建橋梁方案成本

新建橋梁橋型同舊橋，橋梁總面積為1 013 m2，使用年限為50 a。根據前述分析內容，則新建橋梁周期總成本現值為：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（萬元）。

（3）成本評價系數

按照前述所得該工程兩方案的周期總成本費用，求解成本評價系數，見表3。

表3 成本評價系數

3.5 確定價值評價系數

按公式功能F除以成本C，求解得到價值評價系數，見表4。

表4 價值評價系數

3.6 方案評價

由表4可知，價值評價系數V2＞V1，則由價值工程原理得出，該工程選用舊橋拆除新建方案較為適宜。

4 結語

運用價值工程原理研究全壽命周期橋梁拓寬改造工程建設方案，充分考慮了技術和經濟因素，避免常規設計只注重工程的技術安全性或僅考慮工程建設成本的局部經濟性的缺陷，綜合工程的功能和成本，正確處理功能與成本的對立統一關系，以合理的成本獲得適宜的功能，提升工程價值，提高設計方案的合理性及資源的利用率，進一步加強工程決策的科學性、全面性。此外，價值分析可用于工程項目前期研究、設計、施工及運營階段的全過程，實施合理，將產生可觀的經濟效益和良好的社會效益。

[1]GB/T 8223.1-2009,價值工程 第1部分:基本術語[S].

[2]賈延明.優化設計方案控制工程造價[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，甘肅臨洮人，碩士，高級工程師，從事道橋設計工作。