價值工程在水利水電工程優化設計中的應用

陳燕萍，趙　楠，昝　鵬

（四川水利職業技術學院，成都 611231）

近年來，我國開展了大量的農村小水電工程，許多工程建設項目經常出現比較嚴重的“三超”問題，即“決算超過預算，預算超過概算，概算超過估算”。一是由于中小型項目建設規模小，建設周期短，常常忽略對各階段的造價管理工作，使其沒有細致地開展起來；二是因為中小型項目投資費用相對較少，當“三超”問題出現時，發生偏差的費用占總投資計劃額的比例反而較大。所以，在資金有限而建設項目又不能怠慢的情況下，我們更應注重造價管理在水利水電工程建設項目中的科學合理應用。水利工程造價管理強調的是項目整個生命周期的管理，其中對投資費用影響最大的則是初步設計階段的工程造價管理活動。本文就將通過對項目初步設計階段的造價管理活動展開應用研究。

一、項目簡介

四川省松潘縣紅土水電站，為單一徑流引水式電站，位于小姓溝流域，該流域包括燕云、紅土、鎮江關3所水電站。根據相關設計規范及國家標準，本工程屬Ⅳ等小（1）型工程。

根據初步設計階段完成的概算測算和經濟評價，工程總投資為31 087.25萬元，經濟內部收益率為9.85%，經濟凈現值5 111萬元，說明修建本電站經濟上是合理可行的。紅土水電站和該流域另外兩個梯級電站相比，時間和地域的差異都不大，但這兩所水電站的經濟評價指標均優于紅土水電站。因此，紅土水電站的設計方案尚需優化。

二、成本影響因素分析

為了進一步探討紅土水電站優化設計的具體落腳點，這里通過ABC分析法找出對成本影響最大的因素。ABC分類法（ActivityBased Classification），是經濟管理中常用的分析方法，由意大利經濟學家維爾弗雷多·帕累托首創。應用到紅土水電站中，基于原設計概算，通過費用所占比例來使用ABC分類法，占總費用60%以上的劃為A類，10%～60%的劃為B類，10%以下的劃為C類。首先，以初步設計概算的總概算表為依據，整個工程的工程部分的靜態投資概算費用為26 539.94萬元。其中，我們把1—5部分的概算費用列入下表，占靜態總投資60%以上的劃為A類，10%～60%的劃為B類，10%以下的劃為C類。

表1　工程部分各子項目概算費用表

從上頁表1中可以看到，所占概算費用比例最高的就是建筑工程費用，占68.76%，劃分為A類對象，因此將其設定為優化設計的一級研究對象，然后繼續在建筑工程中劃分出單項工程、分部工程和分項工程，三次使用ABC分類法（如表2所示），依次可以得到，引水工程屬于單項工程中的A類對象，被選定為優化設計的二級對象；引水隧洞工程屬于分部工程中的A類對象，將其作為優化設計的三級研究對象；石方洞挖工程為分項工程中的A類對象，將其作為優化設計的四級研究對象，也就是本次優化設計的入手點。

表2　建筑工程各級A類對象

三、價值工程的應用

（一）優化設計方案的提出

根據紅土水電站初步設計方案的成本分析，此次優化設計考慮縮短隧洞的長度或減小斷面尺寸，都將有效減小石方洞挖的工程量。通過對現場的再次踏勘并比較之后，最終確定將隧洞建設工程沿著小姓河的左岸開始進行布置，調整后的隧洞的長度約為17 071.74米，比原設計方案減少了1 500m。另一方面，基于二次勘探所獲取的左岸地質條件更優，水工專業技術人員對引水隧洞的斷面尺寸重新設計，給出兩個備選優化方案。

方案A的優化設計要點包括：（1）引水隧洞無壓段斷面寬度減少20cm，高度減少20cm，斷面面積15.76m2。（2）噴混凝土襯砌部分寬度不變，高度減少20cm。Ⅰ型斷面襯砌厚度減少10cm，Ⅱ型斷面襯砌厚度不變，Ⅲ型斷面襯砌厚度不變。（3）有壓段隧洞斷面面積不變。Ⅰ型斷面襯砌厚度減少10cm，Ⅱ型斷面襯砌厚度不變。

方案B的優化設計要點包括：（1）引水隧洞無壓斷面寬度減少30cm，高度減少20cm，斷面面積15.29 m2。（2）噴混凝土襯砌部分寬度不變，高度減少20cm。Ⅰ型斷面襯砌厚度減少10cm，Ⅱ型斷面襯砌厚度不變，Ⅲ型斷面襯砌厚度不變。（3）有壓段隧洞斷面面積不變。Ⅰ型斷面襯砌厚度減少5cm。Ⅱ型斷面襯砌厚度減少10cm。

兩個優化設計的方案都有三個分部分項工程的工程量出現了增多，所以需綜合所有子項目的合價再總體分析，方案A和方案B引水隧洞的造價分別與引水隧洞的設計概算比較結果（如表3所示），兩個備選方案的造價均低于原設計概算費用。但本次優化設計并未單純以限額設計的結果為選擇標準，而是結合項目的使用需求和功能的構建，接下來工程技術人員結合工程實際嚴格按照價值工程活動的程序，將價值工程理論應用于本工程的設計方案。

表3　優化方案與原初步設計方案造價比較表　（單位：萬元）

（二）功能分析

在對項目進行價值工程的主要功能分析步驟時，首先要組建價值工程項目研究小組，主要涉及到的成員包括：項目經理、設計負責人、概算專業組長、水工專業組長、施工專業組長，分析時小組成員采用頭腦風暴法共同討論。通過討論確定對于單一引水隧洞設計而言，應具備的設計功能如下：穩定性 F1、安全性 F2、可實施性 F3、耐用性 F4、可維修性F5。

在功能分析中，由價值工程研究小組成員共同確定其各種功能的權重。項目經理、設計負責人、造價管理專員、水工專業組長、施工專業組長評價的權重分別設定為25%、35%、25%、10%和5%，每一位評分專家對功能的權重進行打分，采用的分制為10分制。其中，各功能重要性系數=（0.25×F項目經理+0.35×F設計負責人+0.25×F造價專員+0.1×F水工組長+0.05×F施工組長）/10。按照此公式進行計算，計算結果（見表4），對于該引水隧洞設計功能的重要性從大到小依次為：穩定性 F1、安全性 F2、可實施性 F3、時間性 F4、可維修性F5。

表4　引水隧洞功能重要性系數

（三）方案設計與評價

接下來價值工程小組對這兩個方案各個功能的滿足程度進行功能價值評分，得分采用十分制加權評分，得出功能評價系數（見下頁表5）。

項目的壽命周期成本C由生產成本C1和使用及維護成本C2組成。生產成本C1取為引水隧洞的建設期成本，經過限額設計的論證，方案A的概算造價為14 083.73萬元，方案B的概算造價為13 737.97萬元。兩個方案的造價，除石方洞挖工程考慮了圍巖比例變化的影響外，各工程單價中所依據的基礎單價，仍沿用原設計概算中的價格指數。根據國家統計局發布的各月物價指數，原設計概算的編制時間同年6月的CPI指數為102.9，現優化設計編制時間6月的CPI指數為106.4。以原設計概算的編制時間同年6月為價格計算基期，由時間變化帶來的價格上漲影響的價格影響指數為106.4/102.9=1.034。

使用及維護成本取為引水隧洞運行期的維護費用，考慮期限為10年，折現率10%，折現系數6.1446。根據以下公式計算兩個方案的成本系數（見下頁表6）。

再根據下列公式分別計算兩個方案的功能系數、成本系數、價值系數，計算結果（見下頁表7）。

表5　方案功能評分及功能評價系數表

表6　成本系數計算表

根據價值工程的結論，方案A的價值系數為1.0069，高于方案B的價值系數0.9929。盡管方案B的造價更低，但A方案的價值系數最大，說明A方案各個單項功能要求均滿足需要，具有功能強而造價優的特點，性價比更高，更能滿足業主對項目的功能需求和費用需求的要求。因此，A方案最終被選為此次優化設計的最佳方案。

表7　方案價值系數表

四、結論

工程造價管理強調的是建設全過程的管理，其中設計階段的費用雖然僅占項目總投資的1%左右，卻決定著約70%以上的項目投資額。限額設計法在水利水電工程中應用較為廣泛，本文所述紅土水電站在進行優化設計時，首先也應用了限額設計法，以初步設計概算作為控制限額來進行新的方案設計，兩個備選方案的概算費用均低于原設計概算費用，也就表明兩個備選方案在技術與經濟上達到了平衡的狀態。

在本次優化設計中，隨即又在方案選擇時展開了價值工程法，這在水利水電工程項目的建設過程中，尤其是像紅土水電站這樣的小（1）型項目，應用的工程實例更少。價值工程小組通過對備選方案地認真論證與計算，按照價值工程的計算公式嚴格計算，最終選定了技術經濟更為合理的A方案。確定方案以后，再展開其他各個單項工程的設計工作，這樣便大大減少了設計工作量，加快了設計進度。將科學的造價管理方法應用于水利水電行業，則是縮小這些差距的有效手段。基于小規模的農田水利工程的重復性，這些方法也值得在其他類似項目中進行量化推廣。

參考文獻：

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