高速鐵路40 m簡支箱梁運架分離方案工程造價研究

黃玉剛

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢430063)

近年來，我國高鐵項目建設已步入智慧化、信息化時代，自主創新能力不斷增強。雙線整孔簡支箱梁建造跨度不斷刷新紀錄，智慧梁場成為新的標桿。重點建設項目的實施也給我國大型工裝設備的研制帶來機遇，1 000 t 級滿足20～40 m雙線整孔簡支箱梁制架需求的搬梁機、運梁車、架橋機等重裝設備應運而生。40 m 箱梁大面積推廣應用的實踐證明，社會效益明顯，可以替代短跨連續梁型，對跨越公路、河道、既有鐵路等建筑物有了新的選擇方案；與32 m 箱梁比較，縮短架梁工期，綜合經濟指標水平基本持平。40 m 跨簡支箱梁從試制到全面推廣，凝聚科研和工程技術人員的心血與智慧。曹鳳潔等[1?2]分別就高速鐵路40 m 混凝土箱梁預制關鍵技術、標準化預制箱梁施工技術創新進行了總結；葉陽升等[3?4]分別就高速鐵路跨度40 m 預制簡支箱梁建造技術、高速鐵路跨度40 m 與32 m 簡支箱梁建造技術對比等進行全面深入研究；郭吉祥[5]對1 000 t輪胎式搬梁機設計及有限元的分析，從理論依據到現場實操論證其設備的工效穩定；唐婭玲等[6]介紹了高速鐵路1 000 t/40 m過隧運梁車車體結構設計；舒建平[7]介紹了1 000 t 級高速鐵路簡支槽型梁運架裝備研制；盛寶安等[8]對40 m跨1 000 t簡支箱梁架橋機的機械性能進行了分析；余多多[9]介紹了40 m高速鐵路預制箱梁鋼筋吊具構造及設計；楊心怡等[10]對高速鐵路40 m 簡支箱梁截面關鍵尺寸設計進行研究；李世龍等[11]介紹了鄭濟高鐵40 m 簡支箱梁制運架施工設備的配置與選型。因此，在40 m 箱梁建造技術成熟、運架工裝設備運行工況穩定的當下，有條件、有必要對40 m 箱梁預制、運輸、架設等缺項定額進行深入研究，以期為40 m 與32 m 箱梁設計方案經濟比較提供造價參考依據。目前使用的《鐵路工程預算定額第二冊橋涵工程》[12]，沒有40 m 雙線整孔箱梁的預制、運輸、架設等子目，需要按照工程造價行業標準以單價分析形式補充缺項定額子目，滿足概算編制精度要求。

1 40 m 箱梁預制、運輸、架設等單價分析

本文遵循國家鐵路局國鐵科法〔2014〕31 號文發布的《鐵路工程造價標準管理辦法》有關要求[13]，以現行《鐵路基本建設工程設計概(預)算編制辦法》[14]《鐵路基本建設工程設計概(預)算費用定額》[15]《鐵路工程基本定額》[16]《鐵路工程施工機具臺班費用定額》[17]《鐵路工程材料基期價格》[18]《鐵路工程預算定額第二冊橋涵工程》《鐵路工程預算定額第一冊路基工程》[19]等為依據，就缺項定額子目的補充分析思路進行論述。

1.1 40 m箱梁制梁工效

時速350 km 無砟軌道40 m 簡支箱梁，長40.6 m，跨度為39.3 m，梁高3.235 m，腹板厚0.36 m，混凝土用量為370.86 m3，梁重約925 t。

40 m 箱梁的制梁工藝實現了數控、機電一體、自動和信息化：鋼筋采用數控設備加工；內模為自驅式液壓鋼模板；箱梁鋼筋預扎自動升降內架；養護自控化；梁體錨固體系采用自錨式拉絲體系，張拉設備一鍵啟動操作實現預應力張拉、持荷、錨固全過程自動控制等；梁場實現信息化平臺管理。從已經大面積推廣40 m 箱梁的鐵路項目建設實施情況統計分析，40 m 單榀箱梁預制周期約為4 d，綜合考慮到全國區域性差異，40 m 與32 m 單榀箱梁預制成型周期(即工效)可按等同考慮。見表1。

表1 40 m單榀箱梁成型周期表Table 1 Forming cycle table of 40 m single-thrust box girder

1.2 40 m 箱梁運架工效

40 m 箱梁運架設備為1 000 t 級，跨墩龍門吊為2×500 t 級。1 000 t 運梁車，橋上裝梁1 h，重載時速3 km，空載時速5 km；1 000 t 架橋機架設1榀箱梁約6 h(不含制作灌漿等強)。運架梁工效與900 t 級運架設備工效一致，即1 000 t 級運架補充單價分析可參考現行橋梁定額中900 t 級的人工、機械臺班消耗量。

1.3 40 m 箱梁運架機具臺班補充費用單價

根據《鐵路工程造價標準管理辦法》規定，調查收集1 000 t 級架橋機、運梁車、搬梁機和2×500 t 輪軌式提梁機等設備到工地除稅價格、主要技術參數(總功率)資料；參照《鐵路工程施工機具臺班費用定額》殘值率、檢修、維護等系數和耐用總臺班(1 800)；為避免運梁車司機疲勞駕駛(連續工作不得超過2 h)，箱梁運梁車臺班按2 名司機配置；由于目前高鐵建設項目仍然以32 m 箱梁為主，40 m 箱梁在梁場的預制數量一般不超過400榀，暫按3 個梁場攤銷1 000 t 級架橋機、運梁車、搬梁機和2×500 t 輪軌式提梁機等設備費用，即耐用總臺班取1 200。本文40 m 箱梁制、運、架機具耐用總臺班量分別按1 800，1 200進行分析。分析結果見表2。

表2 機具臺班費用補充單價Table 2 Supplementary unit price of equipment and shift fees

1.4 40 m 箱梁制、運、架補充單價分析

40 m 箱梁預制鋼模板投入量：底側模148 t，內端模99 t，共計247 t。根據《鐵路工程基本定額》規定，定型鋼模板用于預制梁時按75次攤銷；40 m 箱梁混凝土用量370.86 m3，則每10 m3混凝土需攤銷定型鋼模板88.803 kg。

40 m箱梁搬(提)梁、運架等補充單價分析，按現行橋涵定額中32 m 箱梁的相關定額子目，只需將搬(提)梁、運架設備900 t級臺班費用定額抽換為1 000 t級補充臺班單價，臺班消耗量維持不變。分析結果見表3。

表3 40 m箱梁預制、運架補充單價分析Table 3 Construction unit price of 40 m box girder prefabrication,transportation and erection

2 40 m與32 m箱梁綜合造價比較

2.1 40 m與32 m箱梁單榀預制主要工程數量

本文列舉我國南方某新建高鐵項目，將某特大橋選取一段32 m箱梁型再按40 m箱梁型設計(以下簡稱“梁跨變化段”)，采用的梁圖及單榀預制主要工程數量，見表4。

表4 32 m與40 m整孔雙線簡支箱梁單榀預制主要工程數量Table 4 Main project quantity of single-head prefabrication of 32 m and 40 m double-line simply supported box girder

2.2 40 m與32 m箱梁設計方案主要工程量

“梁跨變化段”地質情況為7 度地震區域，基本地震動峰值加速度0.1g，基本地震動反應譜特征周期0.65 s；橋段設計墩高8.0 m；橋跨方案：26孔32 m箱梁方案和21孔40 m 箱梁方案進行經濟比選；橋梁結構增加了結構重要性系數[20]1.5 方案。設計工程數量見表5。

表5 ××特大橋跨設計方案主要工程數量Table 5 Number of major projects of the××super large bridge design scheme

2.3 40 m與32 m箱梁設計方案經濟比較

根據現行《鐵路基本建設工程設計概(預)算編制辦法》鐵路基本建設工程設計概(預)算費用定額》《鐵路工程材料基期價格》《鐵路工程預算定額第二冊橋涵工程》鐵路工程預算定額第一冊路基工程》等造價標準，以及本文前述的1 000 t級補充機具臺班和40 m 箱梁制、運、架補充單價分析，采用設計工程數量，編制完成32 和40 m 箱梁2類方案的概算。40 m箱梁方案，設計考慮了結構重要性系數取1.5 時的工程數量，工經專業從造價標準角度考慮了1 000 t 級大型工裝機具耐用總臺班取1 200 時的投資。考慮方案經濟比較的可比性要素，概算編制未計入搬(提)梁機、運梁車、架橋機等安裝、調試及拆除費用。經濟比較結果，見表6。

從表6看出，就本例而言，結構重要性系數取1.1 時，40 m 箱梁造價比32 m 箱梁要經濟；當40m 箱梁結構重要性系數取1.5 時，32 m 箱梁造價比40 m箱梁要經濟。

2.4 40 m 與32 m 箱梁設計方案主要經濟指標比較

將表6 按照延長米指標進行歸類，得出32 m與40 m箱梁方案主要經濟指標，見表7。

表6 高鐵40 m與32 m簡支箱梁方案經濟比較Table 6 Economic comparison of 40 m and 32 m simply supported box girder schemes for high-speed railway

就本例而言，從表7可以看出，40 m箱梁方案較之于32 m 箱梁方案，梁場及安全生產費總指標是經濟的，降低投資約17.1%；結構重要性系數一致時(1.1)，下部工程總指標經濟，主要是40 m 箱梁方案墩身個數減少；而40 m 箱梁方案結構重要性系數取1.5 時，下部工程總指標不經濟，主要是40 m 箱梁方案雖然墩身個數減少，但單個墩身的體積和樁基數量增加了；32 m 箱梁和40 m 箱梁其橋墩所處位置的地質情況，不完全是一致，導致基礎工程費用的差異性不確定；附屬及輔助設施，變數大，與橋墩位置的地貌狀況(如有無水塘)關聯度密切，40 m 箱梁方案投資增大并不能定性說明問題。

表7 高鐵40 m與32 m簡支箱梁方案主要經濟指標比較Table 7 Comparison of main economic indicators of 40 m and 32 m simply supported box girder for high-speed railway

3 結論

1) 1 000 t 級大型工裝設備的工效與900 t 級大型工裝設備的工效一致，40 m 箱梁預制周期與32 m箱梁預制周期達到同等水平。

2) 造價標準是設計方案經濟比較的基礎和依據。所謂同精度比較，定額體系中缺項子目需要按照“管理辦法”、同一輪定額制定的原則方法，通過測定定額數據并選擇平均水平值，補充單價分析。

3) 鐵路建設機械化程度的提高與大型工裝設備的不斷升級密不可分，但也勢必加重施工企業的投入。合理確定造價標準，是雙贏的必要途徑。

4) 設計方案比較，不宜以理想化數據作為研究模型。

5) 方案比較得出的結論，應以全要素工程內容做綜合經濟分析。即經濟比較，需要邊界或前提條件，概念化的分析結論可能會誤導投資決策。