限額設計快速報量指標庫在城市橋梁設計中的應用分析

韓曉磊， 祝自強

(中國建筑第五工程局有限公司，湖南 長沙 410004)

0 引 言

近年來隨著社會經濟的發展，建設項目規模變大，要求標準變高，更加需要參與方的深度合作。在此背景下工程總承包EPC模式逐步成為國內國際主流建設模式[1，2]。EPC項目模式即設計、采購、施工高度融合的[3]一體化工程總承包模式[4]，對于建設單位而言，管理相對簡單屬于交鑰匙工程[5，6]，是國際通行的建設項目組織實施方式。近年來，國內市政工程領域對EPC模式進行了廣泛推廣應用。

EPC工程總承包模式具有以下特點：EPC項目實施的核心是設計[7]，將創效階段前移至方案設計階段，從項目建設源頭就開始創效和風險管控，減少或避免施工過程中的變更[8]；提升項目可行性研究和初步設計深度，實現設計、采購、施工等各階段工作的深度融合，有效實現成本、進度和質量控制；有利于發揮工程總承包企業的技術和管理優勢[9]，促進企業做優做強，推動產業轉型升級，能夠達到節省投資、縮短工期、提高質量的建設目標[10]。

在EPC項目中總承包單位具有全權負責、指揮和協調設計、采購、施工等分包企業，具有主動經營項目的機遇和主導權，但也面臨嚴峻的挑戰及不可預測的風險[11]，如很多EPC項目在投標階段只有一個概念性方案，在固定總價合同模式下[12，13]，無法計算出具體的工程量，導致項目在投標與實施階段出現重大工程量偏差，造成超概風險。這對總承包的設計管理提出了更高的要求，特別是對總承包方在方案設計階段如何以最少時間獲得較為準確的成本測算及快速方案優化設計能力提出了更高的要求。

為了更好地開展和服務EPC項目，必須以信息化系統作為支撐，通過對以往類似工程數據進行統計分析，形成大數據系統。通過大數據檢索獲得工程所需要的各種工程量和經濟指標。本文旨在通過建立限額設計快速報量指標庫，為EPC項目快速實現成本測算及方案優化提供可靠的數據依據，達到減少施工過程中的變更、實現為項目增值優化、項目各參與方共贏[14，15]的目標。

1 限額指標庫體系

限額設計快速報量指標庫(簡稱限額指標庫)是通過對以往類似工程的各種工程量的消耗量進行系統精細化分類，建立各種類型工程的工程量含量指標，通過信息化處理數據手段，對各個報價分項提供一個科學合理且又經濟的工程量指標區間，確保設計階段的設計概算一次到位，實現快速設計與設計概算符合投資指標要求。

限額指標庫由四個組成部分：項目管理、基礎設置分類、指標管理、字典管理，如圖1所示。

圖1 限額指標庫架構圖

項目管理：通過項目管理-添加項目功能實現將統計的已完工程數據錄入數據庫的單項指標功能項，同時關聯基礎設置分類、項目指標。本指標庫橋梁單項指標分為上部結構、下部結構、基礎和附屬工程4大類。上部結構子項有預制T梁、預制小箱梁、預制空心板、現澆箱梁、鋼箱梁、鋼桁架、鋼混組合梁、拱橋、斜拉索等；下部結構子項有蓋梁、橋墩、橋臺、橋塔、錨定、耳背墻、擋塊等；基礎子項有人工挖孔樁、鉆孔樁、承臺、系梁等；附屬工程子項有：橋面鋪裝、防撞護欄、人行道、伸縮縫、搭板等。每個子項根據結構材料類型又細化為各種材料項。

基礎設置分類：根據類別、使用功能、設計規模等條件對建筑或結構物進行分類，關聯項目字典、項目指標。本指標庫將橋梁分為梁式橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋、框架橋五種類型，每種橋型通過關聯項目字典實現不同路基寬度、設計速度、道路等級、車道數、荷載等級、橋梁跨徑、抗震設防烈度、造價類別等細化項目分類。

字典管理：根據不同項目特點，可以創建不同道路等級、車道數、荷載等級、橋梁跨徑、上下部結構類型、基礎類型等篩選字典選項，精準定位項目特點，關聯基礎設施分類、項目具體項目指標項。

指標管理：根據分部分項工程劃分、預算清單、概算清單、施工特點等要素設置的能進行快速報量報價指標項目，分為上部結構、下部結構、附屬設施、基礎四類，關聯項目管理中的子項。

2 限額指標庫在投標階段預設計中應用

以重慶市某EPC單體橋梁項目為背景，橋梁全長擬982 m，橋寬26 m，雙向六車道，設計速度為80 km/h。該項目采用固定總價模式，要求工期短且前期基礎資料缺乏，不確定因素較多，存在一定的超概風險。為避免中標前后出現較大工程量偏差，利用限額指標庫對投標方案進行預設計。

預設計方案：根據衛星圖、周邊項目地勘情況及現場實際踏勘情況，擬采用現澆混凝土連續箱梁結構形式，共計布置10聯：(4×30+4×30+4×30+4×30+3×30+3×30+3×30+3×30+2×30+2×30+18)m，全橋總長978 m。橋梁基礎采用直徑2.0 m摩擦樁，樁長35 m，設置2.2 m×10.25 m×2.6 m地系梁，下部結構采用圓柱墩直徑1.6 m，墩高8 m，蓋梁長10.25 m，上部結構采用30 m跨徑預應力現澆混凝土連續箱梁。

施工圖設計方案：根據現場調查后橋梁布跨為10聯：[4×30+2×30+4×30+4×30+3×31+3×31+3×31+(30+40+30)+3×30+3×30]m，全橋總長979 m。橋梁基礎采用直徑1.5～2.5 m摩擦樁，樁長30～42 m，地系梁2.5 m×10.25 m×2.8 m，下部結構采用圓柱墩直徑1.6 m，墩高6～8 m，蓋梁10.25 m，上部結構采用30～40 m跨徑預應力現澆混凝土連續箱梁。

投標節段預設計方案采用限額指標庫指標數據快速計算橋梁各構件工程量；施工圖設計方案工程量由圖紙計算得出。兩方案上部結構和下部結構混凝土工程量對比如圖2所示。

圖2 橋梁上下部結構混凝土工程量對比

由圖2可知，預設計方案和施工圖設計方案上部結構工程量差異較小，預設計方案橋梁上構混凝土22 090 m3，施工圖設計方案混凝土為21 720 m3，相差約2%；預設計方案橋梁下部結構混凝土10 767 m3，施工圖設計方案混凝土為13 343 m3，相差約19%。可知差別主要體現在橋梁下部結構中，主要原因是實際地勘的情況與預設計預估地勘情況相差較大，實際樁徑主要為2.2 m大于預設計的2.0 m，實際樁長2 832 m大于預設計的2 240 m。

預設計和施工圖設計工程造價分析如圖3所示。

圖3 預設計和施工圖設計工程造價對比

由圖3可知，不計規費和稅金限額庫預設計測算總價為10 745萬元，施工圖設計分部分項工程費8 370萬元+措施項目方3 079萬元，共計11 449萬元，差額704萬元，差額比為6.14%，尚處于預算可控范圍。通過限額指標庫可以比較精確地對項目進行工程造價測算。

3 限額指標庫在方案設計比選中的應用

以江西于都縣某市政EPC項目為背景，該項目設計技術標準如下：道路等級為主干路，道路寬度40 m，雙向6車道，設計荷載城-A級，設計速度為50 km/h，Ⅵ-(2)級通航。該項目橋梁投資估算4.5億，由于項目初期階段建設單位只有意向方案。為了在投資估算范圍內確定最優橋型，實現既能滿足建設單位需求，又能實現總包方效益，達到節省投資、縮短工期、提高質量的建設目標。本項目利用限額指標庫數據進行了4種方案的預設計，方案1為Y形連續剛構-拱組合體系橋；方案2為單塔自錨式懸索橋；方案3為預應力混凝土連續梁橋；方案4為單塔斜拉橋。各方案橋型布置圖見圖4～圖7。

圖4 方案1：Y形連續剛構-拱組合體系橋

圖5 方案2：單塔自錨式懸索橋

圖7 方案4：單塔斜拉橋

利用限額指標庫系統，對4種預設計方案的上部結構、下部結構、基礎和附屬工程分別進行工程量檢索，進而快速準確計算出4種設計方案的全橋實體工程量估算值，并結合當地造價信息組價得到各個方案的建安費。4種預設計方案每平方米造價指標、景觀效果、技術難度及可行性、施工對環境影響、工程工期和總造價估算對比見表1。

表1 方案對比表

由表1可知，方案3造價最低只有2.47億元，但其景觀效果一般，結構形式較常規，且當地已有類似工程，不滿足建設單位對本項目要建設成當地地標建筑物的需求。方案2、方案4橋梁線形較好，景觀效果好，但當地已有相關橋型。方案1為Y形連續剛構-拱組合體系橋，橋型結構新穎，景觀效果較好，與本項目投資估算4.5億相比，可為建設單位節約0.5億元造價?？偝邪浇涍^盈虧分析后得出方案1不僅利潤率最高，而且總利潤也較高。結合項目建設單位對本項目要建設成當地地標建筑物的需求，同時結合總承包方的利潤測算，最終推薦方案1即Y形連續剛構-拱組合體系橋為最優方案，獲得建設單位認可，并能實現總承包方利潤較高的雙贏目標，發揮了EPC項目的優勢，為總承包方順利中標和避免出現超概風險提供了較為精確地數據依據。

4 限額指標庫在應用中存在的問題及改進措施

限額指標庫實質是通過對以往類似工程數據統計分析，形成大數據系統，通過大數據檢索獲得工程所需要的各種工程量和經濟指標。在方案設計階段和投標節段，具有無可比擬的快速進行成本測算的優勢。但仍有以下不足：

(1) 限額指標庫總體樣本數量少，需要進一步補充樣本數量，方便后續通過大數據分析獲得盡可能接近項目真實情況；

(2) 限額庫有關橋梁施工臨時措施缺少，不便于造價人員對措施項目費的測算，施工措施費測算仍有一定誤差；

(3) 指標庫普及度有待提高，部分投標人員特別是商務造價人員沒有充分認識到指標庫在成本核算中的便利性。

5 結束語

基于大量實際工程項目建立的限額指標庫，實質是一個由很多以往工程案例組成的大型數據系統，通過大數據檢索等信息化手段獲得工程所需要的各種工程量和經濟指標。在EPC項目方案設計階段具有快速報量的優勢，既能實現建設單位的項目產品需求，又能提高總承包方的效率和效益，實現項目參與方合作共贏的目標。

在投標階段，總承包方通過限額指標庫檢索組合數據進行多種方案的預設計，快速為投標報價提供較為準確的工程數量依據，有利于總承包方提高效益又能提高中標率，同時避免項目進入實施階段后出現較多工程變更，降低工程造價超概風險。

在方案設計優化節段，建設單位往往僅有意向方案且變動可能性大，按常規做法總包方需要花費大量時間核算成本和造價。利用限額指標庫可以方便檢索獲得多種方案的工程量，既方便供建設單位測算造價，也方便總承包方測算利潤率，避免概算超出估算范圍，提高總承包方的工作效率，減輕總承包的工作量。限額指標庫經過不斷完善后，必將發揮越來越重要的作用。