高速鐵路路基工程施工成本的預(yù)測(cè)及其控制研究

李雪

摘要：在簡(jiǎn)要介紹高速公路路基施工成本構(gòu)成基礎(chǔ)上，闡述路基施工成本動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)和路基施工成本控制方法，基于工程實(shí)例使用軟件建模，編制施工進(jìn)度表并進(jìn)行擬合度對(duì)比，驗(yàn)證施工成本控制方法的效果，為高速鐵路路基工程施工提供了有益的參考。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；路基施工；成本預(yù)測(cè)；成本控制

0? ?引言

目前高速鐵路在我國(guó)現(xiàn)代交通系統(tǒng)中具有重要的地位和作用，已經(jīng)成為交通運(yùn)輸業(yè)的重要支柱。高速鐵路以其快速、安全、高效的特點(diǎn)成為人們出行的首選。高速鐵路工程的施工和運(yùn)營(yíng)成本，對(duì)其長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。進(jìn)行準(zhǔn)確的施工成本預(yù)測(cè)和有效的成本控制研究，是高速鐵路建設(shè)的重要課題之一[1]。

目前已有許多學(xué)者對(duì)高速鐵路路基施工成本進(jìn)行了研究，但這些研究對(duì)路基施工成本影響因素的識(shí)別不夠全面，缺乏對(duì)施工成本動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的有效方法，導(dǎo)致高速鐵路路基施工成本預(yù)測(cè)及其控制效果不佳。本文在簡(jiǎn)要介紹高速公路路基施工成本構(gòu)成基礎(chǔ)上，闡述路基施工成本動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)和路基施工成本控制方法，基于工程實(shí)例使用軟件建模，編制施工進(jìn)度表并進(jìn)行擬合度對(duì)比，驗(yàn)證施工成本控制方法的效果。

1? ?研究?jī)?nèi)容

本文研究旨在全面揭示路基施工成本的影響因素，提出施工成本動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法，探討實(shí)現(xiàn)路基施工成本控制的有效途徑。首先通過(guò)對(duì)以前研究成果的梳理和評(píng)價(jià)，明確高速鐵路路基施工成本的影響因素。其次結(jié)合實(shí)地調(diào)查收集路基施工項(xiàng)目的相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)學(xué)建模方法實(shí)現(xiàn)施工成本動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)[2]。最后提出實(shí)現(xiàn)路基施工成本控制的方法，為實(shí)際路基工程提供指導(dǎo)。本文的研究成果進(jìn)一步完善了高速鐵路路基施工成本預(yù)測(cè)與控制理論，同時(shí)為實(shí)際工程項(xiàng)目提供了有益的指導(dǎo)[3]，為高速鐵路建設(shè)領(lǐng)域提供了更為全面和有效的成本控制方法。

2? ?路基成本預(yù)測(cè)和控制方法

2.1? ?路基施工成本的構(gòu)成

高速鐵路路基施工成本形成過(guò)程主要包括4個(gè)階段，即投標(biāo)報(bào)價(jià)階段、施工準(zhǔn)備階段、分項(xiàng)施工階段和竣工結(jié)算階段。投標(biāo)報(bào)價(jià)階段主要是根據(jù)招標(biāo)文件預(yù)測(cè)項(xiàng)目成本并參與投標(biāo)；施工準(zhǔn)備階段主要是在中標(biāo)以后，根據(jù)合理性、經(jīng)濟(jì)性和可行性對(duì)項(xiàng)目成本進(jìn)行分項(xiàng)規(guī)劃和預(yù)算；分項(xiàng)施工階段主要是根據(jù)分項(xiàng)工程預(yù)算和施工流程控制施工成本；竣工結(jié)算階段主要是進(jìn)行分項(xiàng)成本審核并控制支出。高速鐵路路基施工成本構(gòu)成如圖1所示。

2.2? ?路基施工成本動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)

根據(jù)高速鐵路路基施工成本支出的影響因素和路基施工的實(shí)際情況，動(dòng)態(tài)收集和分析與施工成本有關(guān)的工程量、工程成本、材料成本等數(shù)據(jù)，以便計(jì)算路基施工的計(jì)劃成本。該計(jì)劃成本的計(jì)算公式如下：

（1）

式中：Fbcws表示施工階段路基施工的整體計(jì)劃成本，即路基施工的整體預(yù)算；d表示施工階段整體計(jì)劃工程量[4]；k表示整體計(jì)劃工程量的單價(jià)；Facwp表示施工階段已經(jīng)完成當(dāng)前施工計(jì)劃工程量的實(shí)際成本；b表示施工階段已經(jīng)完成的工程量；v表示已經(jīng)完成當(dāng)前施工計(jì)劃單位工程量的實(shí)際費(fèi)用；Fbcwp表示施工階段已經(jīng)完成路基施工的利潤(rùn)值[5]。

在上述分析的基礎(chǔ)上，分析施工計(jì)劃執(zhí)行中的偏差問題，該偏差主要由施工費(fèi)用偏差和施工計(jì)劃進(jìn)度偏差組成，其計(jì)算公式如下：

（2）

式中：T表示產(chǎn)生偏差的施工計(jì)劃進(jìn)度，Ts表示執(zhí)行施工計(jì)劃形成的實(shí)際施工費(fèi)用偏差，Ti表示執(zhí)行施工計(jì)劃形成的施工造價(jià)偏差。

當(dāng)施工計(jì)劃進(jìn)度偏差大于零時(shí)，施工計(jì)劃數(shù)量在有限的時(shí)間內(nèi)提前完成，此時(shí)在沒有確定具體、合理費(fèi)用范圍的情況下，可不采取相關(guān)控制措施。一旦實(shí)際施工費(fèi)用偏差超過(guò)預(yù)算偏差，則應(yīng)采取控制措施，將與閾值進(jìn)行比較，可確定當(dāng)前施工進(jìn)度是否應(yīng)控制施工成本。

根據(jù)上述預(yù)測(cè)結(jié)果，在施工計(jì)劃的實(shí)施過(guò)程中采取控制措施，可優(yōu)化施工資源配置、縮短總體施工周期，由此創(chuàng)建的成本動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)函數(shù)公式如下：

minz=α∑BiCijXijPkYk+βγM∑HnXijYk? ? ?（3）

式中：z表示施工計(jì)劃實(shí)施過(guò)程中工人的總工作時(shí)間；α表示施工計(jì)劃中的當(dāng)前成本加權(quán)系數(shù)；i代表鋼筋工程、混凝土工程等的數(shù)量；j表示工種編號(hào)，如日工、夜班工程師等；Cij表示子項(xiàng)目i、j工種的日平均單價(jià)；Xij表示分配到子項(xiàng)目i、j工種的人數(shù)；k表示當(dāng)前施工計(jì)劃中建筑材料的數(shù)量；Pk表示分配到每個(gè)工序的材料平均單價(jià)；Yk表示建筑材料的日均使用量；β表示建筑工人工作時(shí)間的加權(quán)系數(shù)；γ表示建筑成本小時(shí)的比較加權(quán)；M表示工程類別建設(shè)項(xiàng)目分項(xiàng)總數(shù)；n表示某工種；Hn表示執(zhí)行施工計(jì)劃時(shí)工種n的日平均單人作業(yè)總工時(shí)。

2.3? ?路基施工成本控制方法

上述公式可計(jì)算出多個(gè)成本動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)值，但并不是所有的預(yù)測(cè)值均可直接用于成本控制措施。須根據(jù)工程施工的實(shí)際情況確定成本控制措施[6]。若選定某目標(biāo)函數(shù)，針對(duì)施工階段動(dòng)態(tài)成本控制措施，對(duì)該目標(biāo)函數(shù)施加適當(dāng)限制，包括施工人員的施工出勤次數(shù)、薪酬數(shù)量和工作時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)最佳成本控制方案。高速公路路基施工過(guò)程中的人工成本計(jì)算公式如下：

（4）

式中：w表示施工計(jì)劃實(shí)施中每種工作的日工作量；wmin表示日工作量下限；wmax表示日工作量上限；l與α之間具有正比例關(guān)系；α表示路基施工工種協(xié)調(diào)系數(shù)；l表示路基施工人數(shù)協(xié)調(diào)系數(shù)；τ表示日平均單人作業(yè)總時(shí)長(zhǎng)在各個(gè)分項(xiàng)工程中的下限；τ0表示日平均單人作業(yè)總時(shí)長(zhǎng)在各個(gè)分項(xiàng)工程中的上限。高速公路路基施工成本動(dòng)態(tài)控制流程如圖2所示。

如圖2所示，在全面分析施工階段成本偏差的基礎(chǔ)上，可將建立成本優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)添加適當(dāng)?shù)目刂茥l件。根據(jù)控制條件，逐一探索某目標(biāo)函數(shù)解中的每個(gè)選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的所有限制條件的輸出解，并將其應(yīng)用于施工階段每個(gè)施工計(jì)劃的成本控制措施的實(shí)施中，以降低施工計(jì)劃實(shí)施過(guò)程中的成本。路基施工成本控制措施實(shí)施后，檢查實(shí)施效果是否令人滿意。如果未能達(dá)到預(yù)期效果，則重復(fù)上述過(guò)程，直到高速鐵路路基成本偏差得到糾正，從而實(shí)現(xiàn)施工階段對(duì)高速公路路基施工成本的動(dòng)態(tài)控制。

3? ?實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文研究的高速鐵路路基施工成本預(yù)測(cè)和控制方法的有效性，將本文研究的成本控制方法與傳統(tǒng)方法1和傳統(tǒng)方法2同時(shí)對(duì)施工成本進(jìn)行控制，通過(guò)模擬工程實(shí)例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這3種施工成本控制方法的控制效果。

3.1? ?使用軟件建模

模擬工程位于某省某市境內(nèi)的CJ6號(hào)高速公路，該公路全長(zhǎng)為3.5km，寬度為35.5m。使用AutoCAD2016軟件將公路的二維圖紙繪制成三維模型。在構(gòu)建三維模型過(guò)程中，對(duì)公路的結(jié)構(gòu)形式、受力特點(diǎn)和設(shè)計(jì)理念進(jìn)行全面考量，對(duì)公路各個(gè)組成部分的形狀、位置和幾何尺寸進(jìn)行精確建模，利用其圖層管理和動(dòng)態(tài)查詢功能對(duì)模型進(jìn)行有效的分類和檢索，以方便后續(xù)的工程量清單和成本控制等工作。完成三維建模后，將建立好的模型導(dǎo)入到BIM建筑信息模型軟件中。根據(jù)不同施工階段對(duì)模型進(jìn)行拆分與整合，將相關(guān)的工程量數(shù)據(jù)信息與對(duì)應(yīng)的構(gòu)件模型進(jìn)行掛接，形成基于實(shí)體的模型。通過(guò)基于實(shí)體的模型，可以實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)、分析和優(yōu)化工程量數(shù)據(jù)，精確預(yù)測(cè)和控制施工成本，并為項(xiàng)目管理人員提供更全面、更直觀的數(shù)據(jù)支撐，從而實(shí)現(xiàn)高速公路路基工程的成本最優(yōu)控制和精細(xì)化管理。

3.2? ?編制施工進(jìn)度表

項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃是項(xiàng)目實(shí)施的主要內(nèi)容，合理的工程進(jìn)度計(jì)劃有助于提高工程施工質(zhì)量、成本管理質(zhì)量和安全管理質(zhì)量。通過(guò)基于實(shí)體的模型編制施工進(jìn)度計(jì)劃，可以明確各部門和項(xiàng)目之間的進(jìn)度關(guān)系，使施工人員更好地了解施工順序和工作內(nèi)容，有利于項(xiàng)目的順利完成。將公路工程施工分為基礎(chǔ)工程、護(hù)欄、支柱、公路、路面和附加段，使用項(xiàng)目管理軟件編制的高速公路工程施工進(jìn)度表如表1所示。

3.3? ?擬合度對(duì)比

在管理平臺(tái)使用動(dòng)態(tài)成本控制系統(tǒng)，將施工進(jìn)度表添加到公路施工計(jì)劃中，以建立實(shí)體模型并模擬施工項(xiàng)目。相關(guān)工程量采用動(dòng)態(tài)成本控制系統(tǒng)中建立的模型進(jìn)行計(jì)算后，利用函數(shù)對(duì)不同方法工序施工成本與實(shí)際施工成本進(jìn)行擬合計(jì)算。使用的函數(shù)為多項(xiàng)式函數(shù)，可直接輸出對(duì)應(yīng)的施工成本擬合。采用多項(xiàng)式函數(shù)擬合計(jì)算出的3種成本控制方法，將其與實(shí)際施工成本的擬合度進(jìn)行對(duì)比，如表2所示。

從表2可知，本文提出的高速鐵路路基施工成本預(yù)測(cè)及其控制方法，與實(shí)際結(jié)果之間具有較高的擬合度。本文提出的方法最大擬合度和最小擬合度的數(shù)值均在0.978以上，高于傳統(tǒng)方法1和傳統(tǒng)方法2。擬合度對(duì)比結(jié)果表明，本文提出的施工成本控制方法與實(shí)際施工成本非常相關(guān)，控制效果更好，控制結(jié)果可靠。

4? ?結(jié)束語(yǔ)

本文以高速鐵路路基施工成本預(yù)測(cè)及其控制為研究課題，提出了一種有效的成本控制方法。該方法能夠及時(shí)預(yù)測(cè)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的成本偏差，有助于采取相應(yīng)的控制措施。實(shí)現(xiàn)高速公路路基施工成本有效控制，應(yīng)從工程管理、施工技術(shù)、資源配置和質(zhì)量控制等方面提高施工企業(yè)的成本控制能力。這一研究有助于實(shí)現(xiàn)高速公路工程施工項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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