价值工程理论在节段箱梁预制场建设方案优选中的应用研究

吴伟斌

（中铁大桥局集团第二工程有限公司，江苏 南京 210015）

0 引言

价值工程理论自1978年引入国内以来，在我国得到不断发展传播，广泛应用于机械、金融、煤炭、建筑等行业，其在机械设备制造、工艺流程改造等领域的应用取得了较好的成效。近年来，随着社会经济的发展，作为国民经济支柱产业的建筑业得到了快速发展，建筑市场的竞争日益激烈。运用新的管理理念和科学的手段促进技术进步、加强成本管控、提高效益、提升核心竞争力成为各建筑企业的目标追求所在。价值工程理论有效地将技术与经济相结合，从多专业、多视角分析问题，为决策者和建设者提供了一种全新的思路和方法，在施工方案的选择、工程建设的成本控制中得到了积极地推广应用。本文在福建泉州湾跨海大桥的建设过程中，成功运用价值工程理论对节段箱梁预制场建设方案进行比选，通过对预制梁场建设的功能和成本进行分析和权衡，选定综合效果最佳的方案实施，缩短了施工工期，降低了施工成本，使场地和机械设备得到了合理、有效的利用，取定了良好的社会和经济效益。本文简要阐述了价值工程的理论和方法，介绍福建泉州湾跨海大桥节段箱梁预制场3个备选建设方案，及运用价值工程理论对备选方案进行优选的思路和方法，供决策者和工程建设者参考。

1 价值工程理论概述

价值工程（Value Engineering，简写为VE），也称价值分析（Value Analysis，简写为VA）。它是一项系统的、有组织的技术经济方法，通过功能分析、功能评价等手段，力求以最低的寿命周期成本可靠地实现产品或作业过程中的必要功能。价值工程涉及到价值V、功能F和寿命周期成本C 3个基本要素。

1.1 价值V

价值工程中的“价值”是一个相对概念，不是对象的使用价值，也不是对象的交换价值，而是对象的比较价值，它是效益评价的尺度，是指研究对象所具有的效用与取得该效用所需资源投入的比值，即价值V=效用F/投入资源C。对于节段箱梁预制梁场而言，效用是指梁场具备的功能，投入的资源就是梁场建设及运行、拆除所耗费的成本。

1.2 功能F

功能是指研究对象的具体用途，它是研究对象使用价值的一种表现形式，对于不同的对象有不同的含义。对节段箱梁预制梁场而言就是制梁、存梁功能。

1.3 成本C

价值工程的成本是指产品全寿命周期的总成本。节段箱梁预制梁场的全寿命周期成本是指从梁场建设、使用至拆除整个周期的成本。

2 工程概况

福建泉州湾跨海大桥南岸浅水区引桥50m跨预应力混凝土连续箱梁共18联单幅119孔，双幅桥布置。其中六车道预制箱梁1167个节段，八车道预制箱梁636个节段，共计1803个节段。六车道箱梁采用单箱单室斜腹板箱梁型式，箱梁顶宽16.5m，底宽7.4m，梁高3m；八车道箱梁采用单箱双室斜腹板型式，箱梁顶宽20.05m，底宽11.64m，梁高3m。每跨箱梁共分为15个预制节段，即墩顶0#节段（中跨）和1#节段（边跨），跨中悬挂2#～15#节段。节段梁最大单块重量175t。箱梁采用纵、横双向预应力体系，纵向预应力体系又分为体内和体外2种预应力钢束，体内索和横向预应力采用7Φ5普通钢绞线束，体外索采用7Φ5环氧钢绞线束。

3 节段箱梁预制施工工艺

箱梁节段采用短线匹配法预制，以每2条相邻湿接缝间的所有梁段为一个预制循环单元。每孔梁共2个循环单元，0#块与1#块为一个循环单元，其余2#～15#块为一个循环单元。0#块与1#块为非标准梁段，横断面不需要匹配，专门采用一个单独的台座进行循环预制。2#块～15#块梁段为标准梁段，横断面需要匹配，预制时以2#块为起点，向施工桥跨的前进方向进行匹配预制，至相邻的下一道湿接缝时结束。短线匹配法预制节段箱梁施工工艺流程如图1所示。

图1 短线匹配法预制节段箱梁工艺流程

4 节段箱梁预制梁场建设方案

节段箱梁预制场设置于浅水区节段箱梁起始端桥梁左侧，设10个制梁台座、9个整修台座及158个存梁台座（双层存放的最大存梁能力316节段）。预制生产线内设置有钢筋制作加工区、钢筋绑扎胎架、模板整修区及材料存放场区，每条生产线配备2台25t轮轨式龙门吊机，用于材料、模板及钢筋笼的吊装。按照提梁设备配置不同，拟定了3个方案。

4.1 方案1简介

梁场全部设置于红线范围外，占地40930m2，采取轮胎式提梁机作为提梁设备。箱梁预制完成后，采取200t轮胎式提梁机从制梁台座直接取梁，并搬运至存梁台座。轮胎式提梁机可以纵横向移动，便于梁场布置，梁场建设可不受场地的限制。但是，轮胎式提梁机的造价昂贵，使用费用高，且需设置专门的走行通道。此方案的梁场布置如图2所示。

4.2 方案2简介

梁场全部设置于红线范围外，占地36250m2，采用轨道式提梁机作为提梁设备，箱梁预制完成后先通过滑移轨道滑移至存梁区域，然后采取布置于存梁区域的200t龙门吊机提运至存梁台座。轨道式提梁机的造价相对较低，走形线路固定，便于安全管理。但是，轨道式提梁机方案存梁区域只能长条形布置，需设置走行轨道及滑移轨道。此方案的梁场布置如图3所示。

图2 方案1梁场布置示意

图3 方案2梁场布置示意

4.3 方案3简介

梁场采取L型布置，制梁区域位于红线范围外，存梁台座设于桥位处。整个梁场占地43051m2，其中红线内的用地17930m2。存梁场设200t轨道式龙门吊机作为提梁设备，兼做架梁提升站。箱梁预制完成后先通过滑移轨道滑移至桥位处存梁区域，然后采取200t龙门吊机提运至存梁台座。该方案占用红线范围外的用地较少，提梁设备兼做提升站，设备投入少。但是，该方案存梁场的建设必须在该区域的桩基全部完成后方可进行，梁场投产较晚，且梁场区域箱梁需在其他箱梁全部架设完后，采取架桥机调头架设梁场区域的箱梁。此方案的梁场布置如图4所示。

本文对以上3个梁场建设方案的工程量及设备投入进行了对比分析，各方案的建设工程量及设备投入数量如表1所示。

5 节段箱梁预制梁场建设方案优选

5.1 成本分析

3个建设方案在制梁台座、存梁台座等方面的建设成本差异不大，主要的成本差异在于提梁设备投入及相应配套设施的建设费用不同。经计算，各方案的建设成本如表2所示。

图4 方案3梁场布置示意

表1 各方案建设数量及设备投入差异对比

表2 各方案的建设成本对比 单位：元

在施工方案的经济性评价中，为了能全面、客观地评价方案的经济性，获得更加合理的评判结果，应对施工方案的全寿命周期成本进行分析，即不仅要分析大临、辅助设施的设置成本，还要分析后续的使用、维护及拆除成本。由于不同梁场建设方案所需的提梁设备配置不同，所发生的使用费用差异较大。因此，在对节段箱梁预制梁场建设方案进行比选的时候，除了分析梁场的建设成本外，还应分析梁场后续的使用成本及拆除成本。此外，方案3占用红线范围内用地，减少了红线范围外场地租赁费用，但梁场区域内节段箱梁的架设需待其他箱梁全部架设完成后方可施工，架桥机需在桥上调头，其增加的架桥机桥上调头费用也应纳入全寿命成本进行计算。表3列示了上述3个梁场建设方案的全寿命成本。计算可得，3个方案的成本指数C分别为0.410，0.309和0.281。

通过对表3的分析可以看出，方案1的梁场建设费用虽低于方案2，但其后续吊装设备的使用费远高于方案2，造成方案1的全寿命成本高出方案2的全寿命成本达32.8%。而方案2和方案3的全寿命成本基本相当。因此，方案1不是较佳方案。

表3 各方案的总成本及成本指数计算 单位：元

5.2 功能分析

价值工程的核心是功能分析。功能分析就是通过研究对象的实物现象，将隐藏在研究对象背后的本质功能揭示出来，从而明确研究对象具有哪些功能。就本项目的50m箱梁节段预制场而言，它的功能是在合理的工期内安全、高效、优质、按期地完成节段箱梁的预制，并尽可能降低对土地资源的占用，它的功能可以从施工工期、操作方便、施工安全、少占耕地等4个方面进行分析评价。运用0～4评分法对该4项功能的重要程度进行评分，得到的评分结果如表4所示。计算可得，该4项功能所占的权重分别为 0.333，0.208，0.333，0.125。

再按照功能的重要程度，邀请专家采用10分制对3个梁场建设方案的4项功能满足程度进行评分，得到评分的结果如表5所示。

由表5计算可得，3个方案的功能指数F分别为0.373，0.351，0.277。

5.3 价值分析

由前文计算所得各方案的功能指数F和成本指数C，求出3个方案的价值指数V分别为0.910，1.137，0.985（见表6）。

表4 功能权重计算

表5 各方案功能满足程度评分

表6 各方案价值指数计算

通过以上分析计算可知，方案3的成本最低，但是该方案难以保证合同工期，且安全性和可操作性较差，其价值指数为0.985＜1，不是最佳方案；方案2的成本居中，但具备与方案1相当的功能，其价值指数大于1，因此，方案2为最佳方案。

6 结语

价值工程作为一种全新的理念和方法，紧密地将技术与经济结合在一起，从多专业、多视角分析问题，以最低的全寿命周期成本换取所需的必要功能，为建筑企业优化管理、促进技术进步、节约投资、增加利润创造了有利条件。在福建泉州湾跨海大桥的建设过程中，应用价值工程理论对节段箱梁预制场建设方案进行比选，选定了综合效果最佳的方案实施，使场地和机械设备得到合理、有效的利用，降低施工成本，为工程安全、高效、优质、按期建成提供了前提保障条件，取定了良好的社会效益和经济效益。因此，在建筑企业中推广应用价值工程理论和方法，对促进技术进步、加强成本管控、缩短建设工期、提高工程质量、提升核心竞争力等均具有重要的影响和作用。

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