基于价值工程的基坑支护成本控制研究

李倩LI Qian；占征杰ZHAN Zheng-jie；柯伟KE Wei

（①湖北工业大学工程技术学院，武汉 430068；②武汉泰捷工程咨询有限公司，武汉 430072）

0 引言

随着我国城市建设的快速发展，城市建设用地也日趋紧张，地下空间的利用和高层建筑的涌现是缓解城市建设用地问题的重要途径，而地下空间结构能够安全顺利的施工，基坑支护工程起到了至关重要的作用。基坑支护工程是一项技术复杂、综合性较强、风险性较高的系统工程，一旦出现失稳、坍塌等事故将会带来重大的经济损失甚至人员伤亡，影响整个工程项目的建设，因此我国非常重视基坑工程的质量与安全问题，基坑工程投入的成本比重也相对较高。为了避免在基坑支护工程设计与施工过程中出现重质量轻成本、造成资源浪费的现象，很多单位和学者对基坑支护方案的比选与成本控制展开了研究。本文基于价值工程原理，结合基坑支护工程的特点，以实际基坑支护工程为例，进行功能分析与评价，从而有效的控制工程造价，节约社会资源，为基坑支护成本控制与优化提供一定的思路与手段。

1 基坑支护的功能及成本控制原则

1.1 基坑支护的功能

基坑支护工程是为保护地下主体结构施工及基坑周边环境安全，对基坑采用的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施，主要包括支挡结构和支撑结构。支挡结构主要由钢板桩、钻孔灌注桩、地下连续墙、深层水泥搅拌桩、土钉墙等竖向构件构成，其功能是形成支护排桩或支护挡土墙阻挡基坑侧壁土体；支撑结构由内支撑和锚杆等水平构件构成，内支撑通常用到的材料有钢筋混凝土、型钢和钢管，锚杆常用的材料有钢筋和钢绞线，支撑结构的主要功能是加强支护结构的稳定性、抵抗支护结构的位移。同时，地下连续墙、深层水泥搅拌桩、旋喷桩、压密注浆等具有挡水功能。

1.2 基坑支护成本控制的原则

基坑支护工程功能的实现需要投入相应的成本，进行基坑支护工程的成本管控应遵循经济合理、先进适用、兼顾建设与使用的原则。

基坑支护结构大多数都是临时性结构，基坑支护体系的建设、使用到拆除即为它的全寿命周期。基坑支护方案既要方便施工，又要满足使用功能，若单纯的只考虑降低建设成本，就很难保证建设质量，使用功能难以达到要求，从而增加使用周期的维护成本或重新建造的费用，全寿命周期费用则无法得到控制，严重的甚至有可能会带来重大的质量安全事故，给社会和人民带来严重的危害。若只追求建设的质量和过高的功能要求，会造成资源浪费、建设成本增加，虽然使用周期的维护成本会有所降低，但全寿命期总费用也依然会偏高。因此，兼顾建设与使用，考虑全寿命周期成本，选择合理的功能水平，以最低的全寿命周期费用实现基坑支护工程的必要功能是最理想的状态。

价值工程原理正是力求以最低的寿命周期成本实现产品必要功能的一种技术与经济相结合的管理办法。通过价值工程，在满足基坑支护工程功能要求的前提下，尽可能的降低造价，或者在资金限制的范围内，尽可能的提高基坑支护的功能水平。

2 价值工程原理及运用方法

2.1 价值工程原理

价值工程，是通过研究产品或系统的功能与成本之间的关系，来改进产品或系统，以提高产品或系统价值的现代管理技术与方法。价值工程包括价值、功能和成本三个基本要素，分别用字母V、F 和C 来表示，且价值（V）=功能（F）/成本（C），通过计算得出的价值（V）的大小来判断分析需要优化和改进的对象。

若价值（V）=1，说明功能现实成本与功能评价值相匹配，属于理想状态，一般无需改进。

若价值（V）＜1，说明功能现实成本大于功能评价值，评价对象的现实成本偏高，而功能要求不高，原因可能有以下两种：

①实现该功能的条件或方法不佳，导致实现该功能的成本过高，应当作为改进对象；

②可能存在功能过剩，附加了过多的不必要功能或剩余功能，导致现实成本偏高，应当作为改进对象，降低现实成本，去掉不必要的或过剩功能，使成本与功能比例趋于合理。

若价值（V）＞1，说明功能比较重要，但分配的成本较少，功能现实成本低于功能评价值，是否作为改进对象，视具体情况而定：

①评价对象在技术、经济等方面存在某些特殊性，在客观上存在功能很重要但需要消耗的成本却较低的情况，从而使其具有较高的价值系数，可不作为价值工程的改进对象；

②评价对象目前具有过剩功能，应作为价值改进对象，改进方向为降低功能水平；

③评价对象目前成本偏低，不能满足评价对象实现相应的功能要求，应作为价值工程的改进对象，改进方向为增加相应的成本。

2.2 价值工程在造价控制中的应用方法

价值工程对工程造价的控制主要通过对象选择、功能分析、功能评价、确定改进对象和方案以及实施评价结果这几个环节来实现：

①确定研究对象：以成本比重大、品种数量少的对象作为实施价值工程的重点。

②功能分析：分析研究对象具有哪些功能，并对功能进行定义和整理，明确各项功能之间的关系以及各项功能的构成要素，并编制功能系统。

③功能评价：评价各项功能，确定功能重要性系数、成本系数，计算价值系数。

④确定改进对象：根据价值系数和研究对象具体情况，确定改进对象和改进方案。

⑤实施评价结果：检查实施情况并评价活动成果。

3 价值工程在基坑支护成本管控中的应用

3.1 确定研究对象

本文以某深基坑支护工程为例，作为本次价值工程的研究对象。本基坑面积约2.187 万m2，基坑周长约792m，基坑开挖深度为5.5～5.85m，有效使用期为12 个月，根据本工程的水文地质条件、周边环境、基坑挖深等因素结合工程自身特点，制定了本工程的基坑支护方案，拟采用悬臂桩+混凝土支撑的组合支护型式，主要由钻孔灌注桩工程、高压旋喷桩工程、单轴搅拌桩工程、钢格构立柱工程、喷锚支护工程、冠梁及支撑梁工程、基坑排水截水工程等7 个分项工程构成，各分项工程造价及百分比如表1所示。

表1 分项工程造价及百分比

3.2 功能分析与评价

3.2.1 功能划分及重要度评分

基坑支护工程要求具有安全可靠、施工可行以及满足环境保护等方面的性能，此基坑支护工程邀请了建设、勘察、设计、施工、监理等不同单位具有代表性的专家进行功能分析，根据此基坑支护工程的特点，经专家集体讨论分析，将此基坑支护工程的主要功能划分为满足强度要求功能（F1）、满足整体稳定性功能（F2）、满足变形要求功能（F3）、满足阻水要求功能（F4）、满足周边环境影响要求功能（F5）、满足施工便利性要求功能（F6），且各专家分别对这六项功能在此工程中的重要程度进行了比较，并采用“0～4 评分法”分别对各项功能进行了评分，通过汇总整理各专家的评分结果，得到各项功能的平均得分和重要系数如表2 所示。

表2 基坑支护工程功能重要度评分及系数

3.2.2 各功能构成要素重要度评分

基坑支护各分项工程是实现基坑支护各功能的构成要素，专家采用“0～4 评分法”对各分项工程在整个支护工程不同功能中发挥的作用分别进行量化评分，并将各专家的评分结果进行汇总整理，计算各分项工程在基坑支护工程不同功能中的平均得分，如表3 所示。

表3 各分项工程功能评分

由表2 可知，F1～F6 各功能的重要性系数分别为0.217、0.204、0.169、0.156、0.144、0.110，将表3 中各分项工程功能评分分别乘以对应功能的重要性系数，计算修正后的各分项工程最终功能得分及功能重要性系数如表4所示。

表4 各分项工程功能重要性系数

3.2.3 功能价值系数的确定

本基坑支护工程总造价为13128651.64 元，各分项工程的造价及成本系数如表5 所示，其中，成本系数=分项工程造价/总造价。

表5 各分项工程成本系数

通过上述功能分析计算得到表4 中各分项工程的功能系数和表5 中各分项工程的成本系数，按照价值系数的计算公式“价值（V）=功能（F）/成本（C）”，计算得到各分项工程的价值系数如表6 所示。

表6 各分项工程价值系数

3.3 确定改进对象与方案

根据价值工程原理及各分项工程的价值系数可知，此基坑支护工程中钻孔灌注桩工程、冠梁及支撑梁工程价值系数小于1，应当列为改进对象，高压旋喷桩工程、单轴搅拌桩工程、钢格构立柱工程、喷锚支护工程、冠梁及支撑梁工程以及基坑排水截水工程价值系数均大于1，是否列为改进对象，需要进一步分析。通过对原方案进一步的分析，提出了如下优化和改进建议：

①钻孔灌注桩工程价值系数明显偏低，表明该项工程功能与现实成本不匹配，灌注桩在此基坑支护工程中发挥着至关重要的作用，但其实现成本较高，应考虑适当的降低成本。改进方法为在保证支护结构安全可靠的前提下，合理的调整支护桩桩长、桩径或桩间距。通过专家组和设计人员论证分析，得到此基坑支护工程西面GA 段距已有建筑较远，土压力不大，对变形要求不高，原设计较为保守，可以适当调整此部分支护桩桩径和间距，将原支护桩桩径由900mm 调整为800mm，间距由1300mm 调整为1400mm，通过设计验算，调整后的方案对水平位移、整体稳定性有一定影响，但仍能满足强度、整体稳定性、变形等方面的功能要求，且较大程度的降低了造价。

②冠梁及支撑梁工程价值系数小于1，说明其成本比重偏高，功能与现实成本不匹配，应降低相应的成本。改进方法为在保证支护结构安全可靠的前提下，考虑合理的调整冠梁及支撑梁的横截面长宽比、截面面积或支撑数量。通过设计人员对该方案重新进行优化，将基坑北面和西面冠梁截面尺寸由1.2×0.8 调整为1.0×0.6，将主撑截面尺寸由1×0.8 调整为0.8×0.7，降低了相应的钢筋混凝土的费用，调整之后，支护结构的刚度有所降低，侧向水平位移有一定的增加，但符合设计与施工规范的要求，兼顾了安全与经济的原则。

③此基坑支护工程采用了“钻孔灌注桩+高压旋喷桩”组合止水支护以及“钻孔灌注桩+单轴搅拌桩”组合止水支护两种方式，其中高压旋喷桩工程价值系数和单轴搅拌桩工程价值均大于1，说明二者功能比较重要，实现成本较低，且高压旋喷桩工程价值系数明显高于单轴搅拌桩工程价值系数，因此，为了进一步提高整个基坑支护工程的价值，经过计算分析，在保证功能要求的前提下，将基坑东面支护桩Ø1000@1400 之间的2 根单轴搅拌桩Ø500 换成Ø700 的高压旋喷桩，能够降低造价约20 万元。

④钢格构立柱工程、基坑排水截水工程、喷锚支护工程价值系数均大于1，通过分析发现，这三项工程的成本比重并不高，但功能对此基坑支护工程相当重要，例如钢格构立柱工程具备有效的支撑、固定和稳定的作用，基坑排水截水工程能够有效的防止地表水流入基坑、冲刷边坡并排除基坑内的积水，喷锚支护工程对于桩间支护和边坡起到了重要的保护作用，因而均具有较高的价值系数，无需改进。

最后通过功能成本优化，该基坑支护工程共节约投资约102 万，且项目在实施过程中，严格按照规范规程操作，质量、安全、工期、成本目标均得到了较好的控制，未出现质量安全事故，很好的满足了工程建设的需要，并取得了良好的经济效益和社会效益。

4 结语

基坑支护工程是一项系统而复杂的工程，对房屋建设工作起着非常重要的作用，追求质量、安全可靠是基坑支护工程管理的重要任务，同时也要处理好安全可靠、环境保护、施工便利与经济合理之间的关系，力求实现项目价值最大化，促进建设工程领域良性发展。本文通过运用价值工程原理对实际基坑支护工程的功能与成本进行分析，根据分析结果，有针对性的对方案进行了优化与改进，在确保必要功能实现的基础上合理的降低了工程成本，提高了项目的价值，对合理控制和确定基坑支护工程成本具有一定的借鉴意义。