張浩 馬蘭 宋聰旭

(中國(guó)航空規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京 100120)

0 引言

EPC工程總承包模式下簽訂的合同往往是固定總價(jià)合同，這對(duì)EPC總承包商的風(fēng)險(xiǎn)控制能力提出了更高要求。對(duì)于造價(jià)人員而言，為了有效控制項(xiàng)目的成本風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)階段的造價(jià)管理尤為必要。設(shè)計(jì)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選作為設(shè)計(jì)階段造價(jià)管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容，目前以定性判斷為主，如何形成一套定量化而又可行的方案比選流程，是一個(gè)急需解決的問(wèn)題。

樁基工程在項(xiàng)目造價(jià)中占比較大，其設(shè)計(jì)比選是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。宋曉東[1]將價(jià)值工程理論引入樁基方案比選，運(yùn)用0～4評(píng)分法計(jì)算功能權(quán)重值，通過(guò)價(jià)值系數(shù)選定最優(yōu)方案，對(duì)樁基比選的功能分析不夠深入，沒(méi)有建立樁基比選的功能系統(tǒng)圖；采用0～4評(píng)分法進(jìn)行功能權(quán)重計(jì)算，主觀性過(guò)強(qiáng)。

本文運(yùn)用價(jià)值工程理論，繪制樁基比選的功能系統(tǒng)圖，采用層次分析法評(píng)價(jià)功能權(quán)重指數(shù)，通過(guò)反復(fù)咨詢(xún)相關(guān)專(zhuān)家和文獻(xiàn)分析，將影響樁基比選的各類(lèi)因素層次化、條理化，并將定性的問(wèn)題定量化。以江蘇某高層建筑樁基比選為例，建立基于AHP的價(jià)值工程樁基方案比選模型，對(duì)鉆孔灌注樁、預(yù)應(yīng)力空心管樁和預(yù)應(yīng)力空心方樁三種樁基備選方案進(jìn)行比選分析，最終選定價(jià)值指數(shù)最大的方案為最佳方案。

1 研究理論及方法

1.1 價(jià)值工程

價(jià)值工程也稱(chēng)為價(jià)值分析，是一種將功能與成本、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合從而進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的方法[2]。其核心為是功能分析，主要應(yīng)用于建設(shè)工程項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)階段，因?yàn)樵撾A段是提高項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果最為重要的環(huán)節(jié)。價(jià)值的一般表達(dá)式為

(1)

式中，V為價(jià)值；F為研究對(duì)象的功能，廣義講指產(chǎn)品或作業(yè)的功用和用途；C為生命周期費(fèi)用。

1.2 層次分析法

層次分析法(AHP法)的基本思路是：首先，采用定性分析方式確定各因素之間的相互關(guān)系，即把所需考慮的因素層次化、條理化；其次，利用代數(shù)工具把非定量問(wèn)題定量化。層次分析法特別適用于分析解決結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、難于量化的多目標(biāo)(多準(zhǔn)則)的決策問(wèn)題[3]。

2 樁基方案比選模型的構(gòu)建

在樁基方案比選中，采用價(jià)值工程的思路，最終得到價(jià)值指數(shù)最大的方案即為最優(yōu)方案[4]。價(jià)值指數(shù)需要通過(guò)功能指數(shù)和成本指數(shù)兩個(gè)指標(biāo)確定。在功能指數(shù)計(jì)算中引入AHP法，關(guān)鍵在于建立層次分析圖和計(jì)算各層次的相對(duì)權(quán)重值；成本指數(shù)的計(jì)算則采用全生命周期成本法。

2.1 樁基比選層次分析圖

經(jīng)過(guò)調(diào)研咨詢(xún)多名設(shè)計(jì)專(zhuān)家，并查閱相關(guān)文獻(xiàn)，繪制樁基比選功能層次分析圖，如圖1所示。

由圖1可以看出，在進(jìn)行樁基比選時(shí)主要考慮三個(gè)方面：①樁自身設(shè)計(jì)力學(xué)性能屬性，包括兩點(diǎn)：一是考慮樁地基承載力的大?。欢菢蹲陨淼目拐鹦?、嵌巖性和耐久性等適用性，即樁在特定環(huán)境及工程地質(zhì)水文條件下的適用范圍。②樁施工屬性，包括三點(diǎn)：一是樁在制作安裝時(shí)的成樁質(zhì)量，即在制作安裝時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的概率；其二，樁基施工進(jìn)度；其三，樁基施工的難易程度，即施工時(shí)的機(jī)械配備、施工隊(duì)伍等情況，由工程當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)情況決定。③樁的外部影響屬性，包括兩點(diǎn)：一是各參與方的影響，即勘查方與業(yè)主方的影響程度；二是周?chē)h(huán)境的影響，即對(duì)環(huán)保文明施工的影響程度。

2.2 層次分析法計(jì)算功能權(quán)重值

該步驟的關(guān)鍵是在功能層次分析圖的基礎(chǔ)上，利用層次分析法計(jì)算各樁基方案功能的權(quán)重，其計(jì)算過(guò)程可在matlab編程實(shí)現(xiàn)。其中，在構(gòu)造兩兩判斷矩陣時(shí)采用專(zhuān)家調(diào)查法，具體過(guò)程是：向多位設(shè)計(jì)專(zhuān)家發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷打分，最終將各位專(zhuān)家打分值加權(quán)求得一個(gè)期望值。需要特別注意的是，必須根據(jù)項(xiàng)目具體特點(diǎn)確定方案層上各方案的相對(duì)權(quán)重值。

2.3 樁基比選功能指數(shù)

一旦功能權(quán)重值確定，最終的功能指數(shù)等于各方案的功能權(quán)重值占所有方案權(quán)重值之和的比例。

2.4 樁基比選成本指數(shù)

2.4.1 樁基的工程費(fèi)用

對(duì)于工程建設(shè)來(lái)說(shuō)，全生命周期的成本主要包括前期的建設(shè)費(fèi)用和后期的維護(hù)費(fèi)用。對(duì)于前期的建設(shè)費(fèi)用而言，在不考慮貸款利息的前提下，包括工程費(fèi)用、工程建設(shè)其他費(fèi)用以及預(yù)備費(fèi)。對(duì)于后期的維護(hù)費(fèi)用，關(guān)鍵是要考慮資金的時(shí)間價(jià)值影響，需要考慮動(dòng)態(tài)的成本計(jì)算。具體到樁基工程系統(tǒng)，前期建設(shè)主要考慮工程費(fèi)用，后期的維護(hù)費(fèi)用可以忽略不計(jì)。而工程費(fèi)用主要指建安工程費(fèi)，包括樁基礎(chǔ)、樁承臺(tái)及其墊層的費(fèi)用。樁基礎(chǔ)費(fèi)用主要包括樁基的制作、安裝和運(yùn)輸費(fèi)用，以及截樁、接樁、樁芯灌砼費(fèi)用等。樁承臺(tái)及其墊層費(fèi)用主要包括混凝土、鋼筋和模板的制作、安裝及運(yùn)輸費(fèi)用等。

2.4.2 樁基的成本指數(shù)

樁基各方案的工程費(fèi)用最終確定后，成本指數(shù)等于各方案的費(fèi)用占所有方案總費(fèi)用的比例。

2.5 樁基比選價(jià)值指數(shù)

各方案的功能指數(shù)和成本指數(shù)相除后最終得到價(jià)值指數(shù)，選定價(jià)值指數(shù)大的方案為最優(yōu)方案。

2.6 樁基方案比選模型流程圖

樁基方案比選模型流程如圖2所示。

3 工程實(shí)例應(yīng)用

3.1 確定樁基方案參數(shù)

以江蘇省某高層建筑項(xiàng)目樁基工程為例[5]。該工程有三種樁基形式可供選擇：鉆孔灌注樁，預(yù)應(yīng)力空心管樁，預(yù)應(yīng)力空心方樁。樁基比選方案設(shè)計(jì)已知輸入?yún)?shù)見(jiàn)表1。

表1 樁基比選方案設(shè)計(jì)已知輸入?yún)?shù)

3.2 比選樁基方案

3.2.1 構(gòu)造判斷矩陣

在功能分析層次圖的基礎(chǔ)上，針對(duì)鉆孔灌注樁、預(yù)應(yīng)力空心管樁和預(yù)應(yīng)力空心方樁三個(gè)方案進(jìn)行比選，由設(shè)計(jì)專(zhuān)家填表打分，打分原則為：兩兩比較對(duì)目標(biāo)影響程度相同時(shí)為1，影響程度較小按0～1區(qū)間打分，影響程度較大時(shí)按1～2區(qū)間打分，最終將各設(shè)計(jì)專(zhuān)家的打分?jǐn)?shù)據(jù)加權(quán)處理，得到的判斷矩陣如下

3.2.2 計(jì)算層次權(quán)重值

依據(jù)AHP法計(jì)算規(guī)則，采用matlab編程計(jì)算求得每層權(quán)重向量值，且各層所有判斷矩陣均通過(guò)一致性檢驗(yàn)。各層權(quán)重向量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 各層權(quán)重向量值

3.2.3 求解各方案功能指數(shù)

在層次權(quán)重分析的基礎(chǔ)上，各方案功能指數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 各方案功能指數(shù)計(jì)算結(jié)果

由表3可知，僅從樁基功能角度來(lái)說(shuō)，預(yù)應(yīng)力空心管樁是功能最優(yōu)的方案。

3.2.4 求解各方案成本指數(shù)

本工程為工程基礎(chǔ)樁，由于后期基本不用考慮維護(hù)，因而只需考慮建造費(fèi)用即可。對(duì)于本工程樁基系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，建造費(fèi)用主要包括樁身單價(jià)、樁身總價(jià)、承臺(tái)(含混凝土、模板和鋼筋)總價(jià)以及墊層(含混凝土、模板)總價(jià)。成本指數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 成本指數(shù)計(jì)算結(jié)果

由表4可知，僅從樁基成本角度來(lái)說(shuō)，預(yù)應(yīng)力空心方樁是成本最低的方案。

3.2.5 求解各方案價(jià)值指數(shù)

將前面求得的功能指數(shù)與成本指數(shù)相除，最終得到三個(gè)方案的價(jià)值指數(shù)，見(jiàn)表5。

表5 價(jià)值指數(shù)計(jì)算結(jié)果

根據(jù)價(jià)值指數(shù)最大值為最優(yōu)方案的原則，綜合考慮功能和成本因素的影響，對(duì)于本工程項(xiàng)目而言，預(yù)應(yīng)力空心方樁最優(yōu)，預(yù)應(yīng)力空心管樁次之，鉆孔灌注樁排在最后。

3.3 樁基方案比選結(jié)果分析

本工程最終選定的方案結(jié)果為預(yù)應(yīng)力方樁方案，該結(jié)果也進(jìn)一步表明：在進(jìn)行具體工程樁基方案比選時(shí)，只有在方樁與管樁均不適用的情況下才會(huì)選擇考慮鉆孔灌注樁。而管樁與方樁相比，雖然其性能優(yōu)于方樁，但成本相對(duì)較高，這也從側(cè)面表明提升管樁性能的同時(shí)付出了更多的成本費(fèi)用。

4 結(jié)語(yǔ)

本文構(gòu)建了基于AHP法的價(jià)值工程樁基比選模型，并成功應(yīng)用于江蘇某高層建筑項(xiàng)目的工程實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的結(jié)合，最終研究成果表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是建立了樁基比選功能層次分析圖；二是繪制了樁基方案比選模型流程圖；三是結(jié)合了具體工程的樁基比選實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。最終研究結(jié)果表明，方樁的綜合性能更優(yōu)，鉆孔灌注樁的最差，可為類(lèi)似工程項(xiàng)目提供參考。