价值工程在兴畲高速公路线位优化中的应用

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价值工程在兴畲高速公路线位优化中的应用 精品源自高 考 试题
    摘要:价值工程是一种对某一种产品或系统的各种设计方案进行功能分析,筛选出成本最低、能可靠实现必要功能的技术经济分析方法。本文以线位优化为例。提出了价值工程在优化设计中的运用。 
    关键词:价值工程(VE);功能;成本 
    0  引言 
    高速公路设计中选线极其重要,线选的好,不但使行车安全、舒适和迅速,而且工程量小、造价低、减少拆迁,对沿线居民和自然环境的影响小,线位优化具有很大的社会效益和经济效益。 
    路线方案选择的一般思路和原则。 
    (1)路线既符合远期总体规划和目标,又符合区域内的发展思路和发展步骤。 
    (2)重视沿线政府和群众意见,兼顾沿线利益,最大限度地促进和带动经济发展。 
    (3)坚持地质选线,应尽量避免穿过不良地质地段。 
    (4)重视环境保护,防止水土流失,减少对自然景观和资源的破坏,尽量避让环境敏感区。 
    (5)进行经济技术比较,尽量做到平纵面线形舒畅,营运里程尽量短捷。[1] 
    施工图设计时,应结合沿线地形、地物、地质、水文条件及地方规划要求等,对拟采用的路线方案作进一步复查和优化,尽量改善平纵面线形;尽量避免高填深挖,减少土方石数量;尽量避开村镇、规划区和软基、滑坡等,减少占地和拆迁,按国家用地指标严格控制用地数量。 
    1  对象选择和项目概况 
    梅(州)河(源)高速公路兴宁市兴城至梅县畲江段路线起于兴宁市坜陂互通(接梅河高速公路程江至华城段),终于梅县畲江镇(接梅汕高速公路畲江互通),全长25.735km。本项目是国家规划的汕(头)昆(明)国家重点公路在梅州境内的便捷通道,也是广东省高速公路网的重要组成部分,连接了两条高速公路,缩短了潮汕地区与粤东北地区的交通运输距离。本项目分第1合同段(兴城段)、第2合同段(畲江段)2个合同段,第一合同段主线里程范围为K0+000-K13+300,路线全长14.131km(含坜陂互通A匝道长);第2合同段主线里程范围为K13+300-K24+904,路线全长11.604km。K0+000~K1+800段线位位于第1合同段(兴城段)。K0~K12段,基本为兴宁平原,软土分布范围稍大。施工要充分考虑地质条件。 
    根据初步设计文件及批复意见,本项目技术指标为四车道高速公路,设计速度采用100km/h,主要技术指标。 
    2  成本分析 
    价值工程的目的是以对象的最低成本可靠地实现使用者所需的功能,以获取最佳的经济效益。K0+000~K1+800路段以坜陂互通为起点,初步设计路线长度为1797.362米,其中有中型桥梁1座涵洞10道,通道5道,占用土地152.4亩,需要拆迁面积为12240平方米。对此路段进行成本分析后,选择具有关键因素成本项目。 
    其中路基宽度为标准横断面设计,宽度为24.5m,其中:中央分隔带宽2.0m,中央分隔带采用波形护栏;路面全线采用沥青混凝土路面,面层总厚度暂按17cm控制;桥面铺装主要式新岗湖陂河中桥的桥面铺装,主要采用的材料是钢筋和钢纤维;路基路面排水主要是设置排水沟、边沟、截水沟,挖方路段部分采用暗埋式生态边沟,部分采用带盖板的矩形边沟。线外涵工程主要材料为混凝土、砂砾垫层及浆砌片石;环境保护工程主要是种植灌木和花卉。拆迁、用地工程主要是高速公路沿线需要占用土地,需要付出占用土地的费用。 
    3  功能分析 
    功能分析是进行价值研究的基础和核心,通过功能分析,可以明确产品的功能要求,明确哪些功能是必要的,哪些功能是不必要的,哪些功能是过剩的,哪些功能是不足的,从而找出实现所需功能的最优方案,以达到保证必要功能,满足功能要求,节约成本,提高项目价值的目的。 
    为便于对线位优化进行功能分析,首先从整体上对其进行功能整体,弄清各个功能之间的关系,从施工单位进行线位选择的角度来进行功能分析,用功能分析系统技术(function analysis systems technique,FAST)图来表示。 
    3.1上位功能评价  线位优化首先考虑的因素主要有经济因素、技术因素、安全因素和环境因素,为上位功能,其衍生出来的低一级功能为下位功能。在功能分析的基础上,由5位对项目熟悉的专家用强制确定法(FD)0-4打分法进行这四个上位功能之间的重要度比较。0-4打分方法为:如F1和F2之间,如果F1非常重要,则F1的分值是4,F2得0分;如果F1比较重要,则F1得三分,F2得1分,如果同样重要,就各得2分。 
    3.2 下位功能评价  在各下位功能之间作评比时,由于它们的目的(上位功能)不同,它们之间存在着不可比性,如要评定出量的差异就会比较困难。所以,我们通过上位功能的重要性系数,加权求出这些下位功能的评分就是比较它们对其上位功能贡献的大小(见表2)。再通过权重可以得到下位功能的加权重要性系数,其计算公式为Fij =fi*fij。 
    然后针对7个主要的成本项目分别进行经济因素、技术因素、安全因素和环境因素的功能打分,表8是5个专家采用强制确定法的综合平均整理而得。 
    有了各个成本项目对各个功能的不同评价得分后,不能直接拿合计数计算功能重要性系数,因为各功能对项目总功能并非同等重要。 
    因此,根据对功能重要度的分析所得的基础功能评分系数矩阵A1,结合各方案的功能重要性系数矩阵A2。 
    A2=16  15  11    9   9   8  1616  13  15  15  16   9   017  17  16  11  13   7   311  11  10  12  10  16  14 
    我们便可以得到各主要工程项目的上位功能重要性系数为: 
    A1*A2=(15.088,14.08,13.056,11.718,12.016,9.864,8.178) 
    4  方案评价 
    通过功能分析,功能贡献系数(15.088,14.08,13.056,11.718,12.016,9.864,8.178),得出路基、路面、桥面铺装、路基路面排水、线外涵工程、环境保护工程以及拆迁、用地工程的功能重要性系数的百分比分别为17.96%、16.76%、15.55%、13.95%、14.30%、11.74%和9.74%。结合各个主要项目的成本我们得出成本降低幅度。 
    路基路面和拆迁、用地工程有降低成本的空间,其中拆迁用地需要降低的成本是688.81万元,是进行线位优化需要重点考虑的项目。 
    根据初步设计的批复意见,路线优化设计“施工图设计时,进一步结合沿线地形、地物、地质及规划条件等,加强沿线大桥、通道、涵洞等结构物的调查,合理确定结构物数量;按《审查意见》的要求对平、纵面线形作局部调整、优化,适当增加边坡点、加大纵坡,尽量降低填挖高度、减少土石方数量;进一步核查桥梁净空,尽量降低桥梁高度、缩短桥梁长度;利于软基、高边坡等处理,合理控制工程造价”。按照此原则本段路线施工图设计与初步设计相比优化情况。 通过优化平面线位,路线绕避车岗老、杨茔村等民房密集的村庄;另外,初步设计平面线位为长直线与坜陂互通相接,优化后变成了连续的平曲线。 
    5  优化评价 
    优化方案与初步方案相比,效果显着,表10为优化方案和初步设计方案比较表。 
    从表10中我们可以看出,优化方案具有以下优点: 
    5.1 节约了成本:路线绕避车岗老、杨茔村等民房密集的村庄,拆迁从12240 m2减少到3733 平方米,减少了拆迁8507 平方米,根据工程预算,每平方米的拆迁费用大概是0.04万元,因此拆迁节省的费用为:8507×0.04=340.28万元;占用土地从152.4亩减少到113.86亩,占用土地减少了38.54亩,根据预算占用土地费用为2.9万元/亩,因此占用土地节省的费用为:38.54×2.9=111.77万元;路基方面节省的土方石填部分为35546平方米,挖部分为10244平方米,土方石方面合计节省费用大概为44.18万元。 
    5.2 提高了安全性:初步设计平面线位为长直线与坜陂互通相接,可能导致进入互通车速太高,不利于行车安全,优化后通过连续的平曲线,降低该段道路运营车速,有利于进入互通车辆的行车安全。 
    5.3 减少了对环境的影响:路线绕避车岗老、杨茔村等民房密集的村庄,减少了高速公路噪音对居民的影响,也减少了需要拆迁的居民。 
    5.4 增强了应用价值工程进行优化设计的观念:新方案即增加了局部功能,同时节省了大量成本,为以后引用价值工程思想在设计优化中的应用提供了思路和范例。 
    6  结论 
    6.1 兴畲高速公路线位优化的路线有很多,我们所选的线位优化只是其中一部分,从上述可以看出,在设计阶段应用价值工程不但可以大幅度的降低成本,而且增加了车辆进入互通的安全性,同时也降低了对沿线居民的影响。价值工程在兴畲高速公路线位优化中的应用使我们了解到通过价值工程分析,针对不同工程的实际情况,可以做到既提高工程功能(工期、质量、性能等),同时又降低成本。