價(jià)值工程分析在孤石移動(dòng)破碎工程中的應(yīng)用★

解世林 徐文遠(yuǎn) 肖 陽(yáng)

(1.東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040；2.中國(guó)建筑第八工程局西南分公司，四川 成都 601141； 3.黑龍江省高速公路建設(shè)局，黑龍江 哈爾濱 150036)

0 引言

黑龍江省三莫公路亞雪合同段改擴(kuò)建工程中，由于待改建的舊道路狹長(zhǎng)且沿途地勢(shì)環(huán)境惡劣。在石料的運(yùn)輸和舊路面擴(kuò)建中，挖方廢料的堆放和處理成為制約三莫公路舊道路改擴(kuò)建工程的一大難題。通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)道路兩旁存在的孤石進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，孤石的強(qiáng)度符合道路建設(shè)中基層碎石的技術(shù)要求。如何通過(guò)移動(dòng)破碎解決碎石的補(bǔ)給不足、挖方中巨大孤石的處理方法以及不影響周圍生態(tài)環(huán)境的同時(shí)保證工期內(nèi)建設(shè)工作有序的開(kāi)展等問(wèn)題，需要制定一套科學(xué)且有效的移動(dòng)破碎施工方案。為了解決上述問(wèn)題，通過(guò)運(yùn)用價(jià)值工程分析對(duì)移動(dòng)破碎工藝以及工藝機(jī)械進(jìn)行比選分析，可以為山區(qū)類似公路修建制定科學(xué)的工藝方案提供科學(xué)依據(jù)。

1 價(jià)值工程評(píng)價(jià)的基本原理對(duì)工程建設(shè)的啟示

價(jià)值工程(Value Engineering簡(jiǎn)稱VE)是通過(guò)對(duì)組織內(nèi)各項(xiàng)活動(dòng)的功能分析，要求在項(xiàng)目的壽命周期內(nèi)以最低的消費(fèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目所需的必要功能[1]。價(jià)值工程的目的在于以最小成本創(chuàng)造最高的價(jià)值，同時(shí)具備現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目所需的必要功能，從諸多方面亦可以提高建筑產(chǎn)品的功能水平[2-4]。因此價(jià)值工程探討的是價(jià)值、功能以及成本三者之間的關(guān)系[5,6]，可以用式(1)表示:

V=F/C

(1)

其中，V為研究對(duì)象的價(jià)值指數(shù);F為研究對(duì)象的功能指數(shù);C為研究對(duì)象的成本指數(shù),即全壽命周期成本指數(shù)[2]。

2 價(jià)值工程在孤石移動(dòng)破碎工藝中的應(yīng)用分析及方法研究

2.1 價(jià)值工程在孤石移動(dòng)破碎工藝中的應(yīng)用分析

2.1.1三莫公路亞雪合同段改擴(kuò)建工程中存在的問(wèn)題和難點(diǎn)

三莫公路亞雪合同段改擴(kuò)建中按照施工經(jīng)驗(yàn)基層碎石一般是通過(guò)料場(chǎng)采購(gòu)獲得，但由于亞雪合同段舊的道路沿途100多千米道路狹窄只能滿足基本的施工面需要，并且施工道路中50 km左右沒(méi)有平交道口，沒(méi)有材料運(yùn)輸通道，并且挖掘出的大量孤石不僅占用了施工空間而且對(duì)周圍環(huán)境美觀造成影響。為了在規(guī)定工期內(nèi)完成道路改擴(kuò)建工程目標(biāo)，在保證施工質(zhì)量和投資目標(biāo)內(nèi)，碎石的供應(yīng)成為整個(gè)施工過(guò)程中的難點(diǎn)。

2.1.2孤石的性能分析

為了解決基層碎石補(bǔ)給不足的首要問(wèn)題，孤石成為亞雪合同段施工中最為便利獲取的石料，通過(guò)對(duì)料場(chǎng)采購(gòu)的碎石以及初步破碎后獲得的孤石碎石進(jìn)行壓碎指標(biāo)試驗(yàn)，獲得表1。

表1 碎石壓碎值

通過(guò)對(duì)9.5～19.0尺寸下碎石壓碎值的對(duì)比，料場(chǎng)生產(chǎn)的碎石和移動(dòng)破碎生產(chǎn)出的碎石有顯著的不同。移動(dòng)破碎生產(chǎn)的碎石壓碎指標(biāo)的平均值要大5%左右，說(shuō)明路邊遺留的孤石強(qiáng)度不如山上開(kāi)采的碎石強(qiáng)度大。

根據(jù)壓碎值顯示，料場(chǎng)生產(chǎn)屬于二類碎石，而移動(dòng)破碎生產(chǎn)屬于三類碎石。但移動(dòng)破碎生產(chǎn)的石料壓碎指標(biāo)小于30%，滿足作為基礎(chǔ)碎石強(qiáng)度需要，可以作為碎石補(bǔ)給原材料進(jìn)行破碎。

2.2 價(jià)值工程應(yīng)用于移動(dòng)破碎施工的方法研究

2.2.1確定移動(dòng)破碎施工工藝的功能系數(shù)

將價(jià)值工程引入移動(dòng)破碎施工工藝方案中，首先需要利用AHP方法對(duì)工藝方案中各目標(biāo)因素之間的影響進(jìn)行定量分析，確定同一層次中不同因素對(duì)上一層次因素影響的相對(duì)權(quán)重。對(duì)各影響因素進(jìn)行兩兩比較，并利用表2 saaty的1-9級(jí)標(biāo)度法賦值，對(duì)同一層次同時(shí)影響上一層次同一因素的不同下層因素建立判斷矩陣，并依次構(gòu)建不同相鄰層次的判斷矩陣。

在構(gòu)建判斷矩陣后，通過(guò)計(jì)算各判斷矩陣的各因素最大特征根及其相應(yīng)的特征向量，并對(duì)特征向量做歸一化處理，確定各層次因素重要性排序的權(quán)重向量。特征向量歸一化方程如下：

(2)

為了驗(yàn)證所求權(quán)重的合理性，需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，首先需要計(jì)算矩陣的最大特征值為：

(3)

其中，A為判斷矩陣;W為權(quán)重向量;(AW)i為向量的第i個(gè)分量;n為判斷矩陣的階數(shù)。

然后進(jìn)行一致性指標(biāo)計(jì)算如下:

(4)

(5)

其中,CR<0.1,表示判斷矩陣可以接受，否則認(rèn)為矩陣不符合一致性[7]。RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo),其取值可以通過(guò)表2獲得。

表2 saaty法賦值

假設(shè)某一層次中有m個(gè)影響因素,它們關(guān)于系統(tǒng)的總體重要度為a1,a2,…,am。下一層次有n個(gè)影響因素,它們關(guān)于ai的相對(duì)重要度為b1i,b2i,…,bni,則下一層次的影響因素bj的綜合權(quán)重[8]為:

(6)

2.2.2確定移動(dòng)破碎施工工藝的成本系數(shù)以及價(jià)值系數(shù)

成本系數(shù)矩陣由各方案施工總成本組成，各方案成本系數(shù)為Ci=Ci/∑Cj。然后通過(guò)功能系數(shù)與成本系數(shù)相比較獲得價(jià)值系數(shù)，再進(jìn)行比較。通過(guò)比較獲得各施工方案之間的價(jià)值關(guān)系，選擇價(jià)值系數(shù)最大的方案作為最適宜生產(chǎn)工藝方案[9]。

3 案例分析

3.1 工程概況

黑龍江三莫公路亞雪合同段改擴(kuò)建工程該路段一共需補(bǔ)充碎石產(chǎn)品8 680 m3。其中三種施工工藝方案的施工成本見(jiàn)表3。

表3 施工成本

3.2 移動(dòng)破碎施工工藝方案評(píng)價(jià)

通過(guò)上表可明顯得到方案2與方案1和方案3相比較總造價(jià)最少，但方案的比選，應(yīng)進(jìn)行綜合比較。通過(guò)對(duì)施工方案的進(jìn)一步比較，應(yīng)對(duì)施工方案的技術(shù)要求、施工要求、環(huán)保要求以及經(jīng)濟(jì)要求四方面進(jìn)行施工工藝價(jià)值工程評(píng)價(jià)分析[10,11]。

3.2.1功能分析

1)評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過(guò)對(duì)工藝方案的成本比較不能確定方案功能之間的關(guān)系，功能評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)從施工方案的技術(shù)要求、施工要求、環(huán)保要求以及經(jīng)濟(jì)要求四方面進(jìn)行分析比較得到相應(yīng)的功能系數(shù)。

2)建立評(píng)價(jià)模型。按照建模方法建立評(píng)價(jià)模型如圖1所示，并按順序求出相應(yīng)的單排排序，層次總排序以及一致性檢驗(yàn)。通過(guò)咨詢專家組，對(duì)上述模式各層次進(jìn)行打分，并進(jìn)行兩兩比較，并利用表2 saaty的1-9級(jí)標(biāo)度法賦值，可以得到指標(biāo)的兩兩比較結(jié)果，見(jiàn)表4～表8。

表4 判斷矩陣A-B方根的計(jì)算

W(1)=(0.526 3,0.086 8,0.183 6,0.203 2)T。

表5 判斷矩陣B1-C方根的計(jì)算

W(2)=(0.116 8,0.199 7,0.683 3)T。

表6 判斷矩陣B2-C方根的計(jì)算

W(3)=(0.279 7,0.626 7,0.093 6)T。

表7 判斷矩陣B3-C方根的計(jì)算

W(4)=(0.637 0，0.258 3，0.104 7)T。

表8 判斷矩陣B4-C方根的計(jì)算

W(5)=(0.270 6，0.644 2，0.085 2)T。

3)求出各方案相應(yīng)的功能系數(shù)。

自上而下的求出各層要素關(guān)于系統(tǒng)的總體綜合重要度，及各方案功能性系數(shù)F為：

(7)

方案3的功能性系數(shù)為0.404 3，相較其他方案能夠較好的滿足工程需要。

3.2.2計(jì)算移動(dòng)破碎施工工藝方案的成本系數(shù)及價(jià)值系數(shù)

根據(jù)公式Ci=Ci/∑Cj，成本系數(shù)Ci為：

Ci=(0.365 3,0.285 0,0.349 7)

(8)

由上述計(jì)算可以明顯看出，方案1成本最大，方案2成本為最小。根據(jù)式(1)，各方案價(jià)值系數(shù)Vi為：

Vi=(0.754,1.185 2,1.156 1)

(9)

即V2>V3>V1，雖然方案3的功能性最大，但綜合造價(jià)與對(duì)施工適宜性相比較，方案2相較方案1與方案3更能滿足整個(gè)工程的需要。

3.3 移動(dòng)破碎工藝方案的優(yōu)勢(shì)

方案的經(jīng)濟(jì)比較。采用預(yù)破碎方法+鄂式破碎施工工藝方案與傳統(tǒng)料場(chǎng)采購(gòu)方案在三莫公路亞雪合同段中，方案的施工成本如表9所示。

由于地理?xiàng)l件的限制，距離最近的石場(chǎng)距離大于70 km，其次由于三莫公路亞雪合同段舊路狹長(zhǎng)且路寬有限，施工時(shí)沒(méi)有材料運(yùn)輸通道。單一的通過(guò)采購(gòu)運(yùn)送碎石不僅增加施工成本也造成工期拖延，碎石的采購(gòu)價(jià)格在2元/m3左右，運(yùn)輸費(fèi)用大約為1元/km，碎石運(yùn)送至移動(dòng)破碎驗(yàn)證路段平均距離為80 km，則石料成本如表10所示。

通過(guò)上述兩個(gè)表格的方案經(jīng)濟(jì)比較，在三莫公路亞雪合同段的特殊條件下，在采用單一的料場(chǎng)采購(gòu)碎石的方式下提供改擴(kuò)建工程所需碎石，不僅延長(zhǎng)了施工時(shí)間，也增加了施工成本。在保證健康施工的前提下，方案2的綜合評(píng)價(jià)相對(duì)于功能系數(shù)高于本身的方案3，更適應(yīng)于實(shí)際工程的需要，投資成本為538 274元，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單一采購(gòu)成本711 760元的料場(chǎng)碎石采購(gòu)方法。因此采用移動(dòng)破碎施工方案2更符合預(yù)期目標(biāo)，其價(jià)值系數(shù)大于1，對(duì)方案進(jìn)行更加優(yōu)化管理，在三莫公路亞雪合同段改擴(kuò)建施工中更為有效的發(fā)揮此方案的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

價(jià)值工程分析方法可以應(yīng)用到移動(dòng)破碎施工工藝方案的評(píng)價(jià)中，對(duì)施工方案的制定具有重要的參考與優(yōu)化作用。本文對(duì)施工中三個(gè)方案進(jìn)行了價(jià)值工程分析，確定了評(píng)價(jià)指標(biāo)，計(jì)算了相應(yīng)的價(jià)值系數(shù)并得到了V2>V3>V1，選定最優(yōu)的材料供應(yīng)方案。通過(guò)進(jìn)行驗(yàn)證性施工，移動(dòng)破碎施工能夠滿足施工需求的同時(shí)在驗(yàn)證路段施工成本一項(xiàng)上節(jié)約了近18萬(wàn)元。在三莫公路亞雪合同段施工中使用移動(dòng)破碎施工，孤石作為破碎母料被利用使得原先堆積道路兩側(cè)的大量孤石得到妥善處理，確保工期內(nèi)完成施工任務(wù)的同時(shí)使得沿途公路環(huán)境得到改善，在一定程度上移動(dòng)破碎施工方案有重要社會(huì)意義。同時(shí)將價(jià)值工程引入后的移動(dòng)破碎施工方案不僅有效的幫助黑龍江省三莫公路亞雪合同段處理了施工難題，也可以作為移動(dòng)破碎施工經(jīng)驗(yàn)借鑒到其他類似道路工程施工中去。