高速鐵路40 m簡支箱梁運架分離方案工程造價研究

黃玉剛

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢430063)

近年來，我國高鐵項目建設(shè)已步入智慧化、信息化時代，自主創(chuàng)新能力不斷增強(qiáng)。雙線整孔簡支箱梁建造跨度不斷刷新紀(jì)錄，智慧梁場成為新的標(biāo)桿。重點建設(shè)項目的實施也給我國大型工裝設(shè)備的研制帶來機(jī)遇，1 000 t 級滿足20～40 m雙線整孔簡支箱梁制架需求的搬梁機(jī)、運梁車、架橋機(jī)等重裝設(shè)備應(yīng)運而生。40 m 箱梁大面積推廣應(yīng)用的實踐證明，社會效益明顯，可以替代短跨連續(xù)梁型，對跨越公路、河道、既有鐵路等建筑物有了新的選擇方案；與32 m 箱梁比較，縮短架梁工期，綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)水平基本持平。40 m 跨簡支箱梁從試制到全面推廣，凝聚科研和工程技術(shù)人員的心血與智慧。曹鳳潔等[1?2]分別就高速鐵路40 m 混凝土箱梁預(yù)制關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制箱梁施工技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行了總結(jié)；葉陽升等[3?4]分別就高速鐵路跨度40 m 預(yù)制簡支箱梁建造技術(shù)、高速鐵路跨度40 m 與32 m 簡支箱梁建造技術(shù)對比等進(jìn)行全面深入研究；郭吉祥[5]對1 000 t輪胎式搬梁機(jī)設(shè)計及有限元的分析，從理論依據(jù)到現(xiàn)場實操論證其設(shè)備的工效穩(wěn)定；唐婭玲等[6]介紹了高速鐵路1 000 t/40 m過隧運梁車車體結(jié)構(gòu)設(shè)計；舒建平[7]介紹了1 000 t 級高速鐵路簡支槽型梁運架裝備研制；盛寶安等[8]對40 m跨1 000 t簡支箱梁架橋機(jī)的機(jī)械性能進(jìn)行了分析；余多多[9]介紹了40 m高速鐵路預(yù)制箱梁鋼筋吊具構(gòu)造及設(shè)計；楊心怡等[10]對高速鐵路40 m 簡支箱梁截面關(guān)鍵尺寸設(shè)計進(jìn)行研究；李世龍等[11]介紹了鄭濟(jì)高鐵40 m 簡支箱梁制運架施工設(shè)備的配置與選型。因此，在40 m 箱梁建造技術(shù)成熟、運架工裝設(shè)備運行工況穩(wěn)定的當(dāng)下，有條件、有必要對40 m 箱梁預(yù)制、運輸、架設(shè)等缺項定額進(jìn)行深入研究，以期為40 m 與32 m 箱梁設(shè)計方案經(jīng)濟(jì)比較提供造價參考依據(jù)。目前使用的《鐵路工程預(yù)算定額第二冊橋涵工程》[12]，沒有40 m 雙線整孔箱梁的預(yù)制、運輸、架設(shè)等子目，需要按照工程造價行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以單價分析形式補(bǔ)充缺項定額子目，滿足概算編制精度要求。

1 40 m 箱梁預(yù)制、運輸、架設(shè)等單價分析

本文遵循國家鐵路局國鐵科法〔2014〕31 號文發(fā)布的《鐵路工程造價標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》有關(guān)要求[13]，以現(xiàn)行《鐵路基本建設(shè)工程設(shè)計概(預(yù))算編制辦法》[14]《鐵路基本建設(shè)工程設(shè)計概(預(yù))算費用定額》[15]《鐵路工程基本定額》[16]《鐵路工程施工機(jī)具臺班費用定額》[17]《鐵路工程材料基期價格》[18]《鐵路工程預(yù)算定額第二冊橋涵工程》《鐵路工程預(yù)算定額第一冊路基工程》[19]等為依據(jù)，就缺項定額子目的補(bǔ)充分析思路進(jìn)行論述。

1.1 40 m箱梁制梁工效

時速350 km 無砟軌道40 m 簡支箱梁，長40.6 m，跨度為39.3 m，梁高3.235 m，腹板厚0.36 m，混凝土用量為370.86 m3，梁重約925 t。

40 m 箱梁的制梁工藝實現(xiàn)了數(shù)控、機(jī)電一體、自動和信息化：鋼筋采用數(shù)控設(shè)備加工；內(nèi)模為自驅(qū)式液壓鋼模板；箱梁鋼筋預(yù)扎自動升降內(nèi)架；養(yǎng)護(hù)自控化；梁體錨固體系采用自錨式拉絲體系，張拉設(shè)備一鍵啟動操作實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉、持荷、錨固全過程自動控制等；梁場實現(xiàn)信息化平臺管理。從已經(jīng)大面積推廣40 m 箱梁的鐵路項目建設(shè)實施情況統(tǒng)計分析，40 m 單榀箱梁預(yù)制周期約為4 d，綜合考慮到全國區(qū)域性差異，40 m 與32 m 單榀箱梁預(yù)制成型周期(即工效)可按等同考慮。見表1。

表1 40 m單榀箱梁成型周期表Table 1 Forming cycle table of 40 m single-thrust box girder

1.2 40 m 箱梁運架工效

40 m 箱梁運架設(shè)備為1 000 t 級，跨墩龍門吊為2×500 t 級。1 000 t 運梁車，橋上裝梁1 h，重載時速3 km，空載時速5 km；1 000 t 架橋機(jī)架設(shè)1榀箱梁約6 h(不含制作灌漿等強(qiáng))。運架梁工效與900 t 級運架設(shè)備工效一致，即1 000 t 級運架補(bǔ)充單價分析可參考現(xiàn)行橋梁定額中900 t 級的人工、機(jī)械臺班消耗量。

1.3 40 m 箱梁運架機(jī)具臺班補(bǔ)充費用單價

根據(jù)《鐵路工程造價標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》規(guī)定，調(diào)查收集1 000 t 級架橋機(jī)、運梁車、搬梁機(jī)和2×500 t 輪軌式提梁機(jī)等設(shè)備到工地除稅價格、主要技術(shù)參數(shù)(總功率)資料；參照《鐵路工程施工機(jī)具臺班費用定額》殘值率、檢修、維護(hù)等系數(shù)和耐用總臺班(1 800)；為避免運梁車司機(jī)疲勞駕駛(連續(xù)工作不得超過2 h)，箱梁運梁車臺班按2 名司機(jī)配置；由于目前高鐵建設(shè)項目仍然以32 m 箱梁為主，40 m 箱梁在梁場的預(yù)制數(shù)量一般不超過400榀，暫按3 個梁場攤銷1 000 t 級架橋機(jī)、運梁車、搬梁機(jī)和2×500 t 輪軌式提梁機(jī)等設(shè)備費用，即耐用總臺班取1 200。本文40 m 箱梁制、運、架機(jī)具耐用總臺班量分別按1 800，1 200進(jìn)行分析。分析結(jié)果見表2。

表2 機(jī)具臺班費用補(bǔ)充單價Table 2 Supplementary unit price of equipment and shift fees

1.4 40 m 箱梁制、運、架補(bǔ)充單價分析

40 m 箱梁預(yù)制鋼模板投入量：底側(cè)模148 t，內(nèi)端模99 t，共計247 t。根據(jù)《鐵路工程基本定額》規(guī)定，定型鋼模板用于預(yù)制梁時按75次攤銷；40 m 箱梁混凝土用量370.86 m3，則每10 m3混凝土需攤銷定型鋼模板88.803 kg。

40 m箱梁搬(提)梁、運架等補(bǔ)充單價分析，按現(xiàn)行橋涵定額中32 m 箱梁的相關(guān)定額子目，只需將搬(提)梁、運架設(shè)備900 t級臺班費用定額抽換為1 000 t級補(bǔ)充臺班單價，臺班消耗量維持不變。分析結(jié)果見表3。

表3 40 m箱梁預(yù)制、運架補(bǔ)充單價分析Table 3 Construction unit price of 40 m box girder prefabrication,transportation and erection

2 40 m與32 m箱梁綜合造價比較

2.1 40 m與32 m箱梁單榀預(yù)制主要工程數(shù)量

本文列舉我國南方某新建高鐵項目，將某特大橋選取一段32 m箱梁型再按40 m箱梁型設(shè)計(以下簡稱“梁跨變化段”)，采用的梁圖及單榀預(yù)制主要工程數(shù)量，見表4。

表4 32 m與40 m整孔雙線簡支箱梁單榀預(yù)制主要工程數(shù)量Table 4 Main project quantity of single-head prefabrication of 32 m and 40 m double-line simply supported box girder

2.2 40 m與32 m箱梁設(shè)計方案主要工程量

“梁跨變化段”地質(zhì)情況為7 度地震區(qū)域，基本地震動峰值加速度0.1g，基本地震動反應(yīng)譜特征周期0.65 s；橋段設(shè)計墩高8.0 m；橋跨方案：26孔32 m箱梁方案和21孔40 m 箱梁方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比選；橋梁結(jié)構(gòu)增加了結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)[20]1.5 方案。設(shè)計工程數(shù)量見表5。

表5 ××特大橋跨設(shè)計方案主要工程數(shù)量Table 5 Number of major projects of the××super large bridge design scheme

2.3 40 m與32 m箱梁設(shè)計方案經(jīng)濟(jì)比較

根據(jù)現(xiàn)行《鐵路基本建設(shè)工程設(shè)計概(預(yù))算編制辦法》鐵路基本建設(shè)工程設(shè)計概(預(yù))算費用定額》《鐵路工程材料基期價格》《鐵路工程預(yù)算定額第二冊橋涵工程》鐵路工程預(yù)算定額第一冊路基工程》等造價標(biāo)準(zhǔn)，以及本文前述的1 000 t級補(bǔ)充機(jī)具臺班和40 m 箱梁制、運、架補(bǔ)充單價分析，采用設(shè)計工程數(shù)量，編制完成32 和40 m 箱梁2類方案的概算。40 m箱梁方案，設(shè)計考慮了結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.5 時的工程數(shù)量，工經(jīng)專業(yè)從造價標(biāo)準(zhǔn)角度考慮了1 000 t 級大型工裝機(jī)具耐用總臺班取1 200 時的投資?？紤]方案經(jīng)濟(jì)比較的可比性要素，概算編制未計入搬(提)梁機(jī)、運梁車、架橋機(jī)等安裝、調(diào)試及拆除費用。經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果，見表6。

從表6看出，就本例而言，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.1 時，40 m 箱梁造價比32 m 箱梁要經(jīng)濟(jì)；當(dāng)40m 箱梁結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.5 時，32 m 箱梁造價比40 m箱梁要經(jīng)濟(jì)。

2.4 40 m 與32 m 箱梁設(shè)計方案主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

將表6 按照延長米指標(biāo)進(jìn)行歸類，得出32 m與40 m箱梁方案主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，見表7。

表6 高鐵40 m與32 m簡支箱梁方案經(jīng)濟(jì)比較Table 6 Economic comparison of 40 m and 32 m simply supported box girder schemes for high-speed railway

就本例而言，從表7可以看出，40 m箱梁方案較之于32 m 箱梁方案，梁場及安全生產(chǎn)費總指標(biāo)是經(jīng)濟(jì)的，降低投資約17.1%；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)一致時(1.1)，下部工程總指標(biāo)經(jīng)濟(jì)，主要是40 m 箱梁方案墩身個數(shù)減少；而40 m 箱梁方案結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.5 時，下部工程總指標(biāo)不經(jīng)濟(jì)，主要是40 m 箱梁方案雖然墩身個數(shù)減少，但單個墩身的體積和樁基數(shù)量增加了；32 m 箱梁和40 m 箱梁其橋墩所處位置的地質(zhì)情況，不完全是一致，導(dǎo)致基礎(chǔ)工程費用的差異性不確定；附屬及輔助設(shè)施，變數(shù)大，與橋墩位置的地貌狀況(如有無水塘)關(guān)聯(lián)度密切，40 m 箱梁方案投資增大并不能定性說明問題。

表7 高鐵40 m與32 m簡支箱梁方案主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較Table 7 Comparison of main economic indicators of 40 m and 32 m simply supported box girder for high-speed railway

3 結(jié)論

1) 1 000 t 級大型工裝設(shè)備的工效與900 t 級大型工裝設(shè)備的工效一致，40 m 箱梁預(yù)制周期與32 m箱梁預(yù)制周期達(dá)到同等水平。

2) 造價標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計方案經(jīng)濟(jì)比較的基礎(chǔ)和依據(jù)。所謂同精度比較，定額體系中缺項子目需要按照“管理辦法”、同一輪定額制定的原則方法，通過測定定額數(shù)據(jù)并選擇平均水平值，補(bǔ)充單價分析。

3) 鐵路建設(shè)機(jī)械化程度的提高與大型工裝設(shè)備的不斷升級密不可分，但也勢必加重施工企業(yè)的投入。合理確定造價標(biāo)準(zhǔn)，是雙贏的必要途徑。

4) 設(shè)計方案比較，不宜以理想化數(shù)據(jù)作為研究模型。

5) 方案比較得出的結(jié)論，應(yīng)以全要素工程內(nèi)容做綜合經(jīng)濟(jì)分析。即經(jīng)濟(jì)比較，需要邊界或前提條件，概念化的分析結(jié)論可能會誤導(dǎo)投資決策。