鋼板組合梁橋預(yù)算定額幅度差系數(shù)研究

陳 霄，侯 波，胡 雷，劉永健，史小麗，陸力偉

(1. 長安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安 710064； 2. 陜西省交通運(yùn)輸工程造價(jià)事務(wù)中心，陜西西安 710075)

0 引 言

鋼板組合梁橋是公路中小跨徑橋梁中的代表性橋梁[1]，其力學(xué)性能研究已經(jīng)較為成熟[2]；針對其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性方面的研究仍主要圍繞材料消耗量這一單一指標(biāo)，實(shí)際施工過程中的人工、材料以及機(jī)械等消耗量作為不同橋型之間技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性差異的具體體現(xiàn)，是其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性研究的重點(diǎn)與基礎(chǔ)。此外，定額作為節(jié)約社會勞動和提高生產(chǎn)效率的工具，對于基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)的決策與管理有著重要的作用[3]。因此，展開鋼板組合梁橋預(yù)算定額編制研究既能為相關(guān)工程提供計(jì)價(jià)依據(jù)，進(jìn)一步推廣該種橋型，也能為后續(xù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析提供研究基礎(chǔ)。鋼板組合梁橋預(yù)算定額涉及鋼或混凝土結(jié)構(gòu)的加工制作、涂裝、運(yùn)輸、安裝、探傷等施工全過程，本文主要以鋼板組合梁橋鋼主梁加工制作為例，說明預(yù)算定額的編制過程。預(yù)算定額編制的難點(diǎn)及其精度的控制在于幅度差系數(shù)的確定，因此本文的研究將側(cè)重于幅度差系數(shù)的確定方法。

1 預(yù)算定額基本信息確定

為科學(xué)合理地展開消耗量的測定，應(yīng)對所測定的工程項(xiàng)目進(jìn)行詳實(shí)地了解。參考文獻(xiàn)[4]～[10]的研究成果，并利用工作分解結(jié)構(gòu)(Work Breakdown Structure，WBS)分析法，將加工制作工序進(jìn)行劃分，如圖1所示。此外，加工制作預(yù)算定額還涉及定額單位、定額子目以及工程內(nèi)容的確定。施工定額的單位一般按工序或工作過程來確定；預(yù)算定額的計(jì)量單位應(yīng)與相應(yīng)工程項(xiàng)目內(nèi)容相適應(yīng)，便于計(jì)算工程量，以能反映分項(xiàng)工程最終產(chǎn)品形態(tài)和實(shí)物量、使用方便等為原則[11]，一般按照分部分項(xiàng)工程的形體和結(jié)構(gòu)特征及其變化來確定。相較于傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)在加工制作時(shí)經(jīng)歷了從液態(tài)到固態(tài)的變化過程，鋼材在加工時(shí)形態(tài)固定、尺寸精確且全過程可追溯，因此確定加工制作預(yù)算定額的單位為噸。將施工定額的單位用于預(yù)算定額，減小了施工定額單位轉(zhuǎn)換為預(yù)算定額單位時(shí)的工作量。定額子目以及工程內(nèi)容參考相似定額與依托工程基本信息進(jìn)行確定。依據(jù)中國建筑工程領(lǐng)域已有鋼結(jié)構(gòu)加工制作預(yù)算定額，將定額子目劃分的主要因素確定為節(jié)段質(zhì)量，并根據(jù)依托工程的節(jié)段劃分方式確定編制定額的具體子目。

圖1 鋼板組合梁橋鋼主梁加工制作流程Fig.1 Processing and Manufacturing Flow of Steel Beam of Steel Plate Composite Beam Bridge

2 施工定額測定與編制

施工定額是建筑安裝工人在合理的勞動組織下或工人小組在正常的施工條件下，為完成單位合格產(chǎn)品所需勞動、機(jī)械、材料消耗的數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)。施工定額可以反映企業(yè)的施工水平、裝備水平和管理水平，是考核建筑安裝企業(yè)勞動生產(chǎn)率水平、管理水平的標(biāo)尺和確定工程成本及投標(biāo)報(bào)價(jià)的依據(jù)，也是編制預(yù)算定額的基礎(chǔ)[3,12]。

根據(jù)《公路工程施工定額測定與編制規(guī)程》(JTG/T 3811—2020)[13]第3.4節(jié)的規(guī)定并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，制訂了預(yù)算定額編制的基本思路：選用技術(shù)測定法進(jìn)行現(xiàn)場測定，并選用比較類推法分析研究中國已有相關(guān)定額作為技術(shù)測定法的對照。下面簡要介紹現(xiàn)場技術(shù)測定的工作流程。

為保證測定工作符合預(yù)算定額編制的基本原則，制訂現(xiàn)場測定的工作步驟，如圖2所示。按照施工定額的平均先進(jìn)原則，選擇可供調(diào)研的四川省天府新區(qū)的A鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)、陜西省三原縣的B鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)、陜西省武功縣的C鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)以及廣東省惠州市的D鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)；排除了使用機(jī)器人工作站、全自動機(jī)械等處于行業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平的D企業(yè)，重點(diǎn)針對A、B、C三家企業(yè)進(jìn)行了現(xiàn)場技術(shù)測定。使用《公路工程施工定額測定與編制規(guī)程》附錄中表A.1.5.1、A.1.5.2測定人工、材料、機(jī)械的消耗時(shí)間、工程量，以及對現(xiàn)場工作人員的工作水平評分等信息，并保證每一工序的消耗量現(xiàn)場測定次數(shù)滿足精度要求。

圖2 技術(shù)測定法工作流程Fig.2 Work Flow of Technical Determination Method

3 預(yù)算定額編制幅度差系數(shù)

3.1 幅度差系數(shù)定義

將施工定額綜合為預(yù)算定額時(shí)，考慮到一些瑣碎的工作難以一一計(jì)算，而且在施工中可能出現(xiàn)一些事先無法估計(jì)的工作以及影響效率的各種因素，因此人工工日和機(jī)械臺班數(shù)應(yīng)以施工定額綜合后的數(shù)量增加一定的百分?jǐn)?shù)，增加的幅度與原數(shù)之比即為幅度差。現(xiàn)有幅度差、幅度差率以及幅度差系數(shù)3種不同的表述方式來量化施工定額綜合為預(yù)算定額時(shí)增加的數(shù)量，計(jì)算方法見式(1)～(3)。公路工程預(yù)算定額編制時(shí)采用幅度差系數(shù)這一形式[2,9]。

A=B-C

(1)

R=A/C

(2)

F=1+R

(3)

式中：A為幅度差；B為預(yù)算定額值；C為施工定額值；R為幅度差率；F為幅度差系數(shù)。

文獻(xiàn)[14]針對港珠澳大橋鋼結(jié)構(gòu)部分加工制作預(yù)算定額展開了研究，但對幅度差系數(shù)并未做進(jìn)一步的研究。文獻(xiàn)[3]、[12]、[15]、[16]通過層次分析法分析了路基工程、路面工程、橋涵工程等不同工程類別之間的相對權(quán)重，并與已有經(jīng)驗(yàn)系數(shù)對比，得到了不同類別工程的幅度差系數(shù)。以鋼板組合梁橋預(yù)算定額編制過程為例，僅該種橋型在加工制作、涂裝、運(yùn)輸、探傷與安裝等過程的工作條件以及施工組織水平具有較大差異，不同橋型之間的差異應(yīng)更大，故籠統(tǒng)地確定橋梁工程這一大類別下的幅度差系數(shù)在具體項(xiàng)目中缺乏一定的可操作性。因此，本文在前人研究的理論基礎(chǔ)上，開發(fā)出一套針對鋼板組合梁橋加工制作幅度差系數(shù)的計(jì)算模型。

3.2 幅度差系數(shù)取值范圍

《公路工程預(yù)算定額》(JTG/T 3832—2018)[17]中人工幅度差系數(shù)涉及了8項(xiàng)影響因素，機(jī)械幅度差系數(shù)共涉及了9項(xiàng)影響因素，如表1所示。

表1 人工及機(jī)械幅度差系數(shù)影響因素Table 1 Influence Factors of Manual and Mechanical Amplitude Difference Coefficient

本文以機(jī)械幅度差系數(shù)為例，說明幅度差系數(shù)的計(jì)算過程。依據(jù)鋼板組合梁橋加工制作的工藝特點(diǎn)以及現(xiàn)場調(diào)研的情況，分析各理論影響因素對幅度差系數(shù)影響程度的大小，按照強(qiáng)、較強(qiáng)、中等、較弱、弱5個(gè)等級劃分。

中國鋼板組合梁橋加工制作預(yù)算定額幅度差系數(shù)的相關(guān)研究暫未見報(bào)道。通過調(diào)研國內(nèi)外文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)美國工程管理界使用的效率系數(shù)(Efficiency Factor)在定義上與幅度差系數(shù)相似，可作為確定幅度差系數(shù)的依據(jù)。文獻(xiàn)[18]列舉了式(4)及式(5)用以計(jì)算完成一定生產(chǎn)量所需的工作時(shí)間。

(4)

(5)

式中：t為工作時(shí)間；M為生產(chǎn)量；e為生產(chǎn)率；Me為每循環(huán)生產(chǎn)量；Hp為每小時(shí)有效生產(chǎn)時(shí)間；EM為效率系數(shù)；H為每循環(huán)時(shí)間。

效率系數(shù)的取值與工作水平及管理水平有關(guān)，取值如表2所示。管理水平主要包括：①工人的技巧、訓(xùn)練與動機(jī)水平；②機(jī)械的型號、操作與養(yǎng)護(hù)水平；③作業(yè)面布置、監(jiān)管與合作性。

表2 效率系數(shù)取值Table 2 Values of Efficiency Coefficient

《公路工程定額原理與估價(jià)》定義了施工定額機(jī)械臺班產(chǎn)量定額的基本公式，其中機(jī)械臺班產(chǎn)量定額的計(jì)算方法見式(6)。

DC=dTKB

(6)

式中：DC為施工定額中機(jī)械臺班產(chǎn)量定額；d為小時(shí)生產(chǎn)率；T為一個(gè)工作班延續(xù)時(shí)間；KB為時(shí)間利用系數(shù)。

機(jī)械時(shí)間定額為產(chǎn)量定額的倒數(shù)，通過將其與式(4)、(5)對比，認(rèn)為文獻(xiàn)[18]定義下的預(yù)算定額機(jī)械臺班消耗量是施工定額機(jī)械時(shí)間定額與效率系數(shù)倒數(shù)的乘積。雖然效率系數(shù)最先出現(xiàn)的文獻(xiàn)時(shí)間久遠(yuǎn)，但文獻(xiàn)[19]中仍在使用，歷經(jīng)時(shí)間的考驗(yàn)。因此，認(rèn)為效率系數(shù)的倒數(shù)即為預(yù)算定額概念中的幅度差系數(shù)。為符合預(yù)算定額的平均原則，當(dāng)出現(xiàn)表2中工作水平與管理水平皆為優(yōu)或皆為差的評級時(shí)應(yīng)當(dāng)修正打分重新評級，由此得到幅度差系數(shù)極值構(gòu)成區(qū)間為[1.23,1.75]。

3.3 幅度差系數(shù)取值范圍驗(yàn)證

文獻(xiàn)[20]基于模糊層次分析法將養(yǎng)護(hù)工程與新建工程進(jìn)行比較，得出養(yǎng)護(hù)工程的人工幅度差系數(shù)較新建工程增加23%，即新建工程幅度差系數(shù)與養(yǎng)護(hù)工程幅度差系數(shù)之間的差異率為19%。

文獻(xiàn)[15]根據(jù)國內(nèi)各省區(qū)的養(yǎng)護(hù)工程預(yù)算定額及交通部征求意見稿的預(yù)算定額統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，得出養(yǎng)護(hù)工程幅度差系數(shù)極值構(gòu)成的區(qū)間為[1.31,1.51]。而本文分析計(jì)算得到的鋼板組合梁橋幅度差系數(shù)極值區(qū)間為[1.23,1.75]。作為新建工程，本文得到的幅度差系數(shù)區(qū)間與養(yǎng)護(hù)工程幅度差系數(shù)區(qū)間最大差異率為16%。考慮到鋼板組合梁橋與養(yǎng)護(hù)工程都具有作業(yè)連續(xù)、隱蔽性工程少的特點(diǎn)，因此16%的差異率是可以接受的，本文所取得的幅度差系數(shù)區(qū)間具有一定的合理性。

3.4 幅度差系數(shù)取值的確定

只需確定代表平均水平的企業(yè)在工作與管理水平方面的評價(jià)等級，即可確定預(yù)算定額幅度差系數(shù)的取值。首先根據(jù)工作水平與管理水平的定義[18]，將機(jī)械幅度差系數(shù)的9個(gè)影響因素進(jìn)行劃分，結(jié)果見表3。由此形成了幅度差系數(shù)在第一層次受工作/管理水平影響、在第二層次受具體影響因素影響的層次模型，如圖3所示。為定量分析它們之間的關(guān)系，選用層次分析法[21-25]進(jìn)行研究。層次分析法旨在解決層次模型中最低層相對于最高層的相對權(quán)重問題[21-22]，因此構(gòu)造判斷矩陣是層次分析法的基礎(chǔ)與重點(diǎn)，利用相對重要性評分法[23]得到的評分標(biāo)度見表4，構(gòu)造最高層與中間層、中間層和最低層之間的判斷矩陣，見表5。判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)利用AHP軟件完成，并最終利用AHP軟件計(jì)算得到影響因素層相對于幅度差系數(shù)層的相對權(quán)重，權(quán)重值見表3。

表3 機(jī)械幅度差系數(shù)的影響因素Table 3 Influencing Factors of Mechanical Amplitude Difference Coefficient

表4 相對重要性評分標(biāo)度Table 4 Relative Importance Scale

表5 管理水平判斷矩陣Table 5 Management Level Judgment Matrix

圖3 機(jī)械幅度差系數(shù)影響因素層次Fig.3 Hierarchy of Influencing Factors of Mechanical Amplitude Difference Coefficient

機(jī)械幅度差系數(shù)管理水平影響因素各權(quán)重向量(0.3,0.3,0.068,0.068,0.029,0.068)之和為0.833；機(jī)械幅度差工作水平影響因素各權(quán)重向量(0.017,0.016,0.043)之和為0.166。因此認(rèn)為機(jī)械幅度差系數(shù)中管理水平的影響因素比重較大，是改進(jìn)該工序的重要方向。

考慮到在實(shí)際評價(jià)當(dāng)中工作水平與管理水平是相對獨(dú)立的2個(gè)評價(jià)指標(biāo)，因此將工作水平與管理水平2個(gè)評價(jià)指標(biāo)下的影響因素權(quán)重等比例擴(kuò)大為和為1的向量進(jìn)行下一步評價(jià)。擴(kuò)大后的權(quán)重為管理水平影響因素權(quán)重向量(0.36,0.36,0.08,0.08,0.03,0.08)和工作水平影響因素權(quán)重向量(0.10,0.64,0.26)。參考《公路工程施工定額測定與編制規(guī)程》中測定對象工作水平評分表，按照劃分等級不變且每級總分不變的原則，將影響因素按照權(quán)重賦予分?jǐn)?shù)，重新設(shè)定評價(jià)方式，結(jié)果見表6、7。

表6 機(jī)械幅度差系數(shù)管理水平評價(jià)表Table 6 Evaluation Table for Management Level of Mechanical Amplitude Difference Coefficient

表7 機(jī)械幅度差系數(shù)工作水平評價(jià)表Table 7 Evaluation Table for Working Level of Mechanical Amplitude Difference Coefficient

最終得到鋼主梁加工制作管理水平評分為77，工作水平評分為68。因此認(rèn)為管理水平評級為良好，工作水平為一般，加工制作機(jī)械幅度差系數(shù)為1.45；同理，確定人工幅度差系數(shù)為1.33。確定了幅度差系數(shù)后即可在前文研究的基礎(chǔ)上確定預(yù)算定額的消耗量，最終完成預(yù)算定額的編制。

4 結(jié)語

(1)本文以鋼板組合梁橋鋼主梁加工制作為例，說明了鋼板組合梁橋預(yù)算定額的編制過程。

(2)引入美國工程管理界效率系數(shù)的概念，確定了鋼板組合梁橋預(yù)算定額幅度差系數(shù)極值區(qū)間為[1.23,1.75]，驗(yàn)證了該范圍的合理性。

(3)基于幅度差系數(shù)影響因素與實(shí)地技術(shù)測定經(jīng)驗(yàn)，針對具體工序的工作水平與管理水平進(jìn)行評價(jià)，確定了幅度差系數(shù)的計(jì)算模型，并確定了人工及機(jī)械幅度差系數(shù)分別為1.33及1.45。

(4)下一步可針對定額水平進(jìn)行研究，以驗(yàn)證編制定額水平的科學(xué)與合理性。