公路工程設計階段的造價控制研究

王平

（山東平安路橋工程咨詢有限公司，山東 煙臺 264000）

0 引言

在公路項目實施的全過程中，設計階段是影響工程造價的關鍵環(huán)節(jié)，影響程度占75%以上，所以必須加強設計階段的造價控制。公路工程設計單位要根據(jù)投資估算選擇設計方案，充分考慮擬建工程功能和成本因素，對設計方案進行優(yōu)化調(diào)整，以確保將工程造價控制在合理范圍內(nèi)，避免發(fā)生“三超”現(xiàn)象。

1 工程概況

某公路線路全長108.584km，采用雙向四車道建設標準，路基寬26m，設計時速為80km/h，汽車載荷等級為公路-Ⅰ級。本工程自東向西分為3個設計標段，平曲線最小半徑為450m，停車視距為110m，最大縱坡為3.5%，最短坡長為280m。全線挖方246.572 9萬m3，填 方594.072 7萬m3，利用土方182.652 6萬m3，借方411.420 0萬m3，棄方38.625 1萬m3。本工程全線概算為218 675.35萬元，3個設計標段的概算分別為179 861.16萬元、22 435.66萬元、16 378.53萬元，平均每公里造價2 196.55萬元。下文將對本工程設計階段采用的造價控制方法進行分析。

2 公路工程設計階段的造價控制

2.1 健全設計管理體系

本工程結(jié)合設計階段造價控制目標建立健全設計管理體系，確保設計階段充分考慮工程經(jīng)濟性要求，形成高質(zhì)量、高性價比的設計方案[1]。

2.1.1 實施設計招標

本工程采用公開招標的方式選擇優(yōu)秀的設計單位，要求設計單位出具的設計方案具備最佳技術經(jīng)濟效果。在選定設計單位后，業(yè)主與設計單位洽商設計收費，并在設計委托合同中列明收費辦法，引入激勵機制。具體如下：設計收費中增加投資節(jié)約獎勵、投資超支罰款約定，設計費=概算數(shù)額×基本費率+（概算數(shù)額-預算數(shù)額）×獎罰費率[2]。采用設計費激勵機制，能有效調(diào)動設計單位節(jié)省資金的積極性，激勵設計人員采取技術經(jīng)濟手段最大程度控制工程造價。

2.1.2 實施設計監(jiān)理制度

本工程在設計階段引入監(jiān)理制度，委托有資質(zhì)的造價咨詢機構提前介入工程實施前期階段，從工程造價控制角度出發(fā)監(jiān)管設計過程，確保設計方案充分考慮經(jīng)濟性指標，提高工程設計質(zhì)量，減少施工階段發(fā)生的設計變更事項[3]。

2.2 優(yōu)化路線設計

在本工程的東西段設計標段中，地形以平原為主，村鎮(zhèn)分布密集，為滿足當?shù)亟煌ㄐ枨?，需在公路沿線建設橋涵、通道。在此次線路設計中，路基填土高度較高，導致工程造價居高不下，因此設計方要優(yōu)化線路設計，比選出經(jīng)濟合理的最佳設計方案。

2.2.1 路基填土高度的影響因素

通過深入到擬建工程所在地進行調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，影響本設計標段路基填土高度的因素包括以下方面：現(xiàn)已建成路網(wǎng)結(jié)構；分離式立交、互通式立交跨線橋的凈空高度；通道凈空要求；縱面坡度、坡長；路基最小填土高度；跨線橋上跨與下穿方式。

2.2.2 線路設計方案比選

以東西段設計標段中某一路段的線路設計為例，共擬定3個設計方案。

（1）方案一：主線上跨設計方案

線路長3.0km，路基平均填土高度為3.62m，路基土石方378 402m3，路面65 635m2，橋梁長147m，設分離式立交2個、天橋0座、通道6座、涵洞7座，占地面積為223.1畝，建安費共6 917萬元。

（2）方案二：主線下穿設計方案

線路長3.0km，路基平均填土高度為1.85m，路基土石方2 148 612m3，路面67 868m2，橋梁長112m，設分離式立交2個、天橋6座、通道0座、涵洞7座，占地面積為195.96畝，建安費共7 022萬元。

（3）方案三：主線上跨與主線下穿結(jié)合方案

線路長3.0km，路基平均填土高度為2.65m，路基土石方243 609m3，路面66 434m2，橋梁長125m，設分離式立交2個、天橋2座、通道4座、涵洞7座，占地面積206.76畝，建安費6 626萬元。

經(jīng)過對3個設計方案進行對比分析，方案三通過合理搭配高低路基，使得工程造價最低，故選定方案三為最佳線路設計方案。

2.3 采用價值工程

本工程在設計方案比選時采用價值工程法，從經(jīng)濟合理性的角度分析論證設計方案，將設計概算作為工程造價控制依據(jù)。

2.3.1 設計方案

本工程部分路段分布濕陷性黃土，濕陷系數(shù)為0.015~0.058，在不良地質(zhì)路段的路基路面結(jié)構設計中，提出以下4個設計方案。

（1）方案一

路基路面結(jié)構為：AK-16中粒式瀝青混凝土上面層（4cm）+AC-20中粒式瀝青混凝土中面層（5cm）+AC-25粗粒式瀝青混凝土下層面（6cm）+水泥穩(wěn)定砂礫基層（30cm）+水泥石灰綜合穩(wěn)定砂礫土底基層（20cm）+天然砂礫地基（40cm，換填），預算工程直接費3.862億元。

（2）方案二

路基路面結(jié)構為：AK-16中粒式瀝青混凝土上面層（4cm）+AC-20中粒式瀝青混凝土中面層（5cm）+AC-25粗粒式瀝青混凝土下層面（6cm）+水泥穩(wěn)定砂礫基層（30cm）+水泥石灰綜合穩(wěn)定砂礫土底基層（18cm）+灰土地基（40cm，換填），預算工程直接費3.462億元。

（3）方案三

路基路面結(jié)構為：AK-16中粒式瀝青混凝土上面層（4cm）+AC-20中粒式瀝青混凝土中面層（5cm）+AC-25粗粒式瀝青混凝土下層面（6cm）+水泥二灰穩(wěn)定砂礫石基層（30cm）+水泥二灰穩(wěn)定土底基層（30cm），采用強夯法處理地基，預算工程直接費3.437億元。

（4）方案四

路基路面結(jié)構為：AC-16中粒式瀝青混凝土上面層（4cm）+AC-20粗粒式瀝青混凝土中面層（5cm）+AC-25粗粒式瀝青混凝土下層面（6cm）+二灰碎石基層（30cm）+二灰土底基層（22cm）+土灰換填（20cm）+砂礫換填（20cm），預算工程直接費3.354億元。

2.3.2 設計方案比選

本路段功能指標包括強度、穩(wěn)定性、平穩(wěn)性、成本、排水、水文地質(zhì)6項指標，權重占比分別為0.281,0.162,0.129,0.195,0.177,0.055，下面對4個設計方案的功能滿意度進行評分，并根據(jù)各方案的功能系數(shù)和成本系數(shù)計算價值系數(shù)，計算結(jié)果如下。

（1）方案一

強度10分，穩(wěn)定性10分，平穩(wěn)性8分，成本9分，排水9分，水文地質(zhì)9分，加權得分合計9.305；功能系數(shù)為0.262，成本系數(shù)為0.248，價值系數(shù)為1.056。

（2）方案二

強度10分，穩(wěn)定性10分，平穩(wěn)性9分，成本6分，排水8分，水文地質(zhì)9分，加權得分合計8.672；功能系數(shù)為0.244，成本系數(shù)為0.254，價值系數(shù)為0.961。

（3）方案三

強度10分，穩(wěn)定性10分，平穩(wěn)性7分，成本7分，排水8分，水文地質(zhì)7分，加權得分合計8.499；功能系數(shù)為0.239，成本系數(shù)為0.252，價值系數(shù)為0.948。

（4）方案四

強度10分、穩(wěn)定性10分、平穩(wěn)性8分，成本8分，排水9分，水文地質(zhì)8分，加權得分合計9.055；功能系數(shù)為0.255，成本系數(shù)為0.246，價值系數(shù)為1.036。

根據(jù)計算結(jié)果可知，方案一的價值系數(shù)最高，表明其能在保證最低成本的情況下實現(xiàn)各項功能，故選定方案一為濕陷性黃土不良地質(zhì)路段的最佳設計方案。

2.4 采用限額設計

本工程設計階段造價控制采用限額設計法，根據(jù)可行性研究報告批準的投資估算控制初步設計的經(jīng)濟合理性，以提高建設資金利用效率。在運用限額設計時，需先確定設計限額總值，再借助價值工程合理分配設計限額，保證工程功能與成本相匹配[4]。以上文中的不良地質(zhì)路段路基路面設計方案為例，分析限額設計在工程造價控制中的應用。

在方案一中，工程目標成本為3.362億元，設計概算為3.386億元，根據(jù)限額設計要求，將工程分為路基、路面和其他工程，通過優(yōu)化設計方案確保設計概算在目標成本內(nèi)。

（1）路基工程的設計概算為1.109億元，功能得分31，功能系數(shù)為0.31，目標成本為1.049億元，成本降低額為0.06億元；

（2）路面工程的設計概算為0.434億元，功能得分14，功能系數(shù)為0.14，目標成本為0.471億元，成本降低額為-0.037億元；

（3）其他工程的設計概算為1.842億元，功能得分55，功能系數(shù)為0.55，目標成本為1.842億元，成本降低額為0元。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)可知，按限額設計要求應進一步優(yōu)化調(diào)整投資額分配，適當降低路基工程成本、提高路面工程成本，以實現(xiàn)工程造價控制目標。

2.5 采用BIM技術

本工程在初步設計階段采用BIM技術控制工程造價，利用Power Civil軟件創(chuàng)建BIM道路模型，自動計算出各分部分項工程的工程量，以便動態(tài)掌握工程造價情況，為優(yōu)化設計方案提供依據(jù)[5]。

2.5.1 建立數(shù)字地形模型

在Power Civil軟件中利用DTM功能建立模型，步驟如下：導入CAD地形圖中的數(shù)據(jù)信息，使用DTM中的圖形過濾器創(chuàng)建數(shù)字地形模型，對模型特征進行編輯，包括等高線、高程點等，創(chuàng)建3D模型后導出。

2.5.2 創(chuàng)建縱斷面

利用軟件的平面幾何工具畫出互通立交、匝道的道路中心線，再利用“曲面創(chuàng)建縱斷”工具創(chuàng)建縱斷面，縱斷面包含坡度、坡長、曲線要素、邊坡點等特征數(shù)據(jù)。當?shù)缆分行木€發(fā)生變化時，地面線會隨之自動變化[6]。如果創(chuàng)建的縱斷面指標無法滿足技術規(guī)范要求，則可通過調(diào)整軟件工具中的樁號、標高、邊坡點、豎曲線半徑等參數(shù)達到設計要求。

2.5.3 編輯橫斷面

在軟件中利用橫斷面模板編輯主線、匝道橫斷面，當后續(xù)設計中出現(xiàn)橫斷面數(shù)據(jù)調(diào)整時，線路設計方案也會隨之調(diào)整[7]。

2.5.4 創(chuàng)建道路模型

根據(jù)中心線、縱橫斷面模板創(chuàng)建道路模型，并對特殊部位進行道路加寬處理。如，在匝道中需設置收費站，則要在軟件中利用點控制功能加寬道路；利用軟件生成三維模型，真實展現(xiàn)工程實景。

2.5.5 造價分析

利用軟件功能統(tǒng)計分析工程平面曲線、縱斷面、豎曲線、樁號偏移等數(shù)據(jù)，自動編制工程量清單[8]。以部分路段的工程量自動統(tǒng)計為例，其列表如下：

（1）路基工程：挖土方1 835 725m3，填土方423 379m3；

（2）路面工程：AK-16中粒式瀝青混凝土上面層工程量為80 400m3；AC-20中粒式瀝青混凝土中面層工程量為80 400m3；AC-25粗粒式瀝青混凝土下面層工程量為80 400m3；水泥穩(wěn)定砂礫基層工程量為85 300m3；水泥石灰綜合穩(wěn)定砂礫土底基層工程量為96 300m3；C25混凝土路緣石工程量為92 900m3。

由此可見，利用BIM技術對擬建公路進行建模，通過軟件自動計算出各分部分項工程的工程量，能實現(xiàn)對工程造價的動態(tài)管控，可為限額設計調(diào)整工程成本分配提供依據(jù)。

3 結(jié)語

公路工程設計階段是實施造價控制的重要環(huán)節(jié)，在工程設計過程中，要實施設計招標制度和設計監(jiān)理制度，強化對設計全過程的監(jiān)督管控。同時，在工程設計方案比選中，要合理運用限額設計、價值工程方法，選定性價比最佳的設計方案，并借助BIM技術實現(xiàn)對工程量的精確計算和動態(tài)調(diào)整，為優(yōu)化設計方案提供技術支撐。