公路工程施工進(jìn)度與成本動(dòng)態(tài)控制研究

摘要 為研究公路工程施工中復(fù)雜地質(zhì)及施工不確定性因素對(duì)施工進(jìn)度及成本的影響，文章結(jié)合公路工程施工中的風(fēng)險(xiǎn)因素，構(gòu)建了公路工程施工進(jìn)度及成本動(dòng)態(tài)控制函數(shù)。研究結(jié)果表明：（1）公路工程施工中的路面結(jié)構(gòu)施工、面層結(jié)構(gòu)變更及風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生概率是影響施工進(jìn)度成本的關(guān)鍵因素，應(yīng)控制公路工程施工進(jìn)度偏差率小于0.05。（2）公路工程進(jìn)度及成本與其單位時(shí)間內(nèi)的工程量成正相關(guān)關(guān)系，隨著公路工程施工中地質(zhì)災(zāi)害、路面沉陷等風(fēng)險(xiǎn)因素的增加，公路工程施工所需時(shí)間及成本呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。（3）隨著公路工程動(dòng)態(tài)調(diào)整次數(shù)的增加，工程進(jìn)度及成本偏差逐漸降低。

關(guān)鍵詞 公路工程；施工進(jìn)度；成本；動(dòng)態(tài)預(yù)測；動(dòng)態(tài)控制

中圖分類號(hào) U415 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）16-0180-03

0 引言

當(dāng)前，公路工程施工進(jìn)度與成本的動(dòng)態(tài)控制已成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。國內(nèi)外學(xué)者和企業(yè)界人士對(duì)此進(jìn)行了廣泛而深入的研究[2]。張曉明[3]對(duì)公路工程進(jìn)度與成本的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行了分析，提出了一系列有效的控制策略，如BIM技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析等，以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)控制；李偉[4]指出在國際上尤其是歐美國家，對(duì)于公路工程進(jìn)度與成本的控制已形成了一套成熟的體系，強(qiáng)調(diào)施工過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)整，并注重采用先進(jìn)的項(xiàng)目管理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以實(shí)現(xiàn)高效的成本控制和進(jìn)度管理；趙陽[5]認(rèn)為工程施工進(jìn)度及成本管理實(shí)際操作中仍存在許多困難和挑戰(zhàn)，如信息溝通不暢、資源調(diào)配不合理、突發(fā)事件應(yīng)對(duì)不足等問題仍較普遍。因此，對(duì)于公路工程施工進(jìn)度與成本的動(dòng)態(tài)控制仍需進(jìn)一步深入研究和實(shí)踐。

針對(duì)目前公路工程施工進(jìn)度與成本控制方面存在的問題，該文根據(jù)公路工程施工過程中存在的結(jié)構(gòu)變更、風(fēng)險(xiǎn)事故等因素，提出了工程進(jìn)度及成本控制偏差率，構(gòu)建了蒙特卡洛數(shù)學(xué)控制模型，明確提出了公路工程施工進(jìn)度及成本的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)。

1 公路工程施工時(shí)間及成本計(jì)算

針對(duì)公路工程的特殊地質(zhì)問題、路面結(jié)構(gòu)層類型的改變和施工團(tuán)隊(duì)的影響，根據(jù)式（1）和式（2）估算該段路面結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度和成本：

式中，Tw——某一段路面的建設(shè)周期（月）；Cw——某一段路面的建設(shè)成本（元）；l' i——當(dāng)路面結(jié)構(gòu)更改為第i種類型時(shí)所增加的長度（m）；tsi——針對(duì)第i類道路結(jié)構(gòu)類型的每月工程進(jìn)度（m3）；csi——路面結(jié)構(gòu)層類型為i時(shí)的對(duì)應(yīng)每延米成本（元）；lfi——路面結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別i下的總長度（m）；pfi——i級(jí)別在所有可能的路面結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別中的出現(xiàn)頻率，即事件發(fā)生的次數(shù)（n）；tfi——對(duì)不同級(jí)別下的路面結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別i采取措施所需的時(shí)間（天）；cfi——路面結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別i需要支付的相應(yīng)費(fèi)用（元）；n——路段可能會(huì)面臨的各種風(fēng)險(xiǎn)類別數(shù)量（n）。

其中，在遵循約束式（5）的情況下，按式（3）和式（4）求解l' i，且lfi也應(yīng)遵守約束式（6）：

式中，L——該段路面結(jié)構(gòu)長度（m）；li——路面結(jié)構(gòu)變更前，路面結(jié)構(gòu)層類型為i時(shí)的長度（m）；ρij——公路工程路面結(jié)構(gòu)層類型的變更概率（%）；lij——路面結(jié)構(gòu)層類型i變更為路面結(jié)構(gòu)層類型j的變更長度（m）。

2 動(dòng)態(tài)控制評(píng)估的指標(biāo)和準(zhǔn)則

2.1 工作面評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)式（7）計(jì)算工作面第i次時(shí)的現(xiàn)行進(jìn)度偏差率αti。通過式（8）也可以得出當(dāng)前的成本偏差率αti。

當(dāng)αgt;0時(shí)，若αigt;αi-1，那么項(xiàng)目的時(shí)間延遲和成本超支的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)迅速增長并持續(xù)變差；相反，若αi=αi-1，則項(xiàng)目的進(jìn)展時(shí)間與成本的控制情況維持不變；而如果αilt;αi-1，則可以預(yù)期到項(xiàng)目的進(jìn)度時(shí)間和成本管理狀況會(huì)有所改善，從而降低風(fēng)險(xiǎn)。至于αlt;0的情況，工程實(shí)際完成度（即成本支出）概率正在逐步提高，將促進(jìn)工程項(xiàng)目提前結(jié)束且成本能被合理管控。

2.2 公路工程評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)式（9）以公路工程合同工期與工期標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算工期偏差率βTi，根據(jù)式（10）以工程成本和成本標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算成本偏差率βCi：

式中，Th——道路工程合同的期限；Tmi——公路工程工期標(biāo)準(zhǔn)值；Ch——道路工程合同的價(jià)格；Cmi——工程成本標(biāo)準(zhǔn)值。

若βgt;0且βigt;βi-1，則項(xiàng)目進(jìn)度和財(cái)務(wù)狀況的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)迅速增長并持續(xù)變差；反之亦然。若βi=βi-1，項(xiàng)目的進(jìn)展速度與之前相比是穩(wěn)定或有所改善；而βilt;βi-1，則表示對(duì)存在的問題進(jìn)行了有效管理且降低了其影響程度。同樣地，對(duì)于βlt;0來說，隨著時(shí)間的推移，完成整個(gè)道路建設(shè)的時(shí)間可能會(huì)有所縮短而且預(yù)算也得到了更好掌控。

2.3 綜合指標(biāo)

通過結(jié)合現(xiàn)階段的工作面進(jìn)展情況和前期的工程數(shù)據(jù)評(píng)估其效率，使用式（11）計(jì)算eTi綜合延遲指數(shù)；同時(shí)，利用同樣方法，基于前期的建設(shè)條件對(duì)成本控制進(jìn)行估計(jì)，從而得到eCi綜合成本超支指數(shù)，可按式（12）計(jì)算：

eTi=w1×αit+w2×βTi （11）

eCi=w1×αCt+w2×βCi （12）

式中，w1和w2分別代表實(shí)時(shí)指標(biāo)參數(shù)和模型擬合指標(biāo)參數(shù)的權(quán)重，兩者相加為1.0。

3 實(shí)例分析

3.1 公路工程基本情況

該項(xiàng)雙軌道路建設(shè)項(xiàng)目總長度達(dá)6663 m，起始點(diǎn)位于DK79+290，終止于DK85+953，其相關(guān)建設(shè)工作包括預(yù)備階段、附帶項(xiàng)目和輔助設(shè)施等所需的時(shí)間與費(fèi)用均已列明在表1。此外，各類路面的建筑進(jìn)度及其相應(yīng)的每延長米花費(fèi)也已記錄在表2。

當(dāng)進(jìn)行初始檢查時(shí)，公路工程尚未開始施工，假定工作進(jìn)度（或成本）沒有偏差，根據(jù)工作面評(píng)價(jià)指標(biāo)表3得到的數(shù)據(jù)。而公路工程評(píng)價(jià)指標(biāo)表4展示了公路工程施工進(jìn)度（或成本）隨里程的分布情況，根據(jù)式（9）和式（10）得到公路工程施工進(jìn)度和成本模型結(jié)果，具體見圖1和圖2所示。

由表4、圖1和圖2可知，項(xiàng)目周期超出預(yù)期的可能性βT1和實(shí)際花費(fèi)超過預(yù)算的可能性βCi均gt;0，表明該項(xiàng)公路建設(shè)會(huì)出現(xiàn)延期及費(fèi)用過高的潛在問題。當(dāng)βTilt;0.05時(shí)，對(duì)項(xiàng)目的延遲影響較低且無需過多關(guān)注；而如果βCi在0.05～0.1之間，說明該項(xiàng)目有較高財(cái)務(wù)管理壓力風(fēng)險(xiǎn)，但仍然在可以承受的范圍內(nèi)。假設(shè)設(shè)定參數(shù)w1=0.5和w2=0.5的條件下，那么eTi的結(jié)果：eTigt;0.006 5（代表著施工進(jìn)度滯后的問題相對(duì)較為嚴(yán)重）。

3.2 最終評(píng)價(jià)結(jié)果分析

根據(jù)式（11）和式（12）計(jì)算得到公路工程工期與成本偏差率指標(biāo)，如圖3所示。由圖3可以看出，該公路項(xiàng)目最后完結(jié)的時(shí)間是23.2個(gè)月，其總花費(fèi)達(dá)到了310.969萬元，相較于合約價(jià)格節(jié)省了297.4萬元，這主要得益于針對(duì)性的管理和項(xiàng)目進(jìn)展速度及費(fèi)用支出的有效調(diào)控，避免了過度投入時(shí)間和資金。使用該文的模型能有效地實(shí)時(shí)預(yù)估并掌控公路建設(shè)的過程和成本，證實(shí)了此模型的實(shí)際應(yīng)用性和可操作性，為公路工程項(xiàng)目提供了新穎的視角，以應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)預(yù)測和管控項(xiàng)目過程及其成本的問題。

4 結(jié)論

該文基于公路工程建造過程中的路面結(jié)構(gòu)變更、風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生概率等問題，分析了公路工程施工進(jìn)度及成本控制方法，主要得到以下結(jié)論：

（1）選擇以道路建設(shè)中的路基鋪設(shè)作為主導(dǎo)元素，并從各種路面構(gòu)造層次中提取每月的推進(jìn)距離和相應(yīng)的每延長米費(fèi)用、路面構(gòu)造層次的變化概率、各類危險(xiǎn)事件的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，以此利用蒙特卡洛模擬技術(shù)，建立了路面建筑項(xiàng)目進(jìn)展速度和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系模型。

（2）公路工程施工進(jìn)度及成本調(diào)整應(yīng)結(jié)合工程進(jìn)度偏差率和成本偏差率進(jìn)行綜合考慮，不同施工階段工程進(jìn)度與成本隨工程量的增加而呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。

（3）隨著道路建設(shè)項(xiàng)目的推進(jìn)，各項(xiàng)指標(biāo)變得更加明確，項(xiàng)目建設(shè)時(shí)間和費(fèi)用會(huì)逐步趨于穩(wěn)定，這有助于擺脫傳統(tǒng)的基于經(jīng)驗(yàn)的方法解決時(shí)間及費(fèi)用的問題，從而能夠?qū)崟r(shí)全面地了解現(xiàn)場狀況，便于迅速且精確地采取相應(yīng)的糾正行動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

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