公路工程设计与施工方案比选.ppt

第二章公路工程设计与施工方案比选 2 1公路工程设计方案比选 寿命周期成本的评价方法预备知识 一 寿命周期成本的评价方法与案例为了从各可行性方案中筛选出最佳方案以有效地利用稀缺资源 而对项目方案进行系统分析的过程或者活动 寿命周期成本评价是为了使用户所用的系统具有经济寿命周期成本 在系统的开发阶段将寿命周期成本作为设计的参数 而对系统进行彻底地分析比较后作出决策的方法 1 费用效率 CE 法 式中CE 费用效率 SE 工程系统效率 时间和运费节约 LCC 工程寿命周期成本 IC 设置费 SC 维持费 2 固定效率法和固定费用法固定效率法是将费用值固定下来 然后选出能得到最佳效率的方案 固定效率法是将效率固定下来 然后选取能达到这个效率而费用最低的方案 3 权衡分析法对性质完全相反的两个要素做适当的处理 其目的是为了提高总体的经济性 通过有效的权衡分析 可使系统的任务能很好的完成 即保证了系统的性能 又可使有限资源得到有效的利用 案例8 2005年甲级 某地拟建一条高速公路 根据交通量需要和全寿命周期成本控制的要求 设计单位提出了A 沥青混凝土路面 B 水泥混凝土路面 两个方案 该高速公路面层数量为710850m2 基层数量为771780m2 垫层数量为832710m2 为对两个方案进行深入比选 设计单位进行了认真的调查研究和分析 有关情况如下 1 公路通车年建设成本为 沥青混凝土面层120元 m2 水泥混凝土面层85元 m2 路面基层45元 m2 路面垫层28元 m2 公路使用寿命为100年 预计沥青混凝土路面每15年大修一次 水泥混凝土路面每10年大修一次 大修费用按重新铺筑面层计算 2 旧路面挖除费用为 A方案4 5元 m2 B方案8 0元 m2 3 假定社会成本为 A方案500000元 年 B方案1000000元 年 4 每次大修时 将增加有关社会和经济成本 预计将减少收费收入100万元 增加燃油损耗 时间损失等社会成本200万元 问题 假设两个方案营运养护管理成本相等 社会折现率取5 请从全寿命周期成本的角度 选择经济合理的方案 1 建设成本的计算A方案 面层 基层 垫层120 710850 45 771780 28 832710 143347980 元 B方案 85 710850 45 771780 28 832710 118468230 元 2 大修成本的计算 参考答案 3 社会成本计算 4 确定项目全寿命周期成本A方案 143347980 83759855 9923950 237031785 元 B方案 118468230 108528852 19847900 246844982 元 5 确定合理方案由于237031785元 246844982元 因此A方案比B方案经济 即应选择沥青混凝土路面设计方案 案例9 2006年 某城市拟修建一条快速干线 正在考虑两条备选路线 沿河路线与穿山路线 两条路线的平均车速都提高了50km h 日平均流量都是6000辆 寿命均为30年 且无残值 基准收益率为12 其他数据如下表所示 问题 试用全生命周期费用分析CE法比较两条路线的优劣 并做出方案选择 计算结果保留两位小数 参考答案 1 计算沿河路线方案的费用效率 CE 1 求系统效率 SE 时间费用节约 6000 365 20 50 2 6 10000 227 76 万元 年 运输费用节约 6000 365 20 0 98 10000 4292 4 万元 年 则SE 227 76 4292 4 4520 16 万元 年 2 求生命周期费用 LCC 包括设置费 IC 和维待费 SC IC 100000 A P 12 30 100000 12 1 12 30 1 12 30 1 100000 0 1241 12410 万元 年 SC 2 20 5000 P F 12 10 5000 P F 12 20 A P 12 30 40 5000 1 12 10 5000 1 12 20 0 1241 40 5000 0 3220 5000 0 1037 0 1241 304 15 万元 年 则LCC IC SC 12410 304 15 12714 15 万元 年 3 求费用效率 CE CE SE LCC 4520 16 12714 15 0 355 2 计算穿山路线方案的费用效率 CE 1 求系统效率 SE 时间费用节约 6000 365 15 50 2 6 10000 170 82 万元 年 运输费用节约 6000 365 15 1 13 10000 3702 2 万元 年 则SE 170 82 3702 2 3873 02 万元 年 2 求生命周期费用 LCC 包括设置费 IC 和维持费 SC IC 105000 A P 12 30 105000 12 1 12 30 1 12 30 1 105000 0 1241 13030 5 万元 年 SC 2 5 15 3500 P F 12 10 3500 P F 12 20 A P 12 30 37 5 3500 1 12 10 3500 1 12 20 0 1241 37 5 3500 0 3220 3500 0 1037 0 1241 222 4 万元 年 则LCC IC SC 13030 5 222 4 13252 9 万元 年 3 求费用效率 CE CE SE LCC 3873 02 13252 9 0 292 3 方案选择 沿河路线方案的费用效率 CE 穿山路线方案费用效率 CE 选择沿河路线方案 计算各方案效益 即运输时间节约费用 A方案年运输时间节约费用 365 5000 2 5 10000 456 25 万元 年 A方案效益费用现值 456 25 1 10 20 1 10 1 10 20 3884 31 万元 年 B方案年运输时间节约费用 365 5000 3 10000 547 5 万元 年 B方案效益费用现值 547 5 1 10 20 1 10 1 10 20 4661 18 万元 年 计算两个方案的成本效益合计 成本 效益 A方案 5136 22 3884 31 1251 91 万元 B方案 6114 93 4661 18 1453 75 万元 确定合理方案 由于1251 91万元 1453 75万元 即A方案成本效益合计 B方案 因此A方案优于B方案 案例10 某公路设计有A B两个方案 两条路线的交通量预测结果均为日平均流量5000辆 假设该公路营运年限为20年 残值为0 期间不进行大修 基准收益率10 其他数据见下表 问题 请从项目全寿命周期的角度比较两个方案的优劣 计算结果取两位小数 参考答案 1 按现值法计算 计算项目生命周期成本 包括初期建设成本 运营期维护运行和养护费用 A方案初期建设成本 5000 万元 A方案年维护运行费 0 8 20 16 万元 年 A方案维护运行费现值 16 1 10 20 1 10 1 10 20 136 22 万元 A方案生命周期成本现值 5000 136 22 5136 22 万元 B方案初期建设成本 6000 万元 B方案年维护运行费 0 9 15 13 5 万元 年 B方案维护运行费现值 13 5 1 10 20 1 10 1 10 20 114 93 万元 B方案生命周期成本现值 6000 114 93 6114 93 万元 2 按终值法计算 计算项目生命周期成本终值 包括初期建设成本 运营期维护运行和养护费用 A方案初期建设成本终值 5000 1 10 20 33637 5 万元 A方案年维护运行费 0 8 20 16 万元 年 A方案维护运行费终值 16 1 10 20 1 10 916 4 万元 A方案生命周期成本终值 33637 5 916 4 34553 9 万元 B方案初期建设成本终值 6000 1 10 20 40365 万元 B方案年维护运行费 0 9 15 13 5 万元 年 B方案维护运行费终值 13 5 1 10 20 1 10 773 21 万元 B方案生命周期成本终值 40365 773 21 41138 21 万元 计算各方案效益 即运输时间节约费用 A方案年运输时间节约费用 365 5000 2 5 10000 456 25 万元 年 A方案效益费用终值 456 25 1 10 20 1 10 26131 72 万元 年 B方案年运输时间节约费用 365 5000 3 10000 547 5 万元 年 B方案效益费用终值 547 5 1 10 20 1 10 31358 06 万元 年 计算两个方案的成本效益合计 成本 效益 A方案 34553 9 26131 72 8422 18 万元 B方案 41138 21 31358 06 9780 15 万元 确定合理方案 由于8422 18万元 9780 15万元 即A方案成本效益合计 B方案 因此A方案优于B方案 2 按年值法计算 计算项目生命周期成本 包括初期建设成本 运营期维护运行和养护费用 A方案初期建设成本年值 5000 10 1 10 20 1 10 20 1 587 3 万元 A方案年维护运行费 0 8 20 16 万元 年 A方案生命周期年成本 587 30 16 00 603 30 万元 年 B方案初期建设成年值 6000 10 1 10 20 1 10 20 1 704 76 万元 B方案年维护运行费 0 9 15 13 50 万元 年 B方案生命周期年成本 704 76 13 50 718 26 万元 年 计算各方案效益 即运输时间节约费用 A方案年运输时间节约费用 365 5000 2 5 10000 456 25 万元 年 B方案年运输时间节约费用 365 5000 3 10000 547 50 万元 年 计算两个方案的成本效益合计 成本 效益 A方案 603 30 456 25 147 05 万元 年 B方案 718 26 547 50 170 76 万元 年 确定合理方案 由于147 05万元 年 170 76万元 年 即A方案成本效益合计 B方案 因此A方案优于B方案 价值工程理论预备知识 一 价值工程理论评价方法与案例1 功能评价即评定功能的价值 是找出实现功能的最低费用作为功能的目标成本 以功能目标成本为基准 通过与功能现实成本的比较 求出两者的比值和两者的差异值 改善期望值大的功能作为价值工程活动的重点对象 2 功能现实成本C的计算成本指数的计算 3 功能评价值F 目标成本 的计算 1 采用功能重要性系数评价法 是一种根据功能重要性系数确定功能评价值的方法 这种方法是把功能划分为几个功能区 即自系统 并根据各功能区的重要程度和复杂程度 确定各个功能区在总功能中所占的比重 即功能重要性系数 然后将产品的目标成本按功能重要性系数分配给各功能区作为该功能区的目标成本 即功能评价值 2 确定功能重要性系数 功能评价系数或功能系数 是指评价对象的功能在整体功能中所占的比率 常用的打分方法有强制打分法 0 1平分法或0 4平分法 环比平分法 1 环比平分法 DARE法 是一种通过确定各因素的重要性系数来评价和选择创新的方法 具体的步骤是 根据功能系统图决定评价功能的级别 确定功能区F1 F2 F3 F4 对上下相临两项功能的重要性进行对比打分 所打的分作为暂定重要系数 对暂定重要系数做修正 将最下面的一项功能的重要系数定为1 称为休正重要系数 据次求出其他功能的休正重要系数 将各功能的休正重要系数除以全部功能总分 即得各功能区的重要系数 该方法适用于各个评价对象之间有明显的可比关系 能直接对比 并能准确地评定功能重要程度比值的情况 2 强制评分法A 0 1评分法 是请5 15名对产品熟悉的人员参加功能的评价 首先按照功能重要程度一一对比打分 重要的打1分 相对不重要的打0分 要分 析的对象自己与自己相比不得分 用 表示 最后计算该零部件的功能重要性系数平均值W 为避免不重要的功能得零分 可将功能累计得分加1分修正 用修正后的总分去除各功能累计得分即得到功能重要性系数 B 0 4平分法档次划分 F1比F2重要得多 F1得4分 F2得0分 F1比F2重要 F1得3分 F2得1分 F1比F2同等重要 F1得2分 F2得2分 F1远不如F2重要 F1得0分 F2得4分 强制评分法适用于被评价对象在功能重要程度上的差异不太大 并且评价对象子功能数目不太多的情况 3 各部件功能评价指数 功能评价指数大 说明功能重要 反之 功能评价指数小 说明功能不太重要 4 确定功能评价值F1 新产品设计各个功能区的功能评价值F F 目标成本 功能重要性系数2 既有产品的改进设计各个功能区重新分配的功能区成本 功能现实成本 功能重要性系数A 功能区新分配的成本等于现实成本 此时以现实成本作为功能评价值F B 新分配的成本小于现实成本 此时以新分配的成本作为功能评价值F C 新分配的成本大于现实成本 对原因进行具体分析 若功能重要性系数定高了 经分析后可以适当降低 如因成本确实投入太少而不能保证必要功能 可以适当提高一些 此外即可用目前成本作为功能评值 4 功能价值V计算及分析 1 功能成本法 若V 1 说明评价对象的价值为最佳 一般无须改进 若V1 表明该部件功能比较重要 但分配的成本少 此时 应进行具体分析 功能与成本的分配可能已较理想 或者有不必要的功能 或者应提高成本 V 0 要进一步分析 如果是不必要的功能 该部件应该取消 但弱国是最不重要的必要功能 则要根据实际情况处理 2 功能指数法 相对值法 VI 1 此时评价对象的功能比重与成本比重大致平衡 合理匹配 可以认为功能的现实成本是比较合理的 VI1 此时评价对象成本比重小于功能比重 有三种原因 第一 由于现实成本偏低 不能满足评价对象实现其应具有的功能 致使对象功能偏低 应列为改进对象 改善方向是增加正本 第二 对象目前具有的功能已经超过其应该具有的水平 也即存在过剩功能 这种情况也列为该进对象 改善方向是降低功能水平 第三 对象在技术 经济等方面具有某些特殊特征 在客观上存在功能很重要而需要消耗的成本却很少的情况 这种情况一般不列为改进对象 案例11 在某桥梁工程中 造价工程师采用价值工程的方法对该工程的设计方案和编制的施工方案进行了全面的技术经济评价 取得了良好的经济效益和社会效益 经有关专家对五个设计方案进行技术经济分析和论证 得出相关资料见下表 功能重要性评分表 方案功能得分及单方造价 问题 1 计算功能重要性系数 2 计算功能系数 成本系数 价值系数 选择最优设计方案 3 在对施工单位提出的施工方案进行技术经济分析时 造价工程师提出将评价指标分为 工程成本 工程工期 工程质量和其他等四个方面 请将这四个方面的指标进一步细化 参考答案 1 计算功能重要性系数F1得分 4 2 3 2 11F1功能重要性系数 11 50 0 22F2得分 4 3 4 2 13F2功能重要性系数 13 50 0 26F3得分 2 3 2 2 9F3功能重要性系数 9 50 0 18F4得分 3 4 2 1 10F4功能重要性系数 10 50 0 20F5得分 1 2 3 1 7F5功能重要性系数 7 50 0 14总得分 11 13 9 10 7 502 计算功能系数 成本系数 价值系数 选择最优设计方案 计算功能系数方案功能得分 FA得分 9 0 22 10 0 26 9 0 18 7 0 20 8 0 14 8 72FB得分 10 0 22 9 0 26 8 0 18 9 0 20 7 0 14 8 76FC得分 9 0 22 10 0 26 7 0 18 8 0 20 8 0 14 8 56FD得分 8 0 22 9 0 26 8 0 18 7 0 20 10 0 14 8 34FE得分 7 0 22 8 0 26 10 0 18 6 0 20 9 0 14 7 88总得分 8 72 8 76 8 56 8 34 7 88 42 26功能系数计算 A 8 72 42 26 0 206 B 8 76 42 26 0 207 C 8 56 42 26 0 203 D 8 34 42 26 0 197 E 7 88 42 26 0 186 确定成本系数和价值系数成本系数和价值系数的计算见下表 在五个方案中 D方案价值系数最大 所以D方案为最优方案 3 施工方案的技术经济指标体系 工程成本包括 单位工程量成本 工程成本降低率 或成本节约额 工料节约率 或主要材料消耗指标 劳动生产率 或劳动力消耗 机械利用率 工程工期包括 工期 施工均衡性 竣工率 工程质量包括 合格品率 优良品率 其他包括 施工机械化程度 安全生产 文明施工等 2 2公路工程施工方案比选 18 某桥梁工程设计为预应力混凝土箱型梁 主梁采用预制安装施工 方案一 时 预制场地处理及预制梁底座的费用为160万元 预制场地的吊装设备租赁及使用费为35万元 月 采用移动模架购置及地基处理费用为200万元 移动模架使用费25万元 月 两方案除方案一机械台班消耗以外的直接工程费相关数据如下表 为了确定方案一的机械台班消耗 采用预算定额机械台班消耗量确定方法进行实测确定 测定的相关资料如下 完成该工程所需机械的一次循环的正常延续时间为12分钟 一次循环生产的产量为0 3 该机械的正常利用系数为0 8 机械幅度差率为25 问题 计算结果保留两位小数 1 计算按照方案一完成每立方米工程量所需的机械台班消耗定额 60 12 3 8 0 8 1 25 12m3 台班1 122 方案一和方案二每1m3工程量的直接工程费分别为多少 1166元 1300元3 当工期为12个月时 试分析两方案适用的工程量范围 1600000 350000 12 1166Q 2000000 250000 12 1300QQ 5970Q 5970选择一 4 若本工程的工程量为6000m3 合同工期为10个月 计算确定应采用哪个方案 若方案二可缩短工期10 应采用哪个方案 选择一 二6443 案例13 某涵洞工程混凝土总需要量为5000m3 混凝土工程施工有两种方案可供选择 方案A为现场制作 方案B为购买商品混凝土 已知商品混凝土的平均单价为410元 m3 现场混凝土的单价计算公式为 式中 C 现场制作混凝土的单价 元 m3 C1 现场搅拌站一次性投资 本工程为200000元 C2 搅拌站设备的租金及维修费 与工期有关的费用 本工程为15000元 月 C3 现场搅拌混凝土所需的费用 与混凝土数量有关的费用 本工程为320元 m3 Q 现场搅拌混凝土的数量 m3 T 工期 月 问题 若混凝土施工工期不同时 A B两个方案哪一个经济 当混凝土施工工期为12个月时 现场制作混凝土最少为多少m3才比购买商品混凝土经济 采用的方案与工期的关系 当A B两个方案的成本相同时 工期T满足以下关系 200000 5000 15000 T 5000 320 410T 410 320 200000 5000 15000 5000 16 67 月 由此可得到以下结论 工期为16 67个月时 A B两个方案成本相同 当工期T 16 67个月时 A方案比B方案经济 当工期T 16 67个月时 B方案比A方案经济 当工期为12个月时 现场制作混凝土的最少数量为 设最少数量为x 则有 200000 x 15000 12 x 320 410 x 200000 15000 12 410 320 4222 22 m3 即当T 12个月时 现场制作混凝土的数量必须大于4222 22m3才比购买商品混凝土经济 参考答案 某工程项目需对起重设备进行评选 合同期为8年 为选择设备购置的方案 提出以下三方案可供评选 基准收益率14 方案I A型起重机3架80000 3 240000年维修费用3600 3 10800大修费 第3年末 12000 3 36000年工资120 52 3 18720残值10000 3 30000方案II A型起重机1架80000 1 80000B型起重机4架32000 4 128000年维修费用3600 2400 4 13200大修费 A型 第3年末 12000大修费 B型 第4年末 10000 4 40000年工资120 52 5 31200残值10000方案III B型起重机7架32000 7 224000年维修费用2400 7 16800大修费 第4年末 10000 7 70000年工资120 52 7 43680 案例14 2005年乙级 某高速公路沥青路面项目 路线长36km 行车道宽度22m 沥青混凝土厚度18cm 在距路线两端1 3处各1处较平整场地适宜设置沥青拌和场 上路距离均为200m 根据经验估计每设置1处拌和场的费用约为90万元 施工组织提出了设1处和2处拌和场的两种施工组织方案进行比选 问题 假设施工时工料机价格水平与定额基价一致 请从经济角度出发 选择费用较省的施工组织方案 参考答案1 混合料综合平均运距计算 设置1处拌和场 拌和场设置在路线1 3处 距路线起终点分别为12km和24km 平均运距分别为6km和12km 其混合料综合平均运距为 6 12 12 24 36 0 2 10 2km0 2km不足一个增运定额单位 0 5km 的半数 平均运距按10km计算 设置2处拌和场 拌和场设置在距路线两端1 3处 两个拌和场供料范围均为18km 每个拌和场距其供料路段的起终点分别为12km和6km 平均运距分别为6km和3km 其混合料综合平均运距为 6 12 3 6 18 0 2 5 2km0 2km不足一个增运定额单位 0 5km 的半数 平均运距按5km计算 2 混合料运输费用计算混合料工程量 0 18 22 36000 142560 m3 设置1处拌和场混合料运输费用为 15T汽车 5473 445 18 142560 1000 1922136 元 设置2处拌和场时混合料运输费用为 5473 500 8 142560 1000 1350471 元 3 两方案的经济性比较设置1处拌和场时的综合费用为 900000 1922136 2822136 元 设置2处拌和场时的综合费用为 900000 2 1350471 3150471 元 由于设置1处拌和场的综合费用低于设置2处拌和场的综合费用 从经济角度出发 推荐设置1处拌和场的施工组织方案 案例15 某桥梁工程全长460m 上部构造为15 30m预应力T形梁 上部构造施工有两种可供选择的方案 方案A为现场预制T形梁 方案B为购买半成品T形梁 已知 每片T形梁混凝土方量为25m3 每孔桥由6片梁组成 半成品T形梁的购买单价为15000元 片 运输费用为20元 m3 现场预制梁混凝土拌合站安拆及场地处理费为30万元 预制底座费用为30000元 个 现场混凝土预制费用为400元 m3 现场预制其他费用为2万元 月 每片梁预制周期为10天 问题 假设T形梁预制工期为8个月 请从经济角度比较A B两个方案的优劣 参考答案