优化施工方案 降低施工成本 增加企业收益

优化施工方案 降低施工成本 增加企业收益

李昱辰

中交三航局第三工程有限公司 ，江苏 南京 210009

摘要：本文通过实际施工案例，以“方案决定造价”的观点结合实际提出如何通过优化施工方案来达到降低施工成本增加施工企业收益的目的。

关键词：优化方案；降低成本；双赢

1 研究背景

改革开放三十多年来，我国的建筑业得到了快速的发展， 高贡献值和高就业容纳能力，使建筑业成为国民经济的支柱产业之一，但对经济增长和社会发展的巨大贡献，并不能掩盖它本身的基本特质——一个高度依赖外部要素投入拉动的劳动密集型产业。顾勇新 王形 应勇群 《中国建筑业现状及发展趋势》^[1]。

随着市场的饱和，行业整体表现为：效率低、收益差、负担重、竞争烈。2015年建筑业新签合同累计同比与新开工面积累计同比增速持续下滑。2015年第一季度建筑业新签合同额累计同比减少 3.95%，增速继续下滑，新开工面积同比减少11.12%，增速仍处于不断下降的趋势。2011 年以来建筑业增速整体处于下降态势，2015 年增速为 2004年以来最低。中国产业信息（www.chyxx.com） 《2015年中国建筑工程行业发展现状及投资前景分析》^[2]，以往的那种“金桥，银路，铜建筑”的说法再也不能描述这个市场。长期以来建筑业产值利润率一直维持在2%-3%。

2 原因分析

业内专家与企业家普遍认为是由两种情况造成的：一是产能过剩，二是生产方式落后。产能过剩造成业主方压价、企业间恶性竞争。生产方式落后意指在整个产业链中，被业主、设计方等利润分割太多，留给施工单位的太少了，大家要求政府来改变现行行业体制。 杨宝明博士著《突破重围——中国建筑企业转型升级新思维》^[3]。

但是，在当前的中国大环境下，等待政府部门的努力来改善行业环境的想法是天真的。我们现在更应多反省自己：目前的现状可以通过自身的努力去改变吗?

笔者认为，如何在这种大环境下合理降低施工成本，提高项目抗风险能力，寻找新的利润增长点就成为了项目管理的关键，也是企业提高自身竞争力的重要途径。

本文以丹阳市南三环路跨丹金溧漕河大桥Q1标项目的施工为案例，讲述如何通过优化施工方案来降低施工成本，达到为企业增效的方法。

3 案例分析

3.1项目概况

丹阳市南三环路丹金溧漕河段西起丹金路，向东跨越丹金溧漕河后与老路顺接，新建跨丹金溧漕河桥梁按照城市主干道标准设计，断面全宽40.0m，设计时速60km/h。

桥梁跨径布置为：（8×30）m+（50+85+50）m+（8×30）m，其中主跨为变截面预应力混凝土连续梁桥，两侧引桥为30m跨径预应力混凝土组合箱梁。

3.2调整构筑物高程，实现双赢局面

3.2.1现场概况

丹阳市南三环路丹金溧漕河大桥跨越三级航道，常水位+1.8m，最高通航水位+4.96m，河床以下地质情况以粉土层（夹细砂层）和淤泥质粉质粘土层为主。该桥原承台底标高为+0.5m，承台高度为3.5m，单个承台平面尺寸为16.5m×7.5m，每个主墩设计为φ1.8m的桩8根。

3.2.2施工方案

3.2.2.1方案一 主墩承台采用钢板桩围堰。

钢板桩选型

钢板桩选用15米长，锁口为套型锁口，拉森Ⅱ型，钢板桩断面尺寸如下图所示：

图5-1：拉森Ⅱ型钢板桩断面尺寸图

其中b＝400mm，h=135，t1=8.0mm，t2=7.0mm。

钢板桩围堰结构

本次钢板桩围堰结构拟采用单层结构，由定位桩、导梁及钢板桩组成。定位桩为型钢，导梁亦用型钢组成。

钢板桩围堰施工

A板桩的整理

钢板桩运到现场后，进行检查、分类、编号及登记。凡钢板桩有弯曲、破损、锁口不和的均进行修整。钢板桩在施打前两侧锁口均涂以黄油或热的混合油膏（质量配合比为:黄油：沥青：干锯末：干粘土＝2：2：2：1），以减少插打时的摩阻力，并增加防渗功能。

B围笼设备

钢板桩围堰用型钢制成围笼，其作用在于插打钢板桩时起导向作用；顶层导框兼作工作平台；同时作为钢板桩围堰的内部立体支撑，直接承受钢板桩传来的土压力。

C围笼安装

安装围笼时先进行测量定位，先打定位桩，再在定位桩上挂导框。导框在现场加工好后，用汽车吊安装。

D插打与合拢

本次钢板桩插打方法采用开始的一部分逐件插打，后一部分则先合拢后再插打，此方法进度快且合拢误差小。具体插打次序为从岸侧向水侧，在岸侧合拢，每边由一角插至另一角。

E打桩机具的选择

本次打桩机具拟选用振动打桩机，并配置液压夹具装置，能与钢板桩自动作刚性联结，既用它打桩又用它拔桩。

按照《公路施工手册》桥涵部分的振动锤按下式选择：

FV>FR

式中：FV－为振动锤的振动力

FR－为土的摩擦力，FR＝fuL

式中：f－土单位面积的动摩擦力

L－桩的入土深度，这里取值为12米

u－桩的周边长度，这里取值为0.8米

经计算，振动锤选择振动力大于300kN的振动锤。

F抽水堵漏

钢板桩打好，灌注桩完成后，进行基坑开挖，有水的话实施抽水堵漏。抽水时发现锁口不密的漏水，可在发现后用板条、棉絮、麻绒等在板桩内侧嵌塞。堰脚漏水时，在漏水处用混凝土封住。

G钢板桩的拔除及整理

钢板桩在主墩承台施工完成后予以拆除，在拔除钢板桩之前，先回填密实并同时拆除内支撑，逐步使围堰内外压差最小时，开始拔除钢板桩。拔除钢板桩使用振动打拔桩机和夹具实施。

围堰内部排水

围堰内部排水拟采取集水坑排水法，沿底部四周设置集水沟和集水坑，底部开挖面设置反水坡，使渗水汇入集水沟，然后由集水沟流入集水坑，集水坑中的集水由水泵泵送至围堰外。

3.2.2.2方案二 主墩承台采用土木围堰

在施工范围内的河床大致清理干净后，即可进行平台的筑岛施工。首先预留出承台位置，按照围堰图纸进行筑土围堰，围堰顶宽按5m设置，分段实施（见附图）：先将承台外侧和中间侧用粘土进行填筑，然后由岸侧向航道侧逐步推进回填，第一次整体回填标高比常水位高50cm；围堰完成后除承台位置处以外的围堰则继续填筑至+4.0m，并在围堰外侧铺设双层防水材料（内侧为防水土工布、外侧为防水彩条布），坡脚采用块石或粘土或袋装土进行压脚，压脚宽度不小于1m，顶部采用50cm粘土进行回填压实，压实宽度不小于2m；围堰回填标高为+4.5m。同时由于筑岛平台邻水一侧的河床底标高从南向北逐步从+0.6m降至-1.0m左右，河床总体比较平缓，为确保围堰北侧的堤岸稳定，根据现场实测情况，拟从围堰中部的外侧邻水处向北对北侧围堰的外侧进行木桩加固。北侧围堰采用单排木桩维护，打设φ20cm的圆木桩，木桩单根长6m、间距@=50cm，木桩外侧采用圆木桩作为加固背楞，内侧设置竹篱笆挡土。

共计投入1套土木围堰，长约47m。如图1、2、3所示。

图1 土木围堰平面示意图

图2 土木围堰南侧结构型式示意图

图3 土木围堰北侧结构型式示意图

3.2.3方案比选

显而易见，土木围堰较钢板桩围堰存在以下优势：工期短、施工方便、施工干扰少、安全风险低、施工成本低等，但其受到水深影响较大。

为此，项目部经实地多次勘查后，在不降低工程质量和安全等级的前提下，积极与业主、航道及设计单位等部门联系将9、10号主墩承台底标高均抬升至+2.5m；同时将立柱高度降低2.0m，进而保证桥梁上部结构不变。

经过这一调整，满足了土木围堰的施工条件。

3.2.4优化方案后的效果

（1）由于构筑物标高的调整，桩长增加了2m，立柱标高减少了2m，导致项目整体工程量降低，直接降低工程造价7.6万元。

（2）根据变更后的主墩承台方案，项目部针对9号墩先期进行降坡至+6.0m后，变深基坑维护为一般基坑维护，降低了安全风险。

9号墩承台抬升后，钢管桩维护取消，调整为二次放坡开挖维护，直接节省施工措施费用约20万元。

（3）标高调整后，10号墩可采用更为合理的土木组合围堰的方法，将水上作业变为干法作业。

较原先方案工期方面：钢板桩围堰施工至少需40天，而土木围堰只需18天就全部完成并投入使用；钢板桩至少租用4个月，后期拆除比较困难，而土木围堰不占航道、不受时间限制，挖除也无需增加船舶。

费用方面：土木围堰综合费用（含材料费、人工费、机械台班费等）项目部总共投入约10万元；原围堰方案钢板桩总长为3960延米/264根，租赁费按0.75元/（d*m），打拔费均按1150元/根，钢围檩投入约20t，钢围檩安装拆卸费用约需4万元，围堰需投入11m长φ500*8mm钢管桩11根/12t，节约施工措施成本80余万元。

（4）由于立柱构件尺寸的缩短，节约了钢模板的投入及箱梁0#块支架投入。

综上所述，该优化方案既降低了工程造价及施工成本，又节约了工期，降低了安全风险，实现了业主与承包人双赢的局面。

3.3结论

通过上述案例可以得出一个结论——施工方案决定工程造价。

这为今后的项目管理工作提供了一条新的思路。俗话说“条条大路通罗马”，但在多条途径都能达到目的的情况下，一条“经济”的路径无疑是企业的首选。

4 南三环大桥项目引发的思考

也许有人会说，南三环大桥项目的成功只是一个个别案例，并不具备普遍性，不能复制在其他项目上。的确，每个工程都是一个不可复制的产品，南三环大桥项目的意义在于提供了一条新的思路，一个努力的方向——跨部门合作，“技术”问题，“经济”解决。

抛开结果，分析原因，让我们了解一下这个项目的整体运作。项目部成立后，一方面着手准备进场工作，一方面组织人员进行现场勘测、图纸会审。

经过现场测量，结合图纸及施工组织设计，项目部得出如下结论：（1）该项目施工工艺较为成熟，施工重点及难点如下：10#主墩的水中桩及承台的施工；9#主墩深基坑开挖；挂篮0#块施工；

（2）项目工期紧，总工期为366天。受施工工艺影响（主桥为挂篮施工），上部结构的工期几乎不可压缩。9#、10#主墩的施工进度决定了项目整体能否如期交工。

（3）项目抗风险能力差，表现为：工程整体毛利率较低，经测算仅为1.8%，施工期间如果出现材料价格大幅上涨或质量、安全事故的话，项目肯定亏损；垫资严重，业主付款比例为65%，扣除5%的质保金，实际进度款支付比例仅为60%，而桥梁工程仅材料成本就占据了工程造价的70%左右；质量要求高，应业主单位要求，该项目需创建省优质工程，硬件设施的投入相应增加。

针对以上特点，项目部把项目策划的重点放在9#、10#主墩的施工上，由于涉及到水上施工，常规的做法是搭设桩基施工平台，待桩基施工完毕后，进行主墩承台的施工，根据原图纸承台设计底高程，只能采用钢板桩止水围堰的方法。经分析，上述施工方法存在以下弊端：

（1）由于主墩桩基为直径1.8米钻孔灌注桩，桩长分别为68米和76米。根据地质报告及工期要求，项目部拟采用旋挖钻机进行施工。考虑到钻机自重较大（70t-80t），进而对施工平台的要求很高，势必增加施工成本，也增加了安全风险。

（2）10#墩承台位于现有航道中，如采用钢板桩围堰，刨除成本因素不谈，仅围堰施工过程中的安全风险就是一个不容忽视的因素，且必要时会暂时封航，社会影响较大。

（3）根据现场实测高程，9#墩基坑的开挖将超过5.5米，且位置毗邻航道，受水压力影响，很有可能造成土体失稳，甚至发生管涌。安全风险及投入较大。

（4）9#、10#墩的施工位于项目管理的“关键线路”上，任何一点失误都将造成工期的延长，给企业带来负面影响和损失。

鉴于以上原因，如何降低施工风险，保证主墩的顺利实施就成为了努力的方向，如果同时还能降低施工成本那就形成了“多赢”的局面。

经过分析不难看出，承台的底标高成为了影响施工方案的关键。于是项目部提出一个设想——能不能将承台底标高抬高，进而达到优化方案、降低风险、减少投入、保证工期的目的？

有了方向就行动起来，通过与航道部门的沟通，项目部了解到该航道正在进行“四改三”（四级航道改为三级航道）的施工。改造后航道的护岸将由现有的植物护坡改为浆砌片石挡土墙。根据航道部门要求只要承台调整后顶标高不高于挡土墙顶标高，他们就不会提出异议。有了行政部门的许可，技术上的问题操作起来就相对容易了，经过监理、设计及业主单位的同意，将9#、10#墩承台底标高抬升2.0米。具备了案例中方案二的客观条件，达到了预期的效果。

结语

企业的生存与发展离不开技术的进步与管理水平的提升，“技术”可以通过较为简单的方式获得，如购买新型设备及专利。但管理水平需要经验的积累和系统的筹划。未来的工程管理将不仅仅是“各司其职”，而是各部门交叉合作，通过技术促进经济，同时又通过经济来选择技术，进而达到为企业盈利的目的。

参考文献：

[1]顾勇新 王形 应勇群 《中国建筑业现状及发展趋势》.

[2]中国产业信息（www.chyxx.com） 《2015年中国建筑工程行业发展现状及投资前景分析》.

[3]杨宝明博士著《突破重围——中国建筑企业转型升级新思维》.

[4]《公路施工手册（桥涵）》.