价值工程在公建类项目成本优化中的应用

兰文臣LAN Wen-chen

（中建国际建设有限公司，北京 100020）

0 引言

目前我国的工程建设项目主要采用传统的施工总承包模式，在建设项目的实施过程中，首先由设计方进行施工图设计，再由业主方组织施工招标，最后由施工方进行施工。在这种体制下，施工方对设计图纸的参与度十分有限，设计方进行施工图设计时往往只考虑业主方的需求，很少站在施工方的角度上进行设计优化，设计的深度及质量水平也参差不齐，不利于建设工程项目全寿命周期的成本控制。对此，施工方在施工之前应组织设计策划，结合自身的经施工经验及资源优势积极同设计方沟通，对已有施工图进行优化，在满足建筑使用功能的前提下，寻求降低项目经济成本和时间成本的优化方案，这符合价值工程理论中确保产品功能的前提下降低产品成本的理念。本文重点介绍了在公建类建筑建设过程中，施工方利用价值工程理论进行项目成本优化的实例，探讨如何在施工方及业主方共赢的前提下进行价值工程成本优化。

1 基于价值工程的成本优化思路

确保产品功能的前提下降低产品成本是价值工程理论的基本理念，而产品的功能则是价值工程最的核心。在建设工程项目中，功能其实就是业主方对建筑物的需求，业主方的基本需求即建筑物所应该具备功能的最低限度。价值工程的成本则是指产品的全寿命周期的成本，因此对于建设工程项目而言，施工方在应用价值工程进行成本管理时，不仅要考虑施工过程中产生人工、材料及施工工艺等产生的成本，也必须要考虑到项目竣工交付之后的使用及维护成本。这就要求施工方不仅要有一定的设计能力和施工能力，更要站在业主的角度，以全局化的思维对建筑功能、设计质量、工程成本、工期和施工效率等进行综合考虑，使项目能达到综合效益最大化。

在基于价值工程理论的设计优化过程中，主要有以下五形式：成本下降，功能提高；成本不变，功能提高；成本上升一点，功能大幅提高；功能下降一点，成本大幅下降；功能不变，成本下降。考虑到国内建筑业的大环境，其中涉及到成本上升和功能下降的两种设计优化方案实施起来会比较困难，这种设计优化需要有足够的亮点才能获得业主方的认可，而其他三种实施起来则会较为容易，也是施工方在进行设计优化管理中的主要思路。

基于价值工程的设计优化工作的主要步骤如下：建立项目设计优化管理小组，项目技术负责人为第一责任人，开展设计优化工作；确定设计优化对象；进行设计优化对象的功能分析及及功能评价；进行方案的改进；进行基于价值工程理论的方案评价；组织实施及实施效果评价。

2 基于价值工程的设计优化实施

施工总承包单位的价值工程管理小组在施工前进行了熟悉施工图纸、项目实施策划等工作，并根据所收集到的基础资料组织价值工程管理策划；在优化过程中对功能和成本进行例如定量分析，并积极与各方进行沟通；最终的优化方案经业主方确认形成书面文件后实施，最后取得显著效果，具体实例如下。

2.1 基坑支护设计优化

某公建项目基坑面积为16万m2，其中部轨道交通位置基坑深度为20.15m；东西两侧基坑深度为7.15m；基坑最两端为制冷站的位置，基坑深度为11.3m。整个基坑两端浅，中间深，其主要特点为支护形式繁杂、水文地质条件差、基坑土方量大，整个工程基坑效果如图1所示。

图1 基坑效果

在最初的基坑支护施工图设计中，中间深坑区与两侧浅坑区采用单排灌注桩支护结构，桩身直径800mm，间距1400mm，桩顶冠梁尺寸为1000mm×600mm，每根灌注桩设置三道预应力锚杆，初始设计情况如图2所示。

图2 支护初始设计

根据相关规范要求，每层土方开挖必须在每排预应力锚杆施工完成之后进行。鉴于上述情况，若采用原设计方案，预应力锚杆作业与土方开挖作业穿插较多，而本工程出土量达到160万m3，原设计支护方案不利于施工进度控制。经施工总承包单位与设计方充分沟通后，确定采用双排桩支护体系，优化了锚杆的数量及位置，优化后的支护设计如图3所示。

图3 支护优化设计

从价值工程理论的功能角度分析，经设计优化后的双排桩支护方案对比原方案更加安全可靠，满足支护结构功能要求。从成本的角度分析，经优化后调整了锚杆的位置及数量，将三道锚杆减少为两道锚杆，且通过第一道锚杆的标高上提使其可以在支护桩施工前进行施工，消除其对基坑出土的干扰，节约基坑开挖及支护施工工期25天，即节约了时间成本；加大锚杆设置间距，减少锚杆道数，减少锚杆数量约19582米，起到节材作用，扣除增加的支护桩费用后，减少投资约106万元，即减少了经济成本；采用冠梁与锚杆一体化施工技术，锚索张拉锁定在冠梁上，有效提高场区场地利用率，起到节约施工场地作用。

2.2 预应力结构梁设计优化

某公建建筑的机电系统专业多，各类管线数量巨大且排布十分复杂，排布难度大。且楼内预应力结构梁数量多，截面大，在初始的设计方案中，机电管线只能从预应力结构梁下部穿过，这些庞大的机电系统会大量的占用建筑物的空间，如何更好地进行机电管线排布，提高建筑物内部空间的利用效率是施工时需要解决的难题。

为解决上述问题，施工总承包单位结合自身经验及现场实际情况，提前与设计方进行沟通，对楼内预应力结构梁的构造及配筋进行设计优化，通过在预应力结构梁内设置组合预埋体系，使预应力结构梁上形成成排的大截面预留洞口，进而方便机电管线的排布。优化后每跨预应力结构梁上设置5个截面为矩形的预留洞口，洞口尺寸为500mm长、350mm宽。优化前的预应力结构梁如图4所示，经设计优化后的预应力结构梁如图5所示，经实施后的预应力结构梁及机电管线排布如图6所示。

图4 预应力结构梁初始设计

图5 预应力结构梁初始设计

图6 预应力结构梁实施

从价值工程理论的功能角度分析，经设计优化后的预应力结构梁构造作法相较于优化前具有以下优点：提高机电管线的整体标高，将楼的使用净高由原2.5m提升至2.7m，使建筑物的功能得到完善；由于楼内停车区不设置吊顶，机电管线外漏，此设计优化方法又提高了建筑的观感效果。从成本的角度分析，预应力结构梁上的大截面成排预留洞口提高了机电管线排布的灵活性，减少了不必要的管材使用，直接节省管线施工的材料费及人工费约156万元；通过提高管线布置的合理性减少工程交付使用后的管线检修及维护费用。综上所述，在提高建筑物功能的同时又减少了成本，符合价值工程的理念。

2.3 屋面保温层作法设计优化

某办公楼建筑面积为13.2万m2，屋面建筑面积为2.6万m2。土建屋面为倒置式保温屋面，上盖金属屋面系统，因此保温性能要求较高。屋面保温材料采用泡沫玻璃块，厚度150mm，工程量为2620m3。

原设计图纸要求的泡沫玻璃块平均导热系数K＜0.050W/m·K（25℃时），据此设计标准要求，现场需要采购I型泡沫玻璃。

施工总承包单位在充分理解设计意图的基础上，进行了市场行情的调查，对各型号泡沫玻璃块的保温性能进行了解，并根据屋面整体平均导热系数不大于0.40W/m2·K的设计要求推算出泡沫玻璃块的最大导热系数为0.057 W/m·K。鉴于上述原因，将I型泡沫玻璃块优化为Ⅱ型泡沫玻璃块，同样能达到屋面整体保温要求。对此施工总承包单位及时与设计方说明情况，并积极开展针对屋面保温层作法的设计优化工作，最终此优化方案得到设计方及业主方的认可并组织实施。泡沫玻璃保温层如图7所示。

图7 泡沫玻璃块

工程施工时期，I型泡沫玻璃块单价为3020元/m3，II型泡沫玻璃块单价为980元/m3，设计优化后，合计取得效益费用约500万元。根据价值工程的理论进行分析，优化后的方案在满足屋面整体保温性能前提下，选择了价格较低的泡沫玻璃块II型材料，减少了投资，符合价值工程的基本理念。

2.4 地面建筑作法设计优化

某工程建筑面积约26万m2，自流平地面面积达到21万m2。原设计图纸中地面从上到下分层作法为保护蜡、水泥基自流平地面、40厚C20细石混凝土垫层，属于超大面积水泥基自流平地面系统。然而，地面保护蜡存在整体性差，维护次数频繁且维护费用高的缺点。对此，施工总承包单位从如何降低后期维护费用及提高施工质量出发，将自流平地面罩面保护蜡优化为聚氨酯罩面，增强水泥基自流平整体效果，减少因保护蜡罩面需经常维护而产生的后期维护费用。自流平地面如图8所示。

图8 水泥基自流平地面

本优化在没有影响建筑物任何使用功能的前提下将水泥基自流平地面保护蜡变更为聚氨酯罩面，虽然聚氨酯罩面较比保护蜡施工费用高，但从业主方的立场来看，避免了工程运营过程中的经常性维护费用，依然是节约了工程项目的全寿命周期成本。

3 结语

在公建项目实施过程中，施工方利用价值工程的理论，在确保或改善建筑物功能的前提下，对业主方及设计方进行沟通引导，寻求减少项目经济成本或时间成本的设计优化方案，在确保建筑品质的前提下实现了各方共赢的局面。