论文部分内容阅读
摘要：为了提高桩基方案评价的科学性并实现对预选方案的优劣排序，在遵循方案评价的基本原理及相关要求的基础上，提出基于价值工程理论的桩基方案评价方法，建立了桩基方案评价模型，并对某一工程进行实例分析。结果表明：PHC桩、钢管桩和预应力混凝土方桩3个预选方案中，PHC桩最优。基于价值工程理论的桩基方案评价方法较全面和具有可操作性，评价科学，为桩基方案选择提供了决策依据。
关键词：价值工程，方案评价，桩基
中图分类号：TU473文献标识码： A
Comprehensive evaluation for pile foundation alternatives based on value engineering
Junping Gao
（Shaanxi Non-ferrous Construction Co. Ltd.，Xi’an，710065，Shaanxi）
Abstract：In order to improve the scientific evaluation for pile foundation and realize the merits of alternatives schemes, a comprehensive evaluation method for pile foundation alternatives was proposed based on value engineering and the basic principles, then the evaluation model of pile foundation processing was constructed. This method was applied to one port project. The result shows that PHC pile is the best one among prestressed square concrete pile, steel pipe pile and PHC pile. The evaluation model for pile foundation based on value engineering is comprehensive, objective, operational, science evaluation and provides a basis of decision for pile foundation.
Key words：Value engineering；Scheme evaluation；Pile foundation
0 引言
樁基是由桩和连接桩顶的桩承台组成的深基础或由柱与桩基连接的单桩基础，是保证桥梁结构物稳定性的基石[1]。由于桩基种类繁多，施工工艺差异大，加之地层变化复杂，施工过程中可能会使桩身出现缩径，扩径，夹泥，离析，断桩等缺陷，当然施工后由机械开挖，碰撞也会引起浅部桩身缺陷。因此，在设计中，一套科学可靠的桩基方案比选评价方法对于选择技术上可靠、经济上合理、实施上可行的最优方案具有重要意义。
本文在桩基方案评价指标体系建立的基础上，探索提出一种基于价值工程理论的桩基比选方案评价方法，构建了桩基方案综合评价模型，并对某一工程桩基方案评价进行实例分析，确定了各处理方案的优劣。
1 桩基方案评价指标体系建立
桩基方案确定涉及的因素多，包括技术因素、经济因素、生态因素。这些因素相互关联、共同对桩基方案选择产生影响作用。每类因素所确立的准则层又包含若干指标，由①桩身承载能力；②耐锤击能力；③使用年限（耐久性）；④施工工艺（沉桩难易程度）；⑤桩基承载力；⑥排架间距（结构刚度）等六大指标组成[2]，如图1所示。
图 1 桩基方案评价指标体系
2 基于价值工程理论的桩基方案评价模型
价值工程理论（Value Engineering， VE）评价模型是一种事前控制方法，应在工程设计阶段实施，寻求适用技术，取得最佳效果。所述的“价值”，是指作为某种产品所具有的功能与获得该功能的全部费用比值[3,4]。它的核心是对产品进行功能分析，是将产品价值、功能和成本作为一个整体同时考虑，是将功能定量化即将功能转化为能够与成本直接相比的量化值。基于VE理论的桩基方案评价流程主要包括收集整理资料与功能评分、确定功能权重、确定功能指数F、确定成本指数C、确定价值指数V、选出最佳方案六个主要步骤。
①收集整理资料与功能评分
结合预选方案指标的相关数据，对m个处理方案n个指标，采用10分制对预选方案进行评分，不同预选方案相关评价指标得分用评分表，如表1所示。
表 1 方案功能评分表
②确定功能权重
把同级各个因子两两相互比较（包括因子自身比较）评分，按比较重要性大小在一个九标度表（如表2）中进行量化，各因子数量值构成一个“构造判断矩阵”如表3，该矩阵在一致性检验符合要求后，其最大特征值对应的向量为对应各因子的权重向量[5,6]。
表 2 九标度各因子重要性大小比较数量化表
表 3 两两判断矩阵表
③确定功能指数F
根据不同预选方案功能评分与功能权重计算相应的功能指数F。
（1）
④确定成本指数C
计算不同预选方案的成本在所有方案中的成本比重，即成本指数C。
（2）
⑤确定价值指数V
（3）
⑥选出最佳方案，选择价值指数V最大值的方案作为最佳方案。
3 应用实例
某工程对其桩基提出了三种方案。
方案一（PHC桩方案）：基桩采用准800的PHC桩。排架间距、桩基布置及其余结构同方案一。工程每榀排架共设9根桩，标准排架间距为5.5m。
方案二（钢管桩方案）：该工程为高桩梁板式结构，基桩采用准1000mm钢管桩。每榀排架设2对双直桩、1根单直桩及1对叉桩，共7根桩，标准排架间距为8.0m；钢管桩从桩顶至泥面以下1m范围内涂防腐材料，每根桩安装2块110kg铝合金块牺牲阳极。
方案三（方桩方案）：该工程为高桩梁板式结构，基桩采用预应力混凝土空心方桩。每榀排架设2对双直桩、1根单直桩及2对叉桩，共9根桩；桩基均为650mm×650mm方桩，采用H形桩尖，桩尖标高为-31.0m；标准排架间距为5.5m。
三种方案的结构方案造价按交通部水运工程定额站的规定进行，如表4所示。
表 4 桩基预选方案
根据专家打分法，三种预选方案评价指标权重及最终得分值，如表5和表6所示。
表 5 方案功能评分表
表 6 方案功能评分表
通过模型计算，三种预选方案的功能指数F、成本指数C、价值指数V，如表7所示。
表 7 桩基预选方案计算结果
由表7可以看出，根据价值指数，3个预选方案中，PHC桩>预应力混凝土方桩>钢管桩，PHC桩为最优方案，即采用PHC桩是该工况下的最优方案。该评价结果与实际施工状况相符，准确反映了预选方案的优劣水平，说明该评价方法是可行的，评价结果是合理、可靠的。
4 结语
基于价值工程理论的桩基案评价，从客观实际数据入手，是一种对桩基方案“性价比”比选的一种尝试。本文在价值分析过程中，对3种拟采用桩的功能评分和权重考虑了耐久性、承载能力、施工难易以及工程结构的刚度等因素。评价方法较全面、客观和具可操作性，评价结果更为可靠。
参考文献：
[1] JTGD63-2007, 公路桥涵地基与基础设计规范[S], 2007.
[2] 麦皓愉, 徐烈毅. 高桩码头桩基方案的价值工程评价与优选[J]. 中国港湾建设, 2009, 9:16-18.
[3] 盛利. 价值工程在房屋建筑工程设计阶段造价控制中的应用研究[D]. 华南理工大学, 2010.
[4] 刘伊生. 工程造价管理基础理论与相关法规[M]. 北京:中国计划出版社,2009.
[5] 周继忠,蔡雪峰,庄金平. 层次分析法在桩基方案评价中应用[J]. 建筑科学, 2008, 33:31-33.
[6] 邢莉燕, 孔军, 王志英. AHP方法在桩基方案评价决策中的应用[J]. 水利建设与管理, 2004, 2:11-13.
关键词：价值工程，方案评价，桩基
中图分类号：TU473文献标识码： A
Comprehensive evaluation for pile foundation alternatives based on value engineering
Junping Gao
（Shaanxi Non-ferrous Construction Co. Ltd.，Xi’an，710065，Shaanxi）
Abstract：In order to improve the scientific evaluation for pile foundation and realize the merits of alternatives schemes, a comprehensive evaluation method for pile foundation alternatives was proposed based on value engineering and the basic principles, then the evaluation model of pile foundation processing was constructed. This method was applied to one port project. The result shows that PHC pile is the best one among prestressed square concrete pile, steel pipe pile and PHC pile. The evaluation model for pile foundation based on value engineering is comprehensive, objective, operational, science evaluation and provides a basis of decision for pile foundation.
Key words：Value engineering；Scheme evaluation；Pile foundation
0 引言
樁基是由桩和连接桩顶的桩承台组成的深基础或由柱与桩基连接的单桩基础，是保证桥梁结构物稳定性的基石[1]。由于桩基种类繁多，施工工艺差异大，加之地层变化复杂，施工过程中可能会使桩身出现缩径，扩径，夹泥，离析，断桩等缺陷，当然施工后由机械开挖，碰撞也会引起浅部桩身缺陷。因此，在设计中，一套科学可靠的桩基方案比选评价方法对于选择技术上可靠、经济上合理、实施上可行的最优方案具有重要意义。
本文在桩基方案评价指标体系建立的基础上，探索提出一种基于价值工程理论的桩基比选方案评价方法，构建了桩基方案综合评价模型，并对某一工程桩基方案评价进行实例分析，确定了各处理方案的优劣。
1 桩基方案评价指标体系建立
桩基方案确定涉及的因素多，包括技术因素、经济因素、生态因素。这些因素相互关联、共同对桩基方案选择产生影响作用。每类因素所确立的准则层又包含若干指标，由①桩身承载能力；②耐锤击能力；③使用年限（耐久性）；④施工工艺（沉桩难易程度）；⑤桩基承载力；⑥排架间距（结构刚度）等六大指标组成[2]，如图1所示。
图 1 桩基方案评价指标体系
2 基于价值工程理论的桩基方案评价模型
价值工程理论（Value Engineering， VE）评价模型是一种事前控制方法，应在工程设计阶段实施，寻求适用技术，取得最佳效果。所述的“价值”，是指作为某种产品所具有的功能与获得该功能的全部费用比值[3,4]。它的核心是对产品进行功能分析，是将产品价值、功能和成本作为一个整体同时考虑，是将功能定量化即将功能转化为能够与成本直接相比的量化值。基于VE理论的桩基方案评价流程主要包括收集整理资料与功能评分、确定功能权重、确定功能指数F、确定成本指数C、确定价值指数V、选出最佳方案六个主要步骤。
①收集整理资料与功能评分
结合预选方案指标的相关数据，对m个处理方案n个指标，采用10分制对预选方案进行评分，不同预选方案相关评价指标得分用评分表，如表1所示。
表 1 方案功能评分表
②确定功能权重
把同级各个因子两两相互比较（包括因子自身比较）评分，按比较重要性大小在一个九标度表（如表2）中进行量化，各因子数量值构成一个“构造判断矩阵”如表3，该矩阵在一致性检验符合要求后，其最大特征值对应的向量为对应各因子的权重向量[5,6]。
表 2 九标度各因子重要性大小比较数量化表
表 3 两两判断矩阵表
③确定功能指数F
根据不同预选方案功能评分与功能权重计算相应的功能指数F。
（1）
④确定成本指数C
计算不同预选方案的成本在所有方案中的成本比重，即成本指数C。
（2）
⑤确定价值指数V
（3）
⑥选出最佳方案，选择价值指数V最大值的方案作为最佳方案。
3 应用实例
某工程对其桩基提出了三种方案。
方案一（PHC桩方案）：基桩采用准800的PHC桩。排架间距、桩基布置及其余结构同方案一。工程每榀排架共设9根桩，标准排架间距为5.5m。
方案二（钢管桩方案）：该工程为高桩梁板式结构，基桩采用准1000mm钢管桩。每榀排架设2对双直桩、1根单直桩及1对叉桩，共7根桩，标准排架间距为8.0m；钢管桩从桩顶至泥面以下1m范围内涂防腐材料，每根桩安装2块110kg铝合金块牺牲阳极。
方案三（方桩方案）：该工程为高桩梁板式结构，基桩采用预应力混凝土空心方桩。每榀排架设2对双直桩、1根单直桩及2对叉桩，共9根桩；桩基均为650mm×650mm方桩，采用H形桩尖，桩尖标高为-31.0m；标准排架间距为5.5m。
三种方案的结构方案造价按交通部水运工程定额站的规定进行，如表4所示。
表 4 桩基预选方案
根据专家打分法，三种预选方案评价指标权重及最终得分值，如表5和表6所示。
表 5 方案功能评分表
表 6 方案功能评分表
通过模型计算，三种预选方案的功能指数F、成本指数C、价值指数V，如表7所示。
表 7 桩基预选方案计算结果
由表7可以看出，根据价值指数，3个预选方案中，PHC桩>预应力混凝土方桩>钢管桩，PHC桩为最优方案，即采用PHC桩是该工况下的最优方案。该评价结果与实际施工状况相符，准确反映了预选方案的优劣水平，说明该评价方法是可行的，评价结果是合理、可靠的。
4 结语
基于价值工程理论的桩基案评价，从客观实际数据入手，是一种对桩基方案“性价比”比选的一种尝试。本文在价值分析过程中，对3种拟采用桩的功能评分和权重考虑了耐久性、承载能力、施工难易以及工程结构的刚度等因素。评价方法较全面、客观和具可操作性，评价结果更为可靠。
参考文献：
[1] JTGD63-2007, 公路桥涵地基与基础设计规范[S], 2007.
[2] 麦皓愉, 徐烈毅. 高桩码头桩基方案的价值工程评价与优选[J]. 中国港湾建设, 2009, 9:16-18.
[3] 盛利. 价值工程在房屋建筑工程设计阶段造价控制中的应用研究[D]. 华南理工大学, 2010.
[4] 刘伊生. 工程造价管理基础理论与相关法规[M]. 北京:中国计划出版社,2009.
[5] 周继忠,蔡雪峰,庄金平. 层次分析法在桩基方案评价中应用[J]. 建筑科学, 2008, 33:31-33.
[6] 邢莉燕, 孔军, 王志英. AHP方法在桩基方案评价决策中的应用[J]. 水利建设与管理, 2004, 2:11-13.