浅谈变更方案的选择

浅谈变更方案的选择

1影响最优设计的因素模糊和多因素评价是对受多种因素影响的事物进行综合评价的一种非常有效的多因素评价方法。在实际工作中,对一个事物的评价(或评估),常常涉及多个因素或多个指标,这时就要求根据这多个因素对事物做出多元评价,而不能只从某一因素的情况去评价事物,这就是多元决策。当前,随着工程复杂性的增大,选择变更方案时,需要考虑的因素也越来越多,在确定最优方案时,要综合考虑这些影响因素。比如有些变更在经济上可能是合理的,但也应全面考虑对工期、质量、安全等其他方面的影响。2设计变更方案选择的模糊性和多样性评价模型的建立2.1因素结构构造明确工程项目问题,提出变更方案评价对象(A、B)。建立影响方案判定的因素结构,把方案判定中需要考虑的因素按其关联关系构造成阶梯层次模型。常用的方法为工作分解结构法(WBS),变更项目最大的影响因素主要存在于工期、费用、安全、风险、政策、不可抗力因素等,见图1。2.2各因素的权重在上述影响因素集U={u1,u2,…,un}中,现有k个专家各自独立给出各因素ui(i=1,2,…,n)的权重,如表1所示,可取各因素权重的平均值作为其权重。2.3影响因素的因子分析①将影响因素模糊集合U={u1,u2,…,un}分成若干组U={U1,U2,…,Uk},使得U=kUi=1Ui‚Ui∩Uj=(i≠j)。其中U为所有影响因素的全集,Uk是U的子集。称U={U1,U2,…,Uk}为第一层影响因素集,也即工期、费用等影响集合。设Ui={u(i)1,u(i)2,…,u(i)ni}(i=1,2…k),其中n1+n2+⋯+nk=k∑i=1ni=n,称为第二层影响因素集,即第一层影响因素的子集。②建立评价评语模糊集合V={v1,v2,…,vm}(m=5),其中vm对应的影响指标的评语分别为“优、良、中、较差、差”;对应的影响程度分别为“低、较低、中等、较高、高”。2.4计算综合评判①先对第二层影响因素集Ui={u(i)1,u(i)2,…,u(i)n}的ni个因素进行单因素评判,即建立Ui到V的模糊映射:fi:Ui→~S(V)‚~S(V)称为V的幂集,即~S(V)={B⊆V};得单因素评判矩阵为:Ri=[r(i)11r(i)12⋯r(i)1mr(i)21r(i)22⋯r(i)2m⋯r(i)ni1r(i)ni2⋯r(i)nim](1)设第二层影响因素集ui的权重为Ai=(a(i)1,a(i)2,…a(i)ni),可求得综合评判为Bi=Ai·Ri(i=1,2,…,k),用公式表示如下:Bi=(a(i)1‚a(i)2‚⋯(i)ni)⋅[r(i)11r(i)12⋯r(i)1mr(i)21r(i)22⋯r(i)2m⋯r(i)ni1r(i)ni2⋯r(i)nim](2)②再对第一层影响因素集U={U1,U2,…,Uk}作综合评判。设U={U1,U2,…,Uk}的权重为A=(a1,a2,…,ak),总评判矩阵为R1A=(B1,B2,…Bk)T,也就是第一层影响因素对评语集V的隶属矩阵,可求得综合评判B=A·R1A,B是对评判对象所做的一个模糊评判,是V的一个模糊子集。用公式表示如下:R1A=[B1B2⋯Bk]=[b11b12b13b14b21b22b23b24⋯⋯⋯⋯bm1bm2bm3bmn]B=(a1‚a2‚⋯‚ak)⋅R1A(3)2.5评价影响程度评价值的计算为更好的分析影响程度的不同,给出评语集V中各元素一个数量值,取V′=(0.4,0.5,0.7,0.8,1.0),利用D=V′BT将评价结果B转化为一个具体的数值,作为最终评价影响程度的指标,最终评价结果介于0.4～1.0之间,如果最终值越接近1,影响程度相对较低;越接近0.4,影响程度越高,该方法便于不同方案横向比较。3实例分析3.1工程区地质构造及构造总干渠工程为I等工程,隧洞作为其主要建筑物,为1级建筑物,设计流量为50m3/s,加大流量为60m3/s。隧洞洞线布置平面上为直线,纵坡为0.00067。结构型式为洞内安装PCCP管,即隧洞开挖后进行初期支护,Ⅳ～Ⅴ类围岩洞段再进行二次衬砌,成洞后在洞内安装PCCP管,洞壁和管道间回填混凝土。工程区主要分布的地层为蓟县系雾迷山组第四段大理岩夹滑石片岩,其顶部多被第三系残积层,岩性为红色黏土含碎石或含滑石碎片,黏土呈硬塑-坚硬状态。工程区主要的断裂构造分述如下。F1断层:为实测断层,分布于隧洞进口SE180m处。断层产状:走向NE65°,倾向SW,倾角85°,破碎带宽度2.5m。F2断层:为推测断层,分布于洞线垭口处。据地质雷达探测和钻孔揭露断层规模较大,推测断层产状:走向大约SE170°,倾向NE。F3断层:为推测断层。该断层是结合地质雷达资料推测,断层两侧岩层倾向从NE65°～75°转变为SE95°～100°,倾角渐大。断层走向约为SE122°,倾向NE。3.2变更分析方法本文拟以隧洞施工中经常发生的,由于设计变更及地质原因造成石方开挖方量增大而引起的变更为例,结合前文介绍的理论方法对变更进行分析控制。3.2.1城门洞形隧道①由于根据设计通知隧洞开挖断面由圆形改为城门洞形。城门洞形断面高度、宽度均同原圆形开挖断面直径,顶拱角度为180°,各种围岩类别支护参数同原设计,城门洞形隧洞底板不设支护。隧洞二次钢筋混凝土衬砌内配筋维护原设计,隧洞岩石锚杆抗拉拔力为80kN。②由于围岩较破碎,在洞挖过程中,产生局部超挖,有承包方、监理方、设计方共同签认的由于地质原因造成超挖的工程量。3.2.2修改设计和成本效益的确认更后石方洞挖、合同工程建设根据实际开挖工程量签证单进行计算和复核,经审核变更后石方洞挖工程量为109254.6m3,合同工程量为99279m3,净增加9975.6m3,增加工程量占合同工程量的10.38%。变更合同价格时,金额按合同确定的第保根据合同文件规定,完工结算时,若出现由于变更工作引起合同价格增减的金额,以及实际工程量与工程量清单中估算工程量的差值引起合同价格增减的金额的总和超过合同价格(不包括备用金)的15%时,在除了按合同确定的变更工作的增减金额外,若还需对合同价格进行调整时,其调整金额由监理人与发包人和承包人协商确定。若协商后未达成一致意见,则应由监理人在进一步调查工程实际情况后提出确定意见,征得发包人同意后将确定结果通知承包人。上述调整金额仅考虑变更引起的增减总金额以及实际工程量与《工程量清单》中估算工程量的差值引起的增减总金额之和超过合同价格(不包括备用金)的15%的部分。由于增加工程量占合同工程量的10.38%,未超出合同条款规定的15%,故超出部分单价不再变更,按照合同单价进行计量支付。对项目总投资的影响变更后增加石方开挖工程量9975.6m3,增加工程投资:9975.6m3×176.04元/m3=1756100元。影响设计直接竣工的效果本变更虽然工程量增加,但有利于隧洞开挖运输,是赶工措施,可加快进度。3.2.3变更分析、评估和控制超挖墙体开挖合同文件中石方洞挖项目计量支付条件如下:a.施工图纸中标明的设计开挖线是付款的依据。超出设计开挖线以外的超挖,及其在超挖空间内回填混凝土或其它回填物所发生的费用,均应包括在《工程量清单》该项目的单价中,发包人不再另行支付。b.除经监理人认可的地质原因引起的超挖外,承包人在开挖过程中由于施工措施不当造成的超挖,均应由承包人承担超挖增加的费用,包括因超挖需要的回填混凝土或经监理人批准的其它回填材料的费用。局部超挖引起的质量问题石方洞挖工作在隧洞开挖中较为重要,爆破效果的好坏直接对后续工序的施工造成影响,也直接影响工期,所以首先监理工程师应该做好前期工作,包括审核承包人的爆破设计,要求承包人根据爆破试验选取合适的爆破参数,并监督承包人在实际施工中严格执行。一般来讲,洞挖过程中容易产生两种超挖。一种是由于地质原因,岩石节理裂隙发育,完整性较差,在爆破过程中由于受到扰动产生局部范围超挖;一种是由于承包商自身原因造成,未能根据围岩类别的变化,及时调整爆破参数,导致超挖。一般规范要求:不允许有欠挖,超挖控制在20cm之内,在单价合同中,一般也都考虑了该部分超挖。但根据历来隧洞开挖经验来看,超挖控制在20cm之内是不容易实现的,必然会带来超挖及回填等一系列问题。所以,作为监理人,正确界定超挖由于何种原因造成,使之符合合同文件计量之规定,是进行计量支付的依据。如为第一种原因造成,需要有承包人、监理人及设计方地质工程师联合进行鉴定,辅助以地质素描及详尽的地质编录,在几方共同确认由于地质原因造成超挖后,由承包人对超挖断面进行测量,报监理方审核确认。如第二种原因造成,需要监理工程师严把现场关,在每次爆破前检查承包人是否按照围岩类别、爆破设计进行造孔装药。当然这种原因造成的超挖是不予计量支付的,但由于超挖进行处理增加了工作量,容易造成扯皮现象,也给工程进度造成影响。需要注意的是,承包人为了追赶进度,即使地质条件较差,也可能出现蛮干现象,具体表现为掌子面钻孔时仍进尺较长、爆破孔装药较多,造成局部超挖严重。爆破后采用型钢拱架支撑,塌空区采用石块回填,而以地质原因为由,要求计量超挖工程量及回填工程量。这样一来给投资带来增加,又给工程带来安全隐患,针对这类现象,监理人员应严格控制。监理工作可按如下步骤进行:a.严格检查承包人掌子面钻孔情况,是否按照围岩类别及时调整爆破参数,按照既定的爆破方案进行施工。b.爆破作业完成后,设计、监理、承包人地质工程师及时对爆破后情况进行描述,对围岩类别进行判定,对支护参数提出意见,一般情况按照设计支护参数进行支护,如需加强支护,则由三方共同确认。c.要求承包人对爆破后隧洞成洞断面进行测量,监理工程师进行复核,准确计算爆破开挖石方量及超挖工程量,对欠挖部分可要求承包人机械方式处理,直至达到设计断面要求。d.要求承包人及时进行资料整理并归档,主要进行用于计量支付和竣工验收文件整理工作,按照相关规定执行。e.监理工程师建立台帐,对超挖引起的工程量进行统计,便于结算。替代基础分析以本变更为例,采用因素分析法,对引起成本增加的因素进行评价,找出影响投资增加较大因素,可根据合同文件,进行相应调整。石方洞挖项目合同合价为1768000元,实际合价为19436100元,比合同合价增加1756100元。分析成本增加的原因:a.分析对象是石方洞挖的成本,实际成本与目标成本的差额为1756100元,该指标是由工程量、单价、损耗率三个因素组成的。b.以目标数1768000元(=100000×170×1.04)为分析替代的基础:第一次替代工程量因素,以102000替代100000:102000×170×1.04=18033600元;第二次替代单价因素,以185替代170,并保留上次替代后的值:102000×185×1.04=19624800元;第三次替代损耗率因素,以1.03替代1.04,并保留上两次替代后的值;102000×185×1.03=19436100元。c.计算差额:第一次替代与合同合价的差额=18033600-1768000=353600元;第二次替代与第一次替代的差额=19624800-18033600=1591200元;第三次替代与第二次替代的差额=19436100-19624800=-188700元。d.分析可知:工程量增加使成本增加了353600元,单价提高使成本增加了1591200元,而损耗率下降使成本减少了188700元。e.各因素的影响程度之和=353600+1591200-188700=1756100元,与合同合价与变更后合价的总差额相等。由以上分析可以看出,单价的变化给该变更带来的影响较大,监理人员应在工作中引起注意。工程量增加引起的成本增加影响次之,但也占到了相当份额,也是进行投资控制的一个重点。此外,如选用先进的机械设备、提高钻爆效率、提高作业人员的工作水平、减少资源损耗,可以有效降低成本。3.3施工方案比选由于工程进度滞后较多,合同工期已无法实现,而该隧洞为全线节点工程,隧洞的贯通、完工对全线通水有重要意义。由于地形及地质条件所限,开挖支洞也不能满足条件。在广泛采纳有关单位和领导、专家意见的基础上,经认真分析研究了地形、地质、工期、施工方法、拆迁占地等条件,为了加快工程进度,认为在目前的条件下,有以下两种施工调整方案可供选择,方案A:明挖垭口段方案;方案B:扩大设计竖井方案。此处通过应用模糊决策的方法,对两种可选方案进行对比,做出优选。3.3.1影响因素分析通过分析,影响该变更方案选择的主要有工期、费用、安全、风险因素。首先建立影响因素层次结构,把引起需要考虑的因素按其关联关系构成阶梯层次模型。3.3.2变更项目影响因素的查论分析为择优选取方案,请15位专家进行调查分析,该变更项目最大的影响因素主要存在于工期、费用、安全、风险等方面。汇总专家意见,得如下影响评价表。3.3.3级因素集及权重①由上表,将因素集U={u1,u2,…,u12}划分为二个层次:一级因素集U={U1,U2,U3,U4},权重A=(0.3,0.25,0.25,0.2)。二级因素集U1={C1,C2,C3},U2={C4,C5,C6},U3={C7,C8,C9},U4={C10,C11,C12},权重A1=(0.3,0.5,0.2),A2=(0.25,0.6,0.15),A3=(0.6,0.2,0.2),A4=(0.3,0.5,0.2)。②评判集V={v1,v2,v3,v4}其中“v1:较高,v2:高,v3:中等,v4:低”。3.3.4模糊综合评价模糊综合评价集可得工期因素影响第二层评价矩阵为:R1=[0.130.200.550.130.530.270.130.070.070.270.530.13]根据A1=(0.3,0.5,0.2),对工期影响第二层因素进行综合评价:套用公式(2)计算可得:B1=A1·R1=(0.3,0.5,0.2)·R1=(0.32,0.25,0.34,0.1)类似的计算,可计算出费用、安全、风险因素的模糊综合评价集:B2=A2·R2=(0.25,0.6,0.15)·R2=(0.27,0.31,0.26,0.15)B3=A3·R3=(0.6,0.2,0.2)B1·R3=(0.41,0.3,0.2,0.08)B4=A4·R4=(0.3,0.5,0.2)B1·R4=(0.33,0.29,0.25,0.09)同理,可计算出方案二各影响因素的评价集如下:B′1=(0.25,0.24,0.42,0.1)B′2=(0.4,0.21,0.24,0.15)B′3=(0.5,0.32,0.14,0.03)B′4=(0.3,0.34,0.23,0.15)方案二总体影响的计算根据U1=(U1,U2,U3,U4),权重为A1=(0.3‚0.25‚0.25‚0.2)‚R1A=[0.32‚0.25‚0.34‚0.10.27‚0.31‚0.26‚0.150.41‚0.3‚0.2‚0.080.33‚0.29‚0.25‚0.09]R1B=[0.25‚0.24‚0.42‚0.10.4‚0.