高速铁路40 m箱梁应用对桥梁造价的影响——以福厦和郑济铁路项目为例

2020-09-13杨海红

铁道科学与工程学报 2020年8期

杨海红

杨海红

(中国铁建十一局集团有限公司, 湖北武汉 430061)

高速铁路40 m箱梁预制架设处于试点阶段，定额消耗量没有标准，试点项目概算中采用补充单价是以32 m箱梁为基础折算，与现场实际成本相差较大，导致施工单位亏损严重。从40 m(双线)箱梁与32 m(双线)箱梁的施工方案及工艺区别入手，分析材料消耗、设备消耗、人工费和定额直接费差异，确立40 m与32 m(双线)箱梁预制定额与预制成本差异；从运架设备和运架成本，分析40 m与32 m箱梁运输架设定额与成本的差异；从桥梁下构主要施工内容，分析40 m与32 m桥梁工程下部结构定额预算和成本差异，最终确定40 m和32 m箱梁每延米差异指标，从而分析40 m预制箱梁的应用对桥梁造价的影响，为铁路项目概算编制提供参考依据。

40 m；预制箱梁；定额分析；成本分析；高速铁路

桥梁为高速铁路的重要组成部分，目前我国高速铁路梁部主要采用32，24和20 m标准跨，一般采用预制架设建造模式，大量使用提梁机、运梁车和架桥机等大型施工设备。当桥梁通过河道、河床等地区时，受过水断面等条件限制，往往需采用大跨度梁跨越，主要是大跨度简支梁、连续梁、连续钢构等形式，其中40 m简支箱梁较为常见，40 m简支箱梁比32 m简支箱梁跨越能力更大，且每单位长度重量比常规的32 m简支箱梁轻。现阶段一般采用移动模架、满堂支架现浇或者节段拼装等施工方法，这些施工方法造价高，且质量控制难度大。为确保40 m简支箱梁的施工质量，降低工程造价，中国铁路总公司2016年5月立项对高速铁路40 m简支箱梁制运架技术进行研究，随着我国机械设备研究水平和工业制造能力的提升，为大跨度简支梁的预制架设提供了保障。以欧洲为代表的高速铁路[1]，整孔简支箱梁的跨度比选择1/9～1/11之间，多为双线单箱单室。日本新干线T梁跨度在15～45 m，双线主梁3～8片T梁不等，主梁截面为箱梁时跨度较小；德国汉诺威−维尔茨堡、曼海姆−斯图加特2条高速铁路上采用了42 m和55.75 m跨度的后张法单箱单室简支梁[2−3]；法国巴黎−布鲁塞尔高速铁路上采用了53 m和63 m混凝土简支梁；韩国也有40 m跨度的后张法单箱单室简支梁[4]。中国铁路总公司于2017年9月19日通过了40 m简支箱梁制运架技术的试用评审，2018年9月7日通过了40 m简支箱梁提运架设备的试用评审。依托以上科研成果，相关单位已经完成了时速350 km高速铁路40 m预制无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁(双线)通用图的编制工作。经调研，40 m简支箱梁制运架方案已应用在郑济铁路郑州黄河桥、福厦铁路湄洲湾跨海大桥、南沿江高铁宁常段滆湖特大桥、南沿江高铁常太段跨京沪高速公路特大桥和跨疏港高速公路特大桥，未来随着经验的积累和技术的发展，将继续推广应用。但目前仅有郑济铁路、福厦铁路开始施工，鉴于40 m箱梁预制架设处于试点阶段，现行铁路工程预算定额中尚缺少40 m简支箱梁制运架等相关定额，目前在使用过程中由各设计单位自行编制补充单价分析。设计单位在编制试点项目概算中采用补充单价是以32 m箱梁为基础折算，与现场实际成本相差较大，导致施工单位亏损严重。为客观真实反映40 m箱梁的造价，本文以郑济铁路郑州黄河桥、福厦铁路湄洲湾特大桥施工现场为例，分析研究补充单价中消耗量与实际的差距，提出修订建议。

1 40 m(双线)箱梁梁型概况

预制无砟轨道后张法预应力混凝土40 m(双线)简支箱梁，全长40.6 m，计算跨度为39.3 m，支座中心距4.4 m，梁高=3.235 m，顶板宽度1=12.6 m，底板宽2=5.4 m。跨中截面顶板厚285 mm，腹板厚1=360 mm，底板厚2=280 mm，支点截面顶板变厚至685 mm，底板变厚至700 mm，腹板变厚至950 mm。全梁混凝土使用量为370 m³，梁重约925 t[5]。

W1—顶板宽度；W2—底板宽度；T1—腹板厚度；T2—底板厚度；H—箱梁高度。

2 40 m和32 m(双线)箱梁施工方案及工艺区别

40 m(双线)箱梁与32 m(双线)箱梁施工方案及工艺区别见表1[6]。

3 40 m和32 m箱梁预制定额与成本的差异

目前，国内40 m预制箱梁场仅有福厦项目灵川梁场和郑济铁路原阳梁场2个样本。

以福厦项目灵川梁场为例，梁场共预制箱梁628孔，其中：24 m双线梁29孔，32 m双线梁296孔，40 m双线梁298孔，各型号非标双线梁5孔。

表1 40 m箱梁与32 m箱梁施工方案及工艺区别

以郑济项目原阳梁场为例，梁场共预制箱梁2 103孔，其中：40 m双线梁344孔、32 m双线梁9孔、公路小箱梁1 750孔。

从以下几个方面进行定额直接费与实际成本差异分析。

3.1 材料消耗差异

3.1.1 主材缺项

不考虑灵川和原阳2个制梁场的材料差价，40 m箱梁、32 m箱梁定额主材费与实际成本略有差异；差异主要是定额中未考虑引气剂：40 m梁现场实际含量为898.77 kg/孔，金额为0.17万元/孔；32 m梁现场实际含量为739.57 kg/孔，金额为0.14万元/孔[7]。

3.1.2 辅材缺项

由于灵川制梁场预制38孔，前期施工不正常，数据偏差较大，40 m箱梁辅材测算成本为0.87万元/孔，比补充单价多0.78万元/孔；32m箱梁辅材成本为0.62万元/孔，比定额多0.55万元/孔；

原阳制梁场预制154孔，根据现场实际消耗，40 m箱梁辅材测算成本为0.95万元/孔，比补充单价多0.86万元/孔；

主要差异是补充单价中只考虑了焊条，但实际施工中，如钢丝绳、液压油、脱模剂、扎丝、钻头、薄膜等辅材较多。

3.1.3 周转材料的差异

主要包含废旧钢轨、模板、抽拔管、其他钢配件等，每孔梁摊销重量基本无偏差，但由于建设单位标准化施工的要求，灵川制梁场40 m梁所使用的模板均为不锈钢模板，成本差异较大，将普通钢模板(共439 t)加工为不锈钢模板为成本312万元，均摊至298孔40 m箱梁，成本额外支出1.05万元/孔，但在定额中无法体现。原阳制梁场与补充单价中摊销无差距。

3.2 设备消耗差异

梁型变为40 m后，梁场使用的轮胎式装载机、门式起重机、电动葫芦等设备的起重量需增加，混凝土拌合运输设备功能需增强，才能满足施工生产需要。目前灵川制梁场40 m和32 m箱梁所用机械设备通用，设备费为5.39万元/孔，比40 m补充单价高1.12万元/孔，比32 m定额高1.32万元/孔。

原阳制梁场40 m箱梁设备费为5.71万元/孔，比40 m补充单价高1.44万元/孔。

主要是原值增加导致台班单价提高。主要差异为：

1) 轮胎式装载机：梁场使用3 m3轮胎式装载机，定额为2 m3轮胎式装载机。

2) 门式起重机：梁场使用80 t门式起重机 (≤90 t)，定额为门式起重机≤40 t。

3) 电动葫芦：梁场使用10 t电动葫芦，定额为电动葫芦≤5 t。

4) 混凝土搅拌运输车：梁场使用15 m3混凝土搅拌运输车，定额为6 m3混凝土搅拌运输车。

5) 混凝土搅拌站：梁场使用180 m3/h混凝土搅拌站，定额为混凝土搅拌站≤120 m3/h。

6) 混凝土泵：梁场使用80 m3/h混凝土泵(无此定额)，定额为混凝土泵≤60 m3/h。

7) 梁场钢筋加工增加了数字控制系统。

3.3 人工费差异

灵川梁场箱梁预制时间：2019年6月25日～2021年3月31日，历时645个工作日。平均一天需生产0.92孔(594孔÷645 d=0.92孔/d)箱梁[8]。现场设7个班组，即：钢筋制作班、钢筋安装班、模板班、混凝土浇筑班、预应力张拉班、孔道压浆班、封锚班，根据现场的实际施工情况，梁场施工高峰期劳动力约350人，平均270人(主要是钢筋制作班30人、钢筋绑扎班80人、模板安装及拆除班40人、混凝土浇筑养护班85人、预应力张拉班20人[9]、孔道压浆班5人、封锚班10人)，根据目前现场测定(生产不稳定)，40 m箱梁人工消耗609个工日，后期估计会少些。现场40 m箱梁人工费分包成本为7.23万元/孔，补充单价人工费为6.4万元/孔，相差0.83万元/孔；32 m箱梁定额人工费为4.81万元/孔，分包成本为5.47万元/孔，相差0.66万元/孔[10]。

原阳梁场现场设3个工班，即：箱梁预制班、钢筋制作班、预应力张拉班，根据目前现场测定，40 m箱梁人工消耗554个工日，人工费分包成本为6.78万元/孔，与补充单价人工费相差0.38万元/孔。

3.4 定额直接费差异

在不考虑材料差价的情况下，40 m预制箱梁补充单价BC00-6701定额直接费为44.77万元/孔，按延米折算为11 192元/延米；32 m预制箱梁定额直接费为36.87万元/孔，按延米折算为11 521元/延米。

从现场实际成本分析，剔除标准化施工的影响，灵川制梁场40 m箱梁预制成本比补充单价高2.9万元/孔(不考虑不锈钢模板的因素)，成本费用为47.67万元/孔，按延米折算为11 918元/延米；32 m箱梁预制成本比定额高2.67万元/孔，成本费用为39.54万元/孔，按延米折算为12 355元/延米[11−12]。原阳制梁场40 m箱梁预制成本比补充单价高2.85万元/孔，成本费用为47.62万元/孔，按延米折算为11 905元/延米。

4 40 m和32 m箱梁运架定额与成本的差异

40 m箱梁的提、搬、运、架施工装备在国内外属于空白，福厦铁路单项预算中40 m梁运输架设补充单价各项子目费用是32 m箱梁定额子目费用的1.2倍。结合目前1 000 t运架设备制造情况及项目工期分析，补充单价与成本差异分析如下。

4.1 40 m箱梁运架补充单价分析

以某单位吉图珲、渝万、成贵和安六4个铁路项目32 m箱梁运架为例，项目均采用SLJ900运架一体机[13]，箱梁平均运输距离约10 km，根据17版定额分析，每孔32 m箱梁架桥机≤900 t消耗1个台班，箱梁运输车≤900 t消耗1.263台班，运输架设一孔32 m箱梁定额直接费为5.63万元，具体费用组成见表2。

表2 2017版定额测算费用

40 m箱梁补充单价各项组成子目费用是32 m梁定额子目费用的1.2倍，定额直接费为6.76万元，其中：折旧费为20 530元，维修改造费、燃料动力费、机上司机费用为47 060元。

4.2 40 m梁运架成本分析

目前，福厦和郑济2个项目的40 m箱梁运架设备有所不同。其中，福厦项目采用SLJ1000运架设备架设，该设备为运架一体机。郑济项目采用1台YLS1000型运梁车、1台JQS1000型架桥机进行运梁架设，该设备为运架分体机。

4.2.1 40 m梁运架设备分析

福厦铁路SLJ1000运架一体机设备制造现已完成，制造合同费用为3 700万元，目前在高速铁路为首次采用该设备。根据施工组织及工期要求，福厦铁路24，32和40 m均考虑用SLJ1000运架设备架设，平均运输距离10 km。为便于对比分析，暂不考虑轮轨式提梁机费用，因不能运梁上桥，需增设提梁机。SLJ1000运架一体机合同造价3 700万元，按照2017版定额，耐用总台班数1 800，残值率3%，每孔梁使用SLJ1000运架一体机1个台班，每孔梁折旧费共计：3 700×(1−3%)÷1 800=1.99 万元。

郑济铁路YLS1000型运梁车、JQS1000型架桥机均已制造完成，并实现了首孔40 m简支箱梁的制运架。YLS1000型运梁车的设备原值为1 830 万元、JQS1000型架桥机的设备原值为1 820万元，按现场测定，运架1孔梁共使用YLS1000型运梁车、JQS1000型架桥机各1个台班，每孔梁折旧费共计：3 650×(1−3%)÷1 800=1.97万元。

4.2.2 32 m箱梁运架成本

以某单位吉图珲、渝万、成贵和安六4个铁路项目24 m和32 m箱梁运架为例，箱梁共828孔，SLJ900运架一体机共发生各项维修改造费约1 572万元，燃料动力费约580万元(每公里耗油约0.05 t)，机上司机费用约100万元，折合到每孔梁消耗维修改造费、燃料动力费、机上司机费用约2.72万元；SLJ900设备原值2 350万元，2012年出厂，按照会计准则10 a摊销，残值率5%，计提折旧费2 350× (1−5%)÷10×7=1 562.75万元，折合每孔梁折旧费为1.89万元。运输架设一孔梁直接成本为4.61万元。

4.2.3 40 m箱梁运架成本

福厦铁路因运架一体机目前刚完成首孔架梁，根据SLJ1000运架一体机设备原值是SLJ900设备原值1.57倍[14]、SLJ1000设备动力(2台700 kW柴油发动机)为SLJ900设备动力(2台465 kW柴油发动机)1.5倍测算，维修改造费、燃料动力费、机上司机费用暂按SLJ900运架一体机的1.5倍考虑，每孔为4.08万元，SLJ1000运架一体机每孔梁折旧费为1.99万元，运架一孔梁成本为6.07万元，按延米折算为1 518元/延米。

郑济铁路YLS1000型运梁车、JQS1000型架桥机根据制造费用及设备管理经验测算，每孔40 m箱梁维修改造费为2.62万元、燃料动力费、机上司机费用为2.93万元，合计5.55万元，设备折旧费为1.97万元。运输架设一孔梁直接成本为7.52万元，按延米折算为1 880元/延米。

5 40 m和32 m桥梁下部结构定额预算与成本差异

以福厦铁路1 km湄洲湾特大桥(40 m桥梁)与1 km梅山特大桥(32 m桥梁)的下部结构收入及成本进行了对比分析，结果如下：

1) 1 km陆上40 m桥梁下部结构预算费用为2 567.64万元，实际成本3 908.05万元，亏损1 340.4万元；

2) 1 km陆上32 m桥梁下部结构预算费用为2 493.6万元，实际成本2 680.45万元，亏损186.85万元；

通过对比发现，40 m桥梁下部结构成本与预算的差远高于32 m梁，主要原因是钢筋用量导致：1 km陆上40 m桥梁墩身钢筋用量比32 m桥梁超出341.649 t，超出比例为88.48%；承台钢筋超出120.473 t，超出比例为39.06%；40 m桥梁的1.25 m桩基钢材用量比32 m桥梁1 m桩基钢筋用量超出142.655 t，超出比例为26.62%。钢筋含量高，分布密，加工制作成本远远高于预算定额，导致成本偏差较大。

6 40 m和32 m箱梁定额预算与成本差异分析

通过40 m和32 m箱梁预制、运架及下部结构的单价预算与实际成本的对比分析[15−16]，每延米差异指标见表3。

表3 40 m和32 m箱梁每延米差异指标

7 结论

1) 不同梁场由于预制箱梁的数量、采用的设备及施工组织方案不同，导致成本指标存在差异。

2) 40 m箱梁预制、运架补充单价与实际成本相比，延米综合指标差距不大，但组成定额各子目消耗指标相差较大。

3) 40 m和32 m预制箱梁目前预算指标相差不大，但成本指标差别较大，主要是40 m箱梁的应用增加了桥梁下部结构的成本造价，建议铁路项目概算编制时适当考虑成本影响因素。

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Analysis of the influence of the application of 40 m box girder of high-speed railway on the bridge cost--Taking Fuzhou Xiamen railway and Zhengzhou Jinan railway as an example

YANG Haihong

(China Railway 11th Bureau Group Co. Ltd., Wuhan 430061, China)

At present, high-speed rail 40 m box beam prefabrication is in the pilot stage, and the quota consumption is not standard. The supplementary unit price adopted in the budget estimate of pilot project is converted based on 32 m box girder, which is quite different from the actual cost on site, resulting in serious losses of construction units. Starting from the construction scheme and process difference between 40 m (double-line) box beam and 32 m (double-line) box beam, this paper analyzed the difference between material consumption, equipment consumption, labor cost, quota direct fee, and establishes the difference between 40 m and 32 m (double-line) box beam prefabricated supplementary quota and pre-fabrication cost. It also analyzed the difference between the quota and cost of 40 m and 32 mbox beam transportation, the budget and cost difference of the lower structure of the 40 m and 32 m bridge project from the main construction content of the bridge, and finally determined the difference index of each meter of 40 m and 32 m box beams to analyze the influence of the application of 40 m prefabricated box beam on the cost of the bridge. Provide a reference basis for the preparation of the proposed budget for railway projects.

40 meters; prefabricated box beams; quota analysis; cost analysis; high-speed rail