砂石系统设计阶段造价控制

砂石系统设计阶段造价控制

兰 芳

（葛洲坝集团第五工程有限公司，湖北　宜昌　443002）

摘 要：针对工程造价的特点，结合砂石加工系统行业背景，阐述了在设计阶段进行造价控制的重要性; 在近十年的国内大中型砂石加工系统的设计、施工、运行经验基础上，通过对砂石加工系统在设计阶段造价控制的分析，从工艺、布置、结构设计三方面具体探讨造价控制，具有一定的借鉴意义; 最后在管理措施上对设计阶段的造价控制提出几点建议。

关键词：砂石加工系统　设计　工艺　布置　结构　管理　造价控制

前 言

砂石加工系统设计是砂石加工系统的灵魂。选择一个质量产量可靠、技术先进、经济合理的砂石系统设计是一项复杂的系统工程设计。

如何控制工程造价，充分发挥砂石加工技术经济上的综合优势，工程设计是关键。据统计资料分析，在初步设计阶段对造价影响度达75%～95%；在技术设计阶段，达35%～75%；在施工图设计阶段，达5%～35%。

水工混凝土的砂石骨料质量指标高；是自行生产的非标产品；母岩变数多，料场实际揭露情况与设计勘探结果出入较大。在此行业背景下，砂石系统招标模式的主流一直是“业主单位委托设计单位编制招标文件，施工单位带方案投标，并负责设计、建安及运行”。

风险与机遇并存，近十年有幸参与了多种岩石系统的设计、建安、运行，在此浅谈一下砂石加工系统设计阶段的造价控制。

1 设计阶段对工程造价进行控制的重要性

建设工程全寿命费用包括工程造价和工程交付使用后的经常开支费用 （含经营费用、日常维护修理费用、使用期内大修理和局部更新费用），以及该项目使用期满后的报废拆除费用等。据统计分析，设计费用一般只相当于建设工程全寿命费用的1%以下，但正是这少于1%的费用对工程造价的影响度占75%以上。由此可见，设计质量对整个工程建设的效益是至关重要的。

砂石加工系统的勘测设计，分为招标设计、投标设计和中标后施工图设计三个阶段，各阶段的设计内容和设计深度满足相应的规范要求。施工单位的砂石系统工程设计主要是指两个阶段：一是投标设计，二是施工图设计。

砂石系统的总造价包括两大部分，一是建安工程价格，二是成品砂石骨料的单价。现阶段的招标文件均规定“投标人应自行设计 （包括勘测） 和建设砂石加工系统，按自行设计的系统所有项目，在工程量报价表中报出各项目的建安工程价格，相应报出各项目建安工程详细分项工程量与单价、合价”，“投标人应在工程量报价表中根据自己设计的系统、运行与管理报出成品砂石骨料的价格。相应在投标辅助资料中报出组成成品骨料的各种规格、品种、数量与单价计算清单”。

上述现状表征，工程造价与设计的关系在砂石加工项目上表现得更加紧密。设计直接影响工程造价，企业的水平不仅反映在建安过程的先进施工手段，更体现在系统的规模确定、主要设备选型、工艺设计、平面布置设计上。企业的技术水平，根本性地决定工程造价。

工程设计由工艺设计、布置设计、结构设计三部分组成，它们是相互关联和制约的。从各部分设计阶段的造价控制来保证总设计的造价控制。

2 工艺设计方面造价控制

工艺设计是工程设计的核心。工艺设计水平高低，不仅直接影响工程建安造价，还决定产品质量、数量及运行费用。

2.1 工艺流程

严格工艺流程计算，将类似系统运行的统计资料科学地反映到当前系统设计的流程计算中，尽可能比较真实地反映实际流程状态，给设备选型、系统布置提供可靠的数据资料，确定工序单价及单价系数，为成品骨料的单价确定提供准确的数据。

不同的工艺设计会产生不同的投资效果，工艺设计的评价就是互斥项目比选。

2.1.1 天然骨料超径石处理

“破”碎利用还是“弃”料处理由料场开采费用、超径石总量、弃料工艺部位决定。

天然砂石料场，按开采设备分为两种，一种：水下料场——采用船舶开采 （如：南水北调中线水源工程丹江口大坝加高左右岸砂石系统，三峡右岸一期砂石系统）；另一种：陆上料场及河滩料场——采用陆上设备开采 （如：云南景洪水电站左岸心滩天然砂砾料系统部分料源及南水北调中线一期穿黄工程北岸丹河砂石加工系统）。

就一般工艺流程而言，料场开采运输至加工厂，胶带机送入半成品堆场，给料于筛分机分级，不合格料或“弃”或“破”，或在料场“弃”。从经济上比较三种方案①是“弃，再采原料 （合格） 至筛分前胶带机”；②是“破”；③是料场“弃”。三种工序费用高低即可判断三种方案的优劣。

水下料场：

以丹江口（未调大坝混凝土级配时） 为例：料场开采运输工艺——250m3/h、150m3/h链斗采砂船开采，180m3、100m3自卸砂驳装料与360HP、160HP拖轮组队运输，1500t/h自卸式输砂趸船码头卸料，方案①的工序费用是3.87+7.27=10.79 （元/t）；不合格料采用颚式破碎机400×600处理，方案②的工序费用是1.84 （元/t）。两方案之间差8.95元/t。工程中发生的不合格料总量为6.33万吨，两方案之间总差56.65万元。减去颚式破碎机及相关胶带机的设备安装费、土建金结建安费7.74万元。即“破”比“弃”节约48.91万元。选“破”。方案②、③比：方案③在“采砂船上采用超径筛，弃”，工序单价是4.3+1.01=5.31 （元/t）。两方案之间差3.47 （元/t），即“破”比“弃”节约14.02万元（考虑了筛分机安装费用）。选“破”。

陆上料场及河滩料场：

以丹河（投标设计） 为例：料场开采采用2m3液压反铲，方案②不合格料采用颚式破碎机400×600处理；方案③在料场弃，设置150mm的隔筛去除。比较方案②、③：方案③“弃+抓+筛”的工序费用是0.5+1.10+1.05=2.65 （元/t）；方案②的工序费用是1.84 （元/t）。两方案之间差0.81元/t。工程中发生的不合格料总量为26.2万吨；减去颚式破碎机及相关胶带机的设备安装费、土建金结建安费7.74万元。即“破”比“弃”节约13.28万元 （考虑了筛分机安装费用）。最终采取“破”。

当然，现代破碎设备性能的可靠也给这种工艺选择提供了更大可能。如果超径石总量不大，经济比较后，也可能采用“弃”。若采用“弃”，料场一般场地较开阔，为弃料提供了良好的渣场。

2.1.2 人工骨料开采运输方案的选择

在人工砂石加工系统中，石料的开采运输费用占成品砂石单价的32%～45%，合理设计开采运输方案对降低成品单价意义重大。

（1） 垂直运输方式选择

国内外水电站人工砂石加工系统，料场垂直运输主要有下列几种方式：

①自卸汽车→粗碎→半成品堆场。

②自卸汽车→粗碎→溜槽→半成品堆场。

③溜井→平洞→半成品堆场。

例：龙滩大法坪砂石加工系统主要料源来自于位于加工系统附近的采石场，料场开采中心与加工系统直线距离为350m。加工系统位于料场东北方向，分布高程为469～400m，石料运输垂直最大高度约300m。料场山势陡峭，山顶高程827.3m，山脚高程440.00m，料场最大开采面积约400m×400m。东、北、西为三面临空的悬崖，南面与更高的山体相连，采场初采平台高程为768m，终采平台高程618m，总开采量约1100万m3。

结合实际情况，进行以下分析：

①大法坪沿途山体均为风化的砂岩，进场道路沿途有多处蠕变体和滑坡带，进场道路设计纵坡较大，长3128m，下行汽车运输毛料风险大，运行费用高。

②溜槽运输具有设备投资少，维修方便的优点，石料在下落过程中易产生飞溅，保障安全性费用投入大。

③溜井垂直运输与平洞胶带机水平运输的方式，运距短 （水平距离不到800m），运输费用低，投入设备少，运行管理方便，能适应高强度的运输要求。(https://www.daowen.com)

从可靠性、安全性与经济性等诸多方面来评价，溜井与平洞运输方案更合理、更具优越性。

（2） 水平运输方案的选择

水平运输主要有下列几种方式：

①破碎机工作面破碎—胶带机运输入井。

②汽车运输—破碎机井口破碎—直接卸入溜井。

③破碎机工作面破碎—过渡分料胶带机—经汽车运输卸入溜井。

结合实际情况，进行以下分析：

①移动破碎站在工作面破碎，采用胶带机水平运输的方式，是较先进的方式，生产效率高，运行成本低。

②移动破碎机布置于井口，要设卸料平台，装设附加缓冲卸料斗，影响井口降段，且汽车运输成本较高。

③移动破碎机工作面破碎，通过汽车过渡胶带机 （带分料装置） 可实现汽车的直接接料与卸料。避炮、移动较灵活，对降段施工影响较小，但仍采用汽车运输，运行成本较高。

因此，料场采用胶带机作水平运输的方案是最优选择。

综上所述，开采运输方式选择的具体经济比较见表1。

在上述方案经济比较中，井上方案①，无论是建安造价和运行成本均有较大的优势。

（3） 施工图设计阶段方案优化

在施工图设计阶段，经过现场勘查、论证，在保证采场上部方案不变的前提下对溜井平洞运输方式进行优化，提出一种新的采场运输方案，即挖装设备→移动式破碎站→移动式胶带机→半移动式胶带机→固定式胶带机→一级转料仓→二级转料仓→半成品堆场。转料仓、半成品堆场之间采用胶带机输送。

此方案除了在技术上的先进性、布置的灵活性、安全的保障性上具有优势外，同样具有可观的经济效益。

时移事移，具体每个系统状态不同，千差万别。相应的每个系统的工艺选择，应具体对待，认真分析。

3 布置设计方面造价控制

总平面布置是否合理对于整个设计方案的经济合理性有重大影响。正确合理的总平面布置可以大大减少建筑工程量，节约建筑用地，节省建筑投资，降低工程造价和项目运行后的使用成本。

系统布置是实现工艺设计的重要环节，系统布置主要根据工艺设计的要求，在结合施工总布置合理选择厂址的基础上，充分考虑地形、地质条件、施工难度、料场开采运输方式以及运行的方便灵活等因素，使资源的利用达到最优化。物料输送力求重力下流，减少物料大幅提升，降低能耗。

系统由车间组成，各个车间之间相互联系，相互制约。合理的车间布置，即合理的功能分区布置既可以使建筑物的各项功能充分发挥，又可以使总平面布置紧凑、安全，避免大挖大填，减少土石方工程量和节约用地，降低工程造价。同时，合理的功能分区还可以使生产工艺流程顺畅，运输简便，降低建成后的运营成本。

龙滩大法坪砂石系统的设计，在施工设计阶段进行优化。用金额反映优化成果，建安总投资节约13408341 （元）。料场及转料仓工程优化金额7231112 （元），砂石系统土建工程优化金额6177229 （元）。

4 结构设计方面控制造价

4.1 选择建筑结构

建筑材料和建筑结构选择是否合理，不仅直接影响到工程质量、使用寿命、耐火抗震性能，而且对施工费用、工程造价有很大影响。尤其是建筑材料，一般占直接费的70%，降低材料费用，不仅可以降低直接费，而且也会导致间接费降低。

采用各种先进的结构形式和轻质高强度建筑材料，能减轻建筑物的自重，简化基础工程，减少建筑材料和构配件的费用及运费，并提高劳动生产率和缩短建设工期，经济效果十分明显。

例：广西龙滩大法坪砂石加工系统砂堆场雨棚设计，砂堆场占地12000m2，堆场宽50m，堆高27m，堆场本身有卸料胶带机和供料胶带机，采用传统的钢屋架将带来极大的施工干扰。

经多方案选择，雨棚设计为：由22组大跨度、大高度和超轻型的拱形结构组成，顶部敷设镀锌彩色波纹瓦；水平跨度40m，立柱最高28m，弦高10m。为保持拱的整体稳定性，中间设置调节张拉钢丝绳，在头部和尾部设置水平支撑和垂直支撑。雨棚覆盖面积10080m2。材料总用量198t，平均每平方米用量约19Kg。采用大跨度的雨棚结构后，大大降低了工程造价。主要体现在以下几方面：

（1） 材料

国内水电行业较大的砂堆场雨棚主要采用传统的三角屋架，如三峡下岸溪砂堆场雨棚，受卸料胶带机的影响，单跨结构采用四点支撑，基础混凝土和中立柱材料受料侧压力影响材料用量较大，而采用拱形结构后，材料用量降低了近40%。

（2） 工期

传统的钢结构屋架主要由板和角钢组成，焊缝多，制安时间长；采用拱形结构可提前三分之一以上。

与传统结构相比，主材选用无缝钢管导致部分材料价偏高，但由于钢材和混凝土用量大幅降低，工程直接费共节约近30万元。

4.2 结构的标准化

标准化设计来源于工程建设实际经验和科技成果，是将大量成熟的、行之有效的实际经验和科技成果，按照统一简化，协调选优的原则，提炼上升为设计规范和标准设计。其设计质量都比一般工程设计质量高，并能够缩短设计周期，加快施工进度。以中国葛洲坝集团第五工程有限公司砂石拌和设计研究所设计完成的冶勒、水布垭、景洪及向家坝凉水井的砂石系统为例，针对各工程规模、运行条件及使用寿命，在确保系统安全运行的前提下，对系统结构完成了由非标设计向标准化设计，由重型到轻型设计的飞跃。在总结各系统结构设计的基础上已完成经济实用并独具风格的结构设计图册。

5 结束语

设计阶段控制造价，效果显著。已建运行的砂石加工系统在设计阶段造价控制，为今后造价控制提供了宝贵的经验。

◎作者简介：

兰 芳，女，高级工程师，葛洲坝五公司砂石科学研究所副所长。