EPC模式下装配式建筑项目成本管控研究——以某保障房项目为例
1 引 言
构件预制化生产、装配化施工的装配式建造模式为建筑业的发展注入了强劲的活力。装配式建筑具有节能、环保、建造周期短等优势备受建筑行业的关注与青睐。在传统管理模式下装配式建筑的发展出现诸多问题,如产业集中化偏低、各环节无法发挥协同作用、较现浇混凝土建筑成本偏高等。因此,创新工程管理模式,降低项目成本实现经济效益成为亟待解决的问题。EPC模式为装配式建筑项目管理和成本管控提供了方向,其具有的专业化、集成化特点,能有效解决该类建筑管理不完善、产业集成化程度偏低、项目计划外成本支出过高等问题。EPC模式下装配式项目建设全程由EPC总承包商实施一体化管理、协调及管控,并上升至项目整体高度优化配置各方资源。
结合现实难题与EPC模式特点对成本进行精细化的管控,可以发挥装配式施工一体化技术与EPC一体化管理模式的双重优势。本文基于EPC模式,着眼于装配式项目不同阶段的成本管控难点,并依托于现实案例提出具体性的成本管控举措,保障项目建设工期和质量的同时,有效地控制成本。
2 EPC模式下装配式建筑工程成本管控特点及难点
作为一种新型建造方式,装配式建筑是将建筑构件组建安装成具有完整使用功能的建筑形式,构件的生产、安装贯穿于整个装配式建筑建造全过程。因此建筑构件相关的费用支出必将会影响装配式建筑工程成本,例如构件的生产费用、运输费用、装配费用,具体费用见图1。其中,构件的生产费用包括构件厂企业管理费用、机器使用成本、材料成本、人工成本等;构件运输费用涵盖构件搬运成本、运输成本(预制构件厂至施工现场)等;构件安装费用涉及模板及支架费、垂直运输机械使用成本、人工成本、材料成本等。
2.1 成本管控特点
与传统建筑相比,装配式建筑由不同形式的预制构件在工地装配而成,各部件产品类型多样且生产、安装施工过程较为复杂。装配式建筑工程管理难度大,使得EPC模式下装配式建筑工程成本管理呈现出变动性、可预测性、复杂性等特征。
2.1.1 变动性
体现在构件产品成本和构件运输成本方面,前者以满足客户需求为前提,个性化定制构件产品复杂度更高且类型多样,因此导致装配式建筑产品成本差异;后者与项目装配施工地点有关,构件生产厂与项目地点距离越远则运输成本越大,再加之项目现场资源供给和管理难度不同,将直接影响装配式建筑产品成本。
2.1.2 可预测性
一般而言,建筑企业成本管理受资源消耗、经营运转状况等因素的影响较显著,而装配式建筑构件不易受环境等因素的影响,设计环节、生产环节、施工环节下的资源消耗量估测准确度较高,为后期装配式建筑的成本管理提供数据支持。
2.1.3 复杂性
成本核算是成本管理工作的重要内容。装配式建筑成本管理包括项目经营业务活动的各个环节,即设计、生产、施工环节,由于装配式建筑特殊性以及业务环节、部品众多,在某种程度上也加大了装配式建筑企业成本核算复杂度,对成本管控工作能否顺利展开产生直接影响。
2.2 装配式建筑工程成本管控难点
装配式建筑项目涉及策划设计、构件生产、装配施工等阶段,由总承包商全方位把控整个建筑项目的成本、质量、进度、安全等事项。现阶段,成本高已成为影响装配式建筑发展的重要因素,故以此为切入点,从装配式建筑项目的建设全过程出发,深入分析设计阶段、预制构件的采购阶段、安装施工阶段的成本类型及管控难点,为下文提出解决措施奠定基础。
2.2.1 设计阶段
(1)延用传统图纸设计方法,增加设计成本。
装配式建筑区别于传统建筑显著特征是由构件拼接组成,预制构件的拆解图纸涵盖水电管线、门窗、构件模板、保温构造、结构、预埋管线等,并通过预埋预设详图、连接节点图、构件的剖切图予以展现,图纸设计复杂且工作量庞大。然而现实情况是,绝大多数预制构件的图纸设计仍延用传统图纸设计方法,构件个性化图纸设计,加重设计人员工作负担的同时也对设计人员专业能力提出了较高要求。单独设计预制构件并对其拆分,导致所产生的设计成本远高于传统现浇建造成本。
(2)不合理的项目设计方案,造成项目建造成本增加。
设计阶段不仅包括图纸设计,还涉及装配式建筑项目设计方案的确定,如装配率及建造指标的选取、预制构件的选择、建筑材料的选择、建筑整体结构等具体事项。每个事项的明确均需要相关部门及人员的协调和沟通,并直接影响整个装配式建筑项目设计方案的合理性。不合理的项目设计方案会造成后续施工难度大等问题,延误整个装配式建筑项目施工进度的同时,导致项目前期建造成本增加,加重总承包企业的经济负担。
2.2.2 采购生产阶段
(1)市场行情、工程不确定性以及采购准时性等因素,直接影响采购成本。
采购价格的波动并不是一成不变,其波动变化与自然灾害、运输条件、供需关系以及对市场走向判断有关,并且材料设备供应商的选择、工程的不确定性也会引发采购风险,进而影响装配式建筑项目的采购成本。外部市场供不应求,材料设备价格抬升,将增加项目的采购成本;内部因素如设计变更、图纸变动问题,也会造成原材料及设备的规格、数量采购计划产生变化,进而引发采购成本风险。此外,采购准时性也是影响装配式建筑项目成本的重要因素,材料及设备采购过早会占用一定的库存空间,会产生材料二次搬运费用和存储保管费用,一旦后期产生项目材料需求变更将造成部分材料及设备不同程度的浪费。
(2)预制构件生产成本和运输成本偏高。
1)装配式建筑项目构件质量与生产周期依赖于人工,而构件尺寸规格类型繁多,对人工技术水平要求较高。与机械化生产相比,人工的操作精准度和质量难以保证,如后期混凝土浇注振捣和钢筋的绑扎,一旦出现构件不匹配现象,延误项目工程进度的同时,构件的返工生产也造成生产成本的浪费。规格种类繁多、复杂异形的构件生产以前期设计图纸为依据,个性化构件较多导致模具周转次数偏低,再加之人工生产导致构件生产人工费用较高。2)装配式建筑构件运输费用受多方面因素的影响,如运输环境、构件装载性、装载方案、运输路径、运输距离等,再加之,装配式构件具有重量大、体积大、规格类型多等特征,装运顺序不合理、道路条件差、运输距离过长等,降低运输效率的同时,还会出现构件损坏问题,增加装配式构件运输成本。
2.2.3 安装施工阶段
组装预制构件形成建筑实体,是装配式建筑项目施工阶段的主要工作,构件安装成本占整个预制构件单方成本的40%左右,涉及嵌入式部件的材料成本、后置预埋件、构件垂直运输费、人工安装费等。
(1)在现场吊装环节,因预制构件具有体积大、易损坏等特点,在进行现场安装时通常借助于机械设备进行预制构配件及有关材料的吊装。而塔式起重机机体庞大,转移、拆装等工作费时费力的同时,在一定程度上也增加了进出拆安装费、作业人员工资等费用,从短期而言,经济实用性不高。
(2)在灌浆施工环节,构件与构件间的节点连接至关重要,需要人工向套筒内灌注高性能混凝土,而灌浆及节点处操作不可逆。同时,连接件节点的贴合度和构件规格的匹配、灌浆处理效率等方面相关,一旦出现诸如构件规格不匹配、质量不高等问题便会产生二次返工现象;影响装配式建筑项目进度的同时,还会导致部分不必要费用的增加。
3 装配式建筑项目成本管控实例
南京市某保障房一期项目(简称“南京保障房项目”)是该市“十三五”规划建设的重点保障房工程,整个装配式保障房项目由19栋住宅及商业配套设施组成,总建筑面积达到28.7万平方米,其中,毛坯安置房交付13栋,精装公租房6栋。南京保障房项目建设程序历经设计环节、预制构件生产和运输环节、现场施工环节,并且不同环节侧重的工作内容不同。
设计环节除常规性的设计任务外,还包括预制构件的拆分设计、受力构件的节点设计、整体荷载计算等工作;预制构件生产和运输环节工作内容涵盖模具的设计与生产、构件的拆分技术交底、预制构件的运输等;现场施工环节则涉及混凝土养护、锚固矫正、起吊就位、预制构件的验收装卸等工作事项。为对南京保障房项目建造各环节的统筹管理,总承包公司对成本费用方面进行有效管理,实现建筑项目全过程成本控制。BIM技术能最大限度地模拟现实,能提高业主和总承包商对真实标的物标准的理解水平。此外,总承包公司引入建筑信息模型技术搭建了统一的BIM信息化平台,实现项目业主、施工单位、设计单位、运维单位、监理单位、总包单位、分包单位等单位间的数据信息共享与实时传递。
3.1 设计环节成本管控措施
作为影响装配式住宅项目成本管理的重要环节,设计环节的成本管控工作至关重要。为加强设计环节的成本管控,减少后期的设计变更,负责南京保障房项目的总承包公司开展了以下工作:
(1)优化设计图纸。
总承包公司与设计单位充分考虑装配式住宅建筑的标准化、模数、使用功能,对南京保障房项目的构件拆分图、施工图、建筑图进行优化。在设计项目主体结构、装修以及设备管线安装中应用装配式技术,同时,根据投资估算控制初步设计,总承包公司着眼于中标价分解工程量及总成本至各专业、各单位工程、分部分项工程,并与施工图设计方案的预算成本进行对比,不断调整方案,最大程度减少非标准化构件类型,相应的设计费用也得以降低。
(2)采用BIM技术模拟施工。
总承包公司引入BIM构建三维立体模型,利用模型模拟预施工状态,借助于高效智能化的软件反映各个构件结构特征信息,如以直观可视化的剖面图、三维图等形式予以呈现,便于设计人员准确把握图纸设计效果。总承包公司通过引入BIM技术,有效避免了以往图纸会审产生的后期施工过程中发现的图纸设计不合理现象,极大地缩短了图纸问题处理的前置时间,避免后期资源的浪费。
(3)提高设计的标准化。
在保留个性化构件的基础上,加快南京保障房项目的隔墙阳台、管道井、楼梯等适用于标准化构件的模具周转次数。总承包公司搭建可视化构件信息模型库,根据不同预制构件的材质、规格、类型等,归集各类预制构件的“族”,形成标准化功能空间模块、户型模块,减少设计工作量,缩减不必要构件规格的设计,提高构件模具设计的通用性与标准化,有效节省了项目后期构件生产成本和安装费用。
3.2 采购生产环节的成本管控举措
传统现浇混凝土住宅现场作业生产环节成本涉及原材料、施工方式、周转材料,统一开展原材料的采购和运输工作难度较大,并且现场浇筑易受气候环境的影响。而作为不同于传统浇筑形式的装配式住宅项目,南京保障房项目生产环节的成本控制与构配件密切相关,构件的规格品种越多则生产费用越高。因此,总承包公司着眼于南京保障房项目构件的采购、生产、运输以及安装工作,与构件采购部门、生产部门协同合作加强成本控制。
(1)采购环节。
南京保障房项目采购环节成本占比较大,为控制该环节的成本支出,总承包公司从采购管理和供应商选择两方面予以重点展开。1)建立采购信息数据库,制定合理的采购计划。总承包公司为降低材料市场价格波动对成本的影响,搭建采购信息数据库,公司采购人员定期做好市场调研、价格预测等工作,并将结果上传至数据库之中。同时,结合南京保障房项目工期、预制构配件的采购需求、市场价格变化趋势,制定恰当的采购计划,在市场价格低点且不影响建设进度的期间内进行采购工作,最大程度节约材料采购成本。2)选择最优供应商。总承包公司以前期预制构配件的模型图和加工图为依据,利用BIM技术统计南京保障房项目构件的规格、类型、数量等要素,确保采购数量与实际需求相符。根据南京保障房项目所需构配件及设备、供应商资质及产品质量,综合评估市场预制构件供应商,通过建立供应商评价指标体系、管理和履约评价过程控制机制,选择最佳供应商,避免项目建设后期补采预制构配件或因质量、规格不匹配所产生的构件材料费用、运输费用、存储费用等,采购成本得以节约。
(2)生产环节。
1)鼓励工厂化生产方式降低成本。总承包公司与预制构件厂协商,通过集成先进技术、节省材料、改进预制构件生产制造工艺等方面,降低装配式保障房项目整体成本。2)全程机械化钢筋绑扎,降低人工成本和管理费用。钢筋在预制构件中不可或缺,传统手工绑扎钢筋方式使得人工成本居高不下。另外,总承包公司组织有关部门考察调研发现,以机械化取代人工操作,采用专业机械加工下料生产钢筋网片和钢筋骨架以及钢筋绑扎,有力地提高了构件生产效率,同时也节省了人工成本。对此,总承包公司预先与预制构件厂沟通,在生产过程中引入高频振捣工艺、挤压成型工艺等多种先进工艺,根据气温高低选择采用集中太阳能养护或专用养护窑高温养护方式,提高构件产品质量的同时,减少蒸汽能量及管理费用。3)制定合理的构件运输方案,降低运输成本。南京保障房项目构件运输人员与构件生产人员预先协调构件堆放位置,减少机械费用较高的吊装机械使用。与此同时,根据构件的体积、重量、规格以及道路运输条件、运输距离、有无限高限宽等要求,选择合理的运输工具,必要时进行试运工作。采用具有安全防护作用的预制构件专用运输车,即带有专用货架固定的车厢,同时按照施工顺序和成品的重要性,设置合理的装卸顺序,如最上面或最外面放置施工早期的构件成品。注重装卸成品边角保护,如甩筋部位和构件边角区域,避免损坏构件从而造成的项目供应不足问题,降低构件运输成本和二次采购成本。
3.3 施工环节的成本管控举措
保障房项目施工环节往往需要耗费大量的人财物力,并且施工进度易受前期设计及其他方面的影响。总承包公司为降低南京保障房项目施工成本,组织联合施工部门、预制构件生产部门、设计部门,针对项目施工安装环节的成本管控进行交流与沟通,提出举措并予以实施。
(1)加强施工管理工作,减少损耗降低成本。
为降低施工环节成本,获得最大经济效益:1)总承包公司预先规划预制构件的场内运输路径和堆放区域,做好构配件装卸保护工作,避免人工装卸不力损坏构件所产生材料成本。与此同时,总承包公司定期评估各参与单位的工作质量与效率,联合项目相关方制定科学合理的成本管控体系,分解量化项目施工安装过程中的人力成本、机械成本等至单个责任人、单个部门以及单个工种。建立施工问题预警机制,因施工问题造成的项目成本异常增加现象归咎责任至各部门、各相关人员。2)合理安排预制构件的拼装工序与其他辅助工序,实现主工序与辅工序同时进行,有效节约了南京保障房项目的施工时间成本和人工成本,继而提高整个项目的施工安装效率。优化支撑组件,加快项目周转材料的周转率,如模板、钢斜撑、钢支撑等材料,最大程度减少材料的不合理占用与囤积,降低周转材料的库存成本。此外,搭建质量高且费用偏低的两层工具式外防护架,取消满堂支撑脚手架模板,从而有效减少因人工搭设脚手架所产生的人工成本。
(2)采用高效的预制构件安装技术,保证施工操作的规范化与流程化。
南京保障房项目装配式构件数量多且重量大,为提高构件的安装效率与精度,总承包公司联合设备企业、施工方评估不同型号吊装设备实施效果,确保选用方案的经济性。根据南京某装配式建筑保障房一期项目特点、成本估测、设备效率性等因素,确定采用起重吊装机械设备,全程机械化操作减少人工参与,以最大程度降低安装成本。与此同时,定期组织吊装操作人员及其他技术工人的培训工作,使其熟悉装配式建筑施工安装流程,掌握吊装工作的基本工序,通过流程化、规范化的操作加强构件的成品保护工作。总承包公司采用BIM模型实施可视化技术交底,直观展现项目预制构件的安装过程,从而有效管控施工成本。此外,减少不必要的室内装修施工作业,从而压缩装饰人工费用与材料费用。
4 结 语
装配式建筑具有集设计、生产以及施工一体化的特点,改变了我国建筑行业粗放型的发展模式,但在推动其发展过程中却出现管理不完善、成本支出较高等问题,制约了我国装配式建筑的发展。南京保障房项目作为典型的装配式建筑,在项目准备前期以及建设过程中,充分发挥总承包公司的统筹能力,强化项目设计环节、采购环节、施工环节的深度融合。总承包公司联合多个部门商讨各环节工序与成本支出,结合装配式建筑的特点和自身实践经验提出成本管控举措,发挥装配式技术的成本节约优势,提高项目成本管控水平,最大程度降低装配式建筑形式产生的成本支出。南京保障房项目通过加强各环节成本管控,节约了项目建设成本,避免了二次返工现象,并且在规定日期前建设完工,有效实现了项目效益最大化。
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