绞吸式挖泥船长排距吹填工程造价分析
李晓喆+许兵
摘 要：目前被执行的《疏浚工程概、预算编制规定》及其配套定额无法满足大型绞吸式挖泥船进行长排距作业情况下的工程造价编制需求，本文分析了《规定》及其配套定额所存在的局限性，并在此基础上提出了在现有《规定》的体系内解决此类问题的办法。
关键词：绞吸式挖泥船；长排距吹填；工程造价
中图分类号：U617 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）2-0063-04
1 背景分析
自上海航道局首次在曹妃甸地区使用了大型绞吸式挖泥船串联接力泵船超长排距施工以来，越来越多的大型围海造地项目应用了这一工艺。它的优点在于既可以通过大型化的设备提高施工效率，又可以通过长距离的管线解决施工水域附近砂源紧张、水体污染等问题。可以说，吹填设备的大型化和取砂区域的远距离化已成为了国内大型吹填工程的主流发展趋势。
随着近十年来疏浚产业的快速发展，新设备、新工艺不断涌现。颁布于1997年的《疏浚工程概、预算编制规定》（以下简称《规定》）及其配套定额已经不能满足造价编制的需求。比如本文将要重点论述的3500m3绞吸式挖泥船及长排距吹填工艺均超出了现有《规定》的计算范围。但由于《规定》仍然是目前造价评审的唯一标准，所以我们必须在《规定》的体系内进行创新，来实现沿用现有《规定》计算3500m3绞吸式挖泥船进行长排距施工的目的。
2 工程案例
本文选取曹妃甸工业区内一处典型的长排距吹填围海造地项目作为研究案例（如图1）。本项目规划陆域呈长方形。为方便施工，将吹填区域分割为六个区块。最近吹填排距6.5km，最远吹填排距甚至达到15.5km。
3 造价计算所需要的边界条件分析
本文选取了最具代表性的中区进行论述。选择中区的原因是该区块采用了3500m3绞吸式挖泥船进行10km的长排距吹填作业。
现将中区用于造价计算的基本条件汇总于表1：
4 造价编制过程
4.1 计算难点
利用《规定》计算本工程存在两个难点：第一，定额中没有收录3500m3绞吸式挖泥船的相关内容。第二，定额现有的管线增加系数公式只对6.5km以内的管线有效。
本文将针对以上两个难点进行重点论述。
4.2 利用定额计算3500m3绞吸式挖泥船的解决方案
目前定额中收录的最大型号绞吸船为2500m3/h。作为个人或企业，为某个工程去编制新的设备定额是不现实的，一方面不具备可操作性；另一方面也不具备权威性，自编定额往往很难令评审专家信服。
如果采用成本分析法估算造价，则不能很好的与现有《规定》的计算体系相互融合，并且不具备可对比性和可推广性，数据的真实性也容易受到专家和业主的质疑。
所以笔者想到能不能找到2500m3挖泥船和3500m3挖泥船之间的某种关系，然后在《规定》的体系内，利用2500m3挖泥船的相关数据来计算3500m3挖泥船。而寻找两者之间的关系则需要对它们的施工效率、制造成本、使用成本进行对比分析。
可以肯定一点，大型工程使用3500m3绞吸式挖泥船往往更加经济，所以才会有越来越多的大型工程采用这套设备。
先来定性的分析一下这其中的原因。显然3500m3绞吸式挖泥船的制造成本和使用成本比2500m3绞吸式挖泥船更加昂贵，但同时它的生产效率也得到了大幅提高。工期的缩短和投入设备数量的减少让工程总投资大幅降低。越是大型的工程，其提高效率所带来的收益就会越明显，对于大型工程来说其增加的成本与提高的效率是可以相互抵消的，对于特大型项目来说甚至会更加经济。
接下来笔者对这一假设做定量的分析。
4.2.1 施工效率分析
笔者分析了已完成竣工核算的曹妃甸某工程中各型船舶的施工数据。并在其中选取了同一时间，位于同一水域内作业的两艘船舶的施工数据进行对比。一艘为上海航道局的3500m3/h绞吸式挖泥船“新海鹰轮”，一艘为海宏公司的2500m3/h绞吸式挖泥船“海宏3号”。
表2、表3是两艘船舶在2008年10月22日当天正常运转情况下的施工数据。需要说明的是此时两艘船舶的各项边界条件基本相同，表格数据来源于两艘船舶的驾驶室仪表。
从表2、表3两张表格可以得出一个直观的结论——在同样的边界条件下，新海鹰轮的平均施工效率比海宏3号提高了23.6%。
为了增加数据的可靠性，进一步减少不同船舶、挖深、工况等因素对结论的影响，笔者又对比了类似的另外4组数据，他们的结果分别是平均施工效率提高了19.4%、25.6%、33.2%和28.6%。根据这5组数据，笔者认为可以得出一个粗略的结论——在仓储区围海造地工程中，相同边界条件下3500m3/h绞吸式挖泥船的平均施工效率比2500m3/h絞吸式挖泥船提高了20%～30%。由于本工程紧邻仓储区围海造地工程，边界条件基本相同，所以将仓储区的经验数据套用在本工程中所引起的误差在估算阶段是可以接受的。
4.2.2 制造成本分析
笔者查找到广东文冲船厂2009年竣工下水，为上海航道局建造的3500m3/h绞吸式挖泥船“新海鲲轮”的单艘造价约为2亿元人民币；而该船厂2005年建造的2500m3/h绞吸式挖泥船“**轮”（数据提供者要求隐去船名）单艘造价约为1.74亿元人民币，不考虑物价上涨因素，制造成本提高了1.15倍。在不考虑设备故障率降低、寿命延长等技术进步因素影响的前提下，可以粗略的认为平摊到每个艘班（《规定》中规定船舶每运转8小时为一个艘班）内的折旧费也相应的提高了1.15倍。
4.2.3 使用成本分析
《定额》中收录的2500m3/h绞吸船的各项数据均是以90年代的代表性船舶为对象测算得出的。而时间已经过去近20年，造船技术、燃油经济性，可靠性，耐久性均已大幅提高。编者虽然无法定量的计算出提高了多少，但可以做出定性的结论——现在的技术肯定比20年前要进步很多，所以笔者用当年2500m3/h绞吸船的使用成本来替代现代3500m3/h绞吸船的使用成本是可行的，这么计算甚至是略有富余的。具体来说，检修费、小修费、保修费、材料费这4项数据完全可以采用《定额》中2500m3/h绞吸船的数据来替换。
4.2.4 燃油消耗分析
《定额》中收录的2500m3/h绞吸船为两泵船，而现代的3500m3/h绞吸船为3泵船，在不考虑燃油经济性进步的前提下，我们粗略的认为3500m3/h绞吸船的燃油消耗量是2500m3/h绞吸船的1.5倍。
4.2.5 提高的效率与增加的成本之间的关系
想要将这两者准确的对比是比较困难的，但我们可以在一定的条件下对其进行粗略的对比。
首先需要把两者放入同一个单位才能进行有效的对比，在此显然应该沿用《规定》及配套定额的计算体系，以“万方艘班”为单位进行对比，即1艘船舶吹填1万方泥土所消耗的艘班成本。
根据前面得出的结论，3500m3绞吸船效率提升了20%～30%，所以其每完成10000m3吹填作业所需要的艘班数量相应的降低了20%～30%，此处我们取25%；3500m3绞吸船每艘班增加了1.15倍的折旧费；燃油消耗提高了1.5倍。我们将这些结论代入《规定》及其配套定额，对本工程的所有边界条件进行试算，结果汇总如表4和图2。
得出的结论是3500m3的绞吸式挖泥船的造价水平与2500m3基本相当，误差率在1.67%～2.52%之间，本工程平均误差率为2.20%。误差没有超过估算允许的10%范围。所以笔者认为在估算阶段，用2500m3的绞吸船数据来替代3500m3的绞吸船是切实可行的，并且其引起误差在估算允许的范围内，同时又可以沿用《规定》及其配套定额的计算体系，保证了造价的可对比性，同时具有一定的代表性，可以在其他工程中使用。
4.3 管线增加系数的确定
上面我们已经解决了3500m3绞吸船的计算难题，接下来我们需要解决如何计算长距离管线的问题。
4.3.1 标准岸管长度计算
以中区为例，岸管长度1500m，浮管長度1500m，水下管长度7000m。根据《定额》P59页标准岸管的计算公式：
标准岸管长度（m）=岸管长度（m）+浮管长度（m）×1.67+水下管长度（m）×1.14。
中区的标准岸管长度为11985m，这一数据已经远远超过了额定标准岸管长度。
4.3.2 当实际标准岸管长度超过额定标准岸管长度时的处理方法
因为《定额》在编制时没有考虑到超长排距的吹填工艺，所以依据本《定额》P64页表2～3——“标准岸管长度超过额定标准岸管长度时基本定额船舶万方艘班数增加系数计算表”可以发现，本《定额》支持的最大管线长度仅为6500m（在挖泥的情况下）。对于超过6500m的标准岸管长度，本定额无法计算。
对于超过6500m的情况，我们不妨先继续套用《规定》中针对6500m以内管线的公式进行计算。这样做的优点是保证了在《编规》体系下的可操作性与可对比性。缺点是没有充分考虑长排距在施工效率方面的衰减（实际并非线性，在后期会出现快速的效率衰减），所以用此方法计算的结果会使费用偏高，管线越长造成的误差就会越大。
以中区为例进行计算演示：
增加系数公式为0.025×L-1.175（L为标准岸管长度）
将中区数据代入其中0.025×11985/100-1.175=1.82
我们发现，约12公里的管线长度计算得出了1.82倍的增加系数，加上1的基本系数即为2.82。即1艘船舶的使用成本接近了3艘船舶同时施工产生的费用。这样的结论显然是违背常理的，也就说明这样的计算方法无法反应真实的成本。
4.3.3 使用试算法得出经验数据来修正增加系数的误差
产生误差的原因是因为《定额》中的数据已经部分落后于时代，3500m3的绞吸船，它在泥泵功率、泥泵数量、输送排距等重要参数上已经远远超越了定额中的2500m3绞吸船。继续沿用《定额》中增加系数的计算公式会严重偏离实际成本，必须寻找一个新的合理的增加系数计算办法。
为此，我们再次找出已经完成竣工核算工作的仓储区围海造地工程进行分析。选择此工程进行分析的原因是此工程同为长排距吹填工程，施工地点位于曹妃甸仓储区，紧邻本工程水域，边界条件与本工程基本类似。所以在该工程中得出的经验数据可以应用于本工程之中。
由于该工程已经完成竣工核算，已知了3500m3绞吸船进行长拍距施工的实际成本，可以对增加系数进行试算，使我们用定额计算出的结果可以无限接近于实际成本。
具体的数据属于航道局的商业机密，不便详细阐述。但经过试算，我们发现了一个与管线长度相关的非线性曲线。这条曲线可以反映出3500m3的绞吸挖泥船超过额定标准岸管长度之后的万方艘班增加系数的走势。
在此函数的X轴上代入本工程的11985m，得出了Y轴的增加系数为0.18。即，本船在曹妃甸水域进行本工程长排距施工时，其使用艘班费用是正常使用情况下的1.18倍。增加的部分正是由超过额定排距的管线长度所引起的。
至此，利用了已竣工工程的数据分析出了增加系数随标准岸管长度变化的曲线，并将本工程的数据代入这条曲线中，得出了一个相对合理的增加系数。
需要指出的是由于这两个工程水域相邻、管线长度相当、船舶型号相同，所以增加系数曲线在这里是有效的，但不具备代表性和可推广性。
5 总结论述
通过此案例，给出了《规定》中没有收录的3500m3绞吸式挖泥船的计算办法，并通过试算法找到了当标准岸管长度超过额定最大标准岸管长度情况下管线增加系数随管线长度变化的函数，并据此给出了适用于本工程的管线增加系数。
以上两个解决方案使得大型设备的超长排距施工造价得以在现有《规定》体系内进行计算，保证了造价的可操作性和可比较性。
摘 要：目前被执行的《疏浚工程概、预算编制规定》及其配套定额无法满足大型绞吸式挖泥船进行长排距作业情况下的工程造价编制需求，本文分析了《规定》及其配套定额所存在的局限性，并在此基础上提出了在现有《规定》的体系内解决此类问题的办法。
关键词：绞吸式挖泥船；长排距吹填；工程造价
中图分类号：U617 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）2-0063-04
1 背景分析
自上海航道局首次在曹妃甸地区使用了大型绞吸式挖泥船串联接力泵船超长排距施工以来，越来越多的大型围海造地项目应用了这一工艺。它的优点在于既可以通过大型化的设备提高施工效率，又可以通过长距离的管线解决施工水域附近砂源紧张、水体污染等问题。可以说，吹填设备的大型化和取砂区域的远距离化已成为了国内大型吹填工程的主流发展趋势。
随着近十年来疏浚产业的快速发展，新设备、新工艺不断涌现。颁布于1997年的《疏浚工程概、预算编制规定》（以下简称《规定》）及其配套定额已经不能满足造价编制的需求。比如本文将要重点论述的3500m3绞吸式挖泥船及长排距吹填工艺均超出了现有《规定》的计算范围。但由于《规定》仍然是目前造价评审的唯一标准，所以我们必须在《规定》的体系内进行创新，来实现沿用现有《规定》计算3500m3绞吸式挖泥船进行长排距施工的目的。
2 工程案例
本文选取曹妃甸工业区内一处典型的长排距吹填围海造地项目作为研究案例（如图1）。本项目规划陆域呈长方形。为方便施工，将吹填区域分割为六个区块。最近吹填排距6.5km，最远吹填排距甚至达到15.5km。
3 造价计算所需要的边界条件分析
本文选取了最具代表性的中区进行论述。选择中区的原因是该区块采用了3500m3绞吸式挖泥船进行10km的长排距吹填作业。
现将中区用于造价计算的基本条件汇总于表1：
4 造价编制过程
4.1 计算难点
利用《规定》计算本工程存在两个难点：第一，定额中没有收录3500m3绞吸式挖泥船的相关内容。第二，定额现有的管线增加系数公式只对6.5km以内的管线有效。
本文将针对以上两个难点进行重点论述。
4.2 利用定额计算3500m3绞吸式挖泥船的解决方案
目前定额中收录的最大型号绞吸船为2500m3/h。作为个人或企业，为某个工程去编制新的设备定额是不现实的，一方面不具备可操作性；另一方面也不具备权威性，自编定额往往很难令评审专家信服。
如果采用成本分析法估算造价，则不能很好的与现有《规定》的计算体系相互融合，并且不具备可对比性和可推广性，数据的真实性也容易受到专家和业主的质疑。
所以笔者想到能不能找到2500m3挖泥船和3500m3挖泥船之间的某种关系，然后在《规定》的体系内，利用2500m3挖泥船的相关数据来计算3500m3挖泥船。而寻找两者之间的关系则需要对它们的施工效率、制造成本、使用成本进行对比分析。
可以肯定一点，大型工程使用3500m3绞吸式挖泥船往往更加经济，所以才会有越来越多的大型工程采用这套设备。
先来定性的分析一下这其中的原因。显然3500m3绞吸式挖泥船的制造成本和使用成本比2500m3绞吸式挖泥船更加昂贵，但同时它的生产效率也得到了大幅提高。工期的缩短和投入设备数量的减少让工程总投资大幅降低。越是大型的工程，其提高效率所带来的收益就会越明显，对于大型工程来说其增加的成本与提高的效率是可以相互抵消的，对于特大型项目来说甚至会更加经济。
接下来笔者对这一假设做定量的分析。
4.2.1 施工效率分析
笔者分析了已完成竣工核算的曹妃甸某工程中各型船舶的施工数据。并在其中选取了同一时间，位于同一水域内作业的两艘船舶的施工数据进行对比。一艘为上海航道局的3500m3/h绞吸式挖泥船“新海鹰轮”，一艘为海宏公司的2500m3/h绞吸式挖泥船“海宏3号”。
表2、表3是两艘船舶在2008年10月22日当天正常运转情况下的施工数据。需要说明的是此时两艘船舶的各项边界条件基本相同，表格数据来源于两艘船舶的驾驶室仪表。
从表2、表3两张表格可以得出一个直观的结论——在同样的边界条件下，新海鹰轮的平均施工效率比海宏3号提高了23.6%。
为了增加数据的可靠性，进一步减少不同船舶、挖深、工况等因素对结论的影响，笔者又对比了类似的另外4组数据，他们的结果分别是平均施工效率提高了19.4%、25.6%、33.2%和28.6%。根据这5组数据，笔者认为可以得出一个粗略的结论——在仓储区围海造地工程中，相同边界条件下3500m3/h绞吸式挖泥船的平均施工效率比2500m3/h絞吸式挖泥船提高了20%～30%。由于本工程紧邻仓储区围海造地工程，边界条件基本相同，所以将仓储区的经验数据套用在本工程中所引起的误差在估算阶段是可以接受的。
4.2.2 制造成本分析
笔者查找到广东文冲船厂2009年竣工下水，为上海航道局建造的3500m3/h绞吸式挖泥船“新海鲲轮”的单艘造价约为2亿元人民币；而该船厂2005年建造的2500m3/h绞吸式挖泥船“**轮”（数据提供者要求隐去船名）单艘造价约为1.74亿元人民币，不考虑物价上涨因素，制造成本提高了1.15倍。在不考虑设备故障率降低、寿命延长等技术进步因素影响的前提下，可以粗略的认为平摊到每个艘班（《规定》中规定船舶每运转8小时为一个艘班）内的折旧费也相应的提高了1.15倍。
4.2.3 使用成本分析
《定额》中收录的2500m3/h绞吸船的各项数据均是以90年代的代表性船舶为对象测算得出的。而时间已经过去近20年，造船技术、燃油经济性，可靠性，耐久性均已大幅提高。编者虽然无法定量的计算出提高了多少，但可以做出定性的结论——现在的技术肯定比20年前要进步很多，所以笔者用当年2500m3/h绞吸船的使用成本来替代现代3500m3/h绞吸船的使用成本是可行的，这么计算甚至是略有富余的。具体来说，检修费、小修费、保修费、材料费这4项数据完全可以采用《定额》中2500m3/h绞吸船的数据来替换。
4.2.4 燃油消耗分析
《定额》中收录的2500m3/h绞吸船为两泵船，而现代的3500m3/h绞吸船为3泵船，在不考虑燃油经济性进步的前提下，我们粗略的认为3500m3/h绞吸船的燃油消耗量是2500m3/h绞吸船的1.5倍。
4.2.5 提高的效率与增加的成本之间的关系
想要将这两者准确的对比是比较困难的，但我们可以在一定的条件下对其进行粗略的对比。
首先需要把两者放入同一个单位才能进行有效的对比，在此显然应该沿用《规定》及配套定额的计算体系，以“万方艘班”为单位进行对比，即1艘船舶吹填1万方泥土所消耗的艘班成本。
根据前面得出的结论，3500m3绞吸船效率提升了20%～30%，所以其每完成10000m3吹填作业所需要的艘班数量相应的降低了20%～30%，此处我们取25%；3500m3绞吸船每艘班增加了1.15倍的折旧费；燃油消耗提高了1.5倍。我们将这些结论代入《规定》及其配套定额，对本工程的所有边界条件进行试算，结果汇总如表4和图2。
得出的结论是3500m3的绞吸式挖泥船的造价水平与2500m3基本相当，误差率在1.67%～2.52%之间，本工程平均误差率为2.20%。误差没有超过估算允许的10%范围。所以笔者认为在估算阶段，用2500m3的绞吸船数据来替代3500m3的绞吸船是切实可行的，并且其引起误差在估算允许的范围内，同时又可以沿用《规定》及其配套定额的计算体系，保证了造价的可对比性，同时具有一定的代表性，可以在其他工程中使用。
4.3 管线增加系数的确定
上面我们已经解决了3500m3绞吸船的计算难题，接下来我们需要解决如何计算长距离管线的问题。
4.3.1 标准岸管长度计算
以中区为例，岸管长度1500m，浮管長度1500m，水下管长度7000m。根据《定额》P59页标准岸管的计算公式：
标准岸管长度（m）=岸管长度（m）+浮管长度（m）×1.67+水下管长度（m）×1.14。
中区的标准岸管长度为11985m，这一数据已经远远超过了额定标准岸管长度。
4.3.2 当实际标准岸管长度超过额定标准岸管长度时的处理方法
因为《定额》在编制时没有考虑到超长排距的吹填工艺，所以依据本《定额》P64页表2～3——“标准岸管长度超过额定标准岸管长度时基本定额船舶万方艘班数增加系数计算表”可以发现，本《定额》支持的最大管线长度仅为6500m（在挖泥的情况下）。对于超过6500m的标准岸管长度，本定额无法计算。
对于超过6500m的情况，我们不妨先继续套用《规定》中针对6500m以内管线的公式进行计算。这样做的优点是保证了在《编规》体系下的可操作性与可对比性。缺点是没有充分考虑长排距在施工效率方面的衰减（实际并非线性，在后期会出现快速的效率衰减），所以用此方法计算的结果会使费用偏高，管线越长造成的误差就会越大。
以中区为例进行计算演示：
增加系数公式为0.025×L-1.175（L为标准岸管长度）
将中区数据代入其中0.025×11985/100-1.175=1.82
我们发现，约12公里的管线长度计算得出了1.82倍的增加系数，加上1的基本系数即为2.82。即1艘船舶的使用成本接近了3艘船舶同时施工产生的费用。这样的结论显然是违背常理的，也就说明这样的计算方法无法反应真实的成本。
4.3.3 使用试算法得出经验数据来修正增加系数的误差
产生误差的原因是因为《定额》中的数据已经部分落后于时代，3500m3的绞吸船，它在泥泵功率、泥泵数量、输送排距等重要参数上已经远远超越了定额中的2500m3绞吸船。继续沿用《定额》中增加系数的计算公式会严重偏离实际成本，必须寻找一个新的合理的增加系数计算办法。
为此，我们再次找出已经完成竣工核算工作的仓储区围海造地工程进行分析。选择此工程进行分析的原因是此工程同为长排距吹填工程，施工地点位于曹妃甸仓储区，紧邻本工程水域，边界条件与本工程基本类似。所以在该工程中得出的经验数据可以应用于本工程之中。
由于该工程已经完成竣工核算，已知了3500m3绞吸船进行长拍距施工的实际成本，可以对增加系数进行试算，使我们用定额计算出的结果可以无限接近于实际成本。
具体的数据属于航道局的商业机密，不便详细阐述。但经过试算，我们发现了一个与管线长度相关的非线性曲线。这条曲线可以反映出3500m3的绞吸挖泥船超过额定标准岸管长度之后的万方艘班增加系数的走势。
在此函数的X轴上代入本工程的11985m，得出了Y轴的增加系数为0.18。即，本船在曹妃甸水域进行本工程长排距施工时，其使用艘班费用是正常使用情况下的1.18倍。增加的部分正是由超过额定排距的管线长度所引起的。
至此，利用了已竣工工程的数据分析出了增加系数随标准岸管长度变化的曲线，并将本工程的数据代入这条曲线中，得出了一个相对合理的增加系数。
需要指出的是由于这两个工程水域相邻、管线长度相当、船舶型号相同，所以增加系数曲线在这里是有效的，但不具备代表性和可推广性。
5 总结论述
通过此案例，给出了《规定》中没有收录的3500m3绞吸式挖泥船的计算办法，并通过试算法找到了当标准岸管长度超过额定最大标准岸管长度情况下管线增加系数随管线长度变化的函数，并据此给出了适用于本工程的管线增加系数。
以上两个解决方案使得大型设备的超长排距施工造价得以在现有《规定》体系内进行计算，保证了造价的可操作性和可比较性。
