海上風電場基礎嵌巖施工定額測量方法

陳啟民 鄧萬志 張揚

摘要：開展海上風電施工定額測量工作可以全面客觀反映海上風電施工工藝流程、裝備生產效率、資源投入情況。通過數據統計及分析，可以不斷完善新技術、新方法、新工藝條件下的海上風電施工定額數據庫，是企業建立定額管理機制的重要手段。以國內某海上風電項目風機基礎嵌巖施工為例，通過“工作日寫實法”真實地記錄了高樁承臺基礎嵌巖施工流程、資源投入及生產效率，并利用“控制圖”對實測樣本數據進行統計分析后得到有效樣本，進而形成建議定額中人工、材料、船舶（機械）資源消耗量。為在弱風化層分布不均的地質條件下采用類似基礎型式的嵌巖施工成本分析、工效分析提供參考。

關 鍵 詞：

海上風電場； 施工定額量； 基礎嵌巖； 控制圖

中圖法分類號： Tu723.3

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.S2.043

0 引 言

目前，國內海上風電場規劃設計階段以國家能源局發布的《海上風電場設計概算編制規定及費用標準》《海上風電場工程概算定額》為依據，采用定額計價方法測算工程建設投資。由于定額中資源消耗量反映的是一段時期的社會平均生產率水平、裝備技術能力水平，帶有較強的地域性、時效性［1］。但是海上風電建設成本與地質、水文、氣象、裝備性能等因素密切相關，且近年來行業發展迅猛，風機大型化、由近海快速走向深遠海、技術方案不斷創新、裝備能力不斷提升、新型基礎應用逐漸增多的趨勢顯著，現行定額規范無法完全適應當前市場價格水平［2］。然而，定額是國內工程造價專業技術人員開展計價活動的主要依據之一，因此有必要進一步加強落實企業關于造價管理的主體責任，盡快開展企業定額測量工作，以建立企業定額管理機制，為行業快速發展提供數據支持。

1 工程概況

1.1 項目概況

某項目規劃裝機容量為280 MW，離岸距離約6 km，場址90 m高度年平均風速8.35 m/s，最大水深約12 m，采用高樁承臺基礎型式，布置45臺單機容量為6.375，8，10 MW的風機。

1.2 基礎設計方案概述

項目混凝土承臺直徑約16 m，厚度5.5 m，承臺底高程約+6 m，承臺頂高程約+11 m。采用6根DN1700～2100（壁厚28～40 mm）的鋼管樁作為基樁，鋼管樁以豎向中軸線為圓心，平均布置于直徑約12 m的圓形軌跡曲線上，為了滿足承載力的需要，鋼管樁需打入散體狀強風化花崗巖不小于8 m或進入碎塊狀強風化花崗巖表面，故需要嵌巖施工，樁體斜率為6∶1。

1.3 嵌巖施工工序概述

施工過程中每個風機機位上布置兩臺ZJD3000全液壓鉆機，按照對角線順序同時進行鉆孔施工。施工流程如圖1所示。

2 定額測量內容及方法

為了全面反映施工工藝流程、生產效率、資源真實投入情況，采用工作日寫實法客觀記錄數據，并以連續測時法為主、循環測時法為輔的原則進行數據記錄。按照施工工序，跟蹤記錄和收集可作業窗口期內現場從作業準備到完成嵌巖鉆孔有關的所有人工、材料、船舶（機械）的消耗量及相關數據資料。

測量對象包括：工種、工人數量、出海時間，主要材料（如球齒滾刀、導向器、膨潤土）及其他消耗性或周轉性材料的消耗量，主要船舶（機械）（如交通船、運輸船、履帶吊、龍門吊、水泵、空壓機、旋轉鉆機等）消耗量。

測量工序包括：交通船出行、鉆孔、加鉆桿、孔內補水、反壓造漿、排渣、測孔深、拆鉆桿、提鉆檢查等。

測量因素包括：測量時間、測量地點、天氣、海況等。

3 數據分析原則及方法

先以實測樣本數據為依據，按照擬定的工序劃分原則，逐項統計分析各樣本、各工序人工、材料、船舶（機械）實際消耗量水平，按照“控制圖”原理對樣本數據進行篩選，獲得有效樣本，形成實測平均消耗量；再在實測平均消耗量的基礎上，按照定額消耗量的統計原則及其他技術環境影響因素合理調整實測平均消耗量，結合統計調查及收集的相關資料分析形成定額消耗量。

3.1 人工消耗量統計原則

根據勞動定額消耗量統計原則，人工消耗量一般應按照工種、崗位職務、專業技術熟練程度等進行劃分，并以“工日”或“工時”為單位計量。工人在工作班內消耗的時間分為必需消耗的時間、損失時間兩類，并按照此分類原則確定定額消耗量［1-2］。其中：

必需消耗的時間，指工人在正常施工條件下為完成一定合格工作任務所消耗的時間，是編制定額的主要依據。由有效工作時間、休息時間、不可避免中斷時間組成。

損失時間，指因技術因素、組織因素上的缺陷以及工人在施工過程中的個人過失或某些偶然因素導致的時間消耗。由多余和偶然時間、停工時間、違背勞動紀律損失時間組成。

海上風電工程施工分為陸上作業、海上作業兩類。由于海上作業人員的成本核算通常以工人出海天數為單位進行核算，且海上作業影響施工效率的主要因素是海況、地質條件、施工技術方案復雜程度、施工船舶（機械）的性能等，海上人工工資發放以工人實際出海天數為單位統計發放，與工人出海后在作業面上是否工作無關，故從有利于真實反映現場人工成本的角度出發，人工消耗量以“工日”為單位，按照出海歷時（自離開碼頭起至返回碼頭止）和人工數量綜合計算。

3.2 材料消耗量統計原則

將施工作業過程中所用到的材料，按照其對施工成本影響程度的高低劃分為主要材料、其他材料。主要材料消耗量以現場作業過程中的實際消耗或投入數量進行統計。

3.3 船舶（機械）消耗量統計原則

在進行船舶（機械）消耗量分析時，首先按照定額編制原則將寫實記錄時間按定額時間劃分，然后再根據海上風電施工船舶（機械）作業特點將船舶（機械）消耗量按工作和停置時段劃分。

（1） 定額時間的劃分原則。

經過對施工方案的分析，結合船舶（機械）的作業特點，將實測工時分為工序作業時間和規范時間、損失時間。其中工序作業時間和規范時間計入定額時間，損失時間計入非定額時間。

工序作業時間

即基本工作時間，指與完成一定計量單位合格產品直接相關的工時消耗。

規范時間包括工序作業時間以外的準備與結束時間、不可避免的中斷時間以及休息時間，此外，由于海上風電施工特殊性，工人需要由交通船運送到相應施工工作面，交通船出行時間亦歸入規范時間中。

損失時間主要指由于施工組織安排不當，需要等待作業船舶、材料供應不及時的等待時間、船舶（機械）故障的中斷時間等。

（2） 工作和停置時段劃分原則。

將船舶（機械）消耗量按照工作時間、停置時間劃分，主要考慮以下因素：① 由于海上風電施工作業的特殊性，船舶（機械）不能靈活調遣，不可避免地等待時間相對較長；② 不同規模、不同施工方案導致船舶（機械）作業時間和停置時間構成比例差異較大；③ 現行港口與航道定額已將船舶（機械）消耗量劃分為工作狀態、停置狀態；④ 據資料顯示，歐洲海上風電船舶（機械）費用計算，也將工作狀態與停置狀態區分。

4 樣本篩選

由于項目所在場址巖層分為沙土、散體狀強風化、碎裂狀強風化、弱風化等類型，且弱風化層分布不均。從嵌巖施工效率差異、統計的便利性、定額的適用性方面考慮，將巖層分為非弱風化（主要包括散體狀強風化、碎裂狀強風化）和弱風化等兩類，并按上述2個子目類別進行樣本篩選。

樣本篩選采用“控制圖（Control Chart）”理論。控制圖是通過對生產過程質量特性進行記錄、測量、評估，從而監測生產過程是否處于合理控制狀態的一種用統計方法繪制的圖。圖上有三條平行線統稱為控制線：中心線、上控制線、下控制線，并分布了按時間順序抽取的樣本統計量數值的描點序列。中心線位置代表所控制的統計量的算數平均值，上下控制線與中心線相距數倍標準差。若控制圖中的描點落在上控制線與下控制線之外或描點在上控制線與下控制線之間的排列不隨機，則表明這些描點狀態異常。本項目以工序作業工時生產率、定額工時生產率為評價對象，按照各樣本生產率較所有樣本平均生產率±35%的波動幅度對樣本有效性進行篩選。

4.1 嵌巖鉆孔（非弱風化）

本次采集非弱風化巖層樣本共12個。

經篩選有10個樣本落在控制區內，屬于有效樣本，樣本6、樣本8落在控制區外，將其排除后進行第2次篩選。

2次篩選后，有9個樣本落在控制區內，屬于有效樣本，樣本1落在控制區外，將其排除后進行第3次篩選。

經過3輪篩選，剩余9個樣本均落在控制區內，屬于有效樣本，所統計的數據可作為后續實測數據分析依據。

4.2 嵌巖鉆孔（弱風化）

本次采集弱風化巖層樣本共10個。

經篩選，有8個樣本落在控制區內，屬于有效樣本，樣本9、樣本10落在控制區外，將其排除后進行第2次篩選。

經過2輪篩選，剩余8個樣本均落在控制區內，屬于有效樣本，所統計的數據可作為后續實測數據分析依據。

5 實測消耗量

5.1 樣本量

嵌巖鉆孔（旋轉鉆機）（非弱風化）測得12個樣本，其中有效樣本9個；嵌巖鉆孔（旋轉鉆機）（弱風化）測得10個樣本，其中有效樣本8個。

5.2 計量單位

與行業定額保持一致，以“m”為單位。

5.3 人材機消耗量

根據現場實測數據，分析各有效樣本人工、材料、船舶（機械）消耗量，再算術平均作為實測消耗量。其中人工消耗量不包含船上人工、機上人工。主要船舶（機械）按不同規格型號分別計列艘（臺）班消耗量，其他船機消耗量參照行業概算定額按主要船舶（機械）消耗量的2%計取。

6 建議定額消耗量

6.1 人工消耗量調整

在實測平均消耗水平的基礎上，對人工消耗量作以下調整：

① 船上人工、機上人工（履帶吊司機）費用計入船舶（機械）艘（臺）班費中的二類費用，建議定額中不計列；

② 參照海上風電行業定額的表現形式，人工不分工種、級別，統一按“人工”列示；

③ 考慮到海上風電施工特點，實測定額中人工消耗量已按照歷時、現場作業人數計算，并考慮了交接班時間、吃飯、休息等時間，編制建議定額時不再另外考慮。

6.2 材料消耗量調整

建議定額材料消耗量同實測消耗量。

6.3 船舶（機械）消耗量調整

船舶（機械）消耗量調整如下：① 實測定額中已考慮了合理準備、檢修、維護和不可避免的間歇時間，建議定額不再考慮。

② 部分樣本中用到的電焊機、割炬，由于消耗量較少，納入其他船機使用費中考慮。

③ 部分樣本數據采集到現場時因為場地限制，臨時使用甲板駁堆存材料，但由于所發生的消耗量較少，納入其他船機使用費中考慮。

④ 其他環境影響因素。

由于實測數據均在可作業窗口期內測得，但是海上風電施工作業效率易受到霧天季風、臺風等因素影響，導致出現不能正常施工或必須施工等待的情況，為了提升定額的適用性，建議定額中需要考慮自然環境因素導致的施工降效。

國內海上風電場施工窗口期通常為3～10月，項目所在地施工窗口期相較其他地區偏短，每年夏秋兩季臺風多發，且冬春兩季易受氣旋后部冷空氣造成的大風襲擊，具有潮差大、大風天數多的氣象水文特點。查閱歷史氣象資料，得到以下數據：

（1） 霧天數據。該地區全年約83%的霧天集中在1～6月。其中3～4月平均7 d/月，占比47%；5～6月平均4.45 d/月，占比30%。

（2） 季風數據。項目場址25 m高度上，5～8月平均風速小于10 m/s的可作業天數超過總天數的60%，3～4月略低于60%；100 m高度上，5～8月平均風速小于10 m/s的可作業天數超過總天數的60%，3～6月略低于50%。

（3） 臺風天數據。5～8月為該項目所在地臺風高發期，每個臺風影響約1周左右，每年影響臺風一般在3～5個。

綜上所述，由于實測數據均在窗口期（4～9月）且正常工況情況下測得，未考慮臺風、霧、暴雨等因素對施工降效的影響，故實測數據在形成建議定額時需要考慮一定的等待時間。經統計，該地區每年的可作業時間約為120～160 d，在窗口期內因自然環境因素導致不可避免的損失時間約占作業時間的25%，故編制建議定額時需要在人工、船舶（機械）消耗量基礎上乘以1.25的海上作業降效調整系數。

綜合以上因素，形成建議定額如圖2所示。

對建議定額嵌巖鉆孔各工序進行工效分析，如圖3所示。

7 結 語

本文以國內某海上風電項目為例，通過“工作日寫實法”客觀、真實地記錄了該項目高樁承臺基礎嵌巖施工工藝流程、生產效率、資源投入情況，引入了“控制圖”原理對實測樣本數據進行合理化篩選，形成建議定額人工、材料、船舶（機械）消耗量，供在弱風化層分布不均的地質條件下采用類似基礎型式的嵌巖施工成本分析、工效分析參考。同時呼吁要進一步加強落實企業關于造價管理的主體責任，盡快開展企業定額測量工作，通過建立企業定額管理機制，為行業快速發展提供數據支持。

參考文獻：

［1］ 郭琦，夏曉云，安慧.水電工程造價管理［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［2］ 鄧萬志，張揚，余迪.海上風電高樁承臺基礎鋼管樁沉樁定額測定方法研究［J］.工程經濟，2018，28（5）：27-31.

（編輯：黃文晉）