一种综合管廊造价-碳排放的估算方法与流程

1.本发明涉及综合管廊造价估算技术领域，具体为一种综合管廊造价-碳排放的估算方法。


背景技术：

2.在综合管廊项目前期阶段，业主概念方案提出的综合管廊标准横断面图已有比较完备的尺寸数据，根据方案图中的标准段的板厚、侧壁厚、横断面宽度及高度数据，可在前期方案阶段基本计算出综合管廊标准段的混凝土体积、内抹灰面积、外防腐面积等相关工程量；同时，土方开挖量及支护工程量可根据综合管廊横断面大小，按历史成本测算数据测算，因此，方案阶段未能根据图纸确定但对工程造价影响巨大的影响因素唯独只有结构配筋，因此，综合管廊钢筋含量估算，成为了影响项目估算及概算报告精度、综合管廊ppp项目成败的关键点，然而钢筋算量一般在项目设计的施工图预算阶段才具备准确算量的条件，在项目前期一般采用含筋率的方法进行估算，而含筋率具体会因埋深及综合管廊的尺寸而有所增减。
3.大多数项目的碳排放计算，如材料及能耗，只能在图纸具备完整工程量才可以通过软件生成的模拟来预测。然而，碳排放估算必须在不同的建筑设计阶段向设计团队提供具体的方案反馈和定量信息，以便他们能够确定建议的设计的有效性以及如何优化设计。根据建模模拟对综合管廊设计和组件的碳排放量进行了大量研究，本发明提出了不同的施工方案和多目标选择，以便在适当的设计阶段实现碳排放量的模拟。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种综合管廊造价-碳排放的估算方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种综合管廊造价-碳排放的估算方法，包括工程量计算和价格调整；
8.所述工程量计算包括标准段土建工程量、附属结构土建工程量和土方开挖、支护成工程量；
9.所述价格调整按建设时间及建设当地市场价格，并结合综合管廊估算指标内规定的计算程序及方法，调整人工费、材料费、机械费等，费率可参照指标确定，也可按建设当地的住建局发布的费率进行相应的调整；
10.所述碳排放量以工程量及材料种类为基础，根据碳排放因子的国家、行业及地方标准所的系数，可参数化得出不同尺寸及施工工艺的碳排放量。
11.优选的，所述标准段土建工程量的估算方法为每延米工程量*拟建长度和工程量*标准段估算指标。
12.优选的，所述附属结构土建工程量的估算方法为各附属结构占标准段工程量的百分比和各附属结构比例*标准段工程量*附属结构估算指标。
13.优选的，所述土方开挖、支护成工程量的估算方法为：
14.①
土方开挖体积＝(综合管廊横断面宽度+预留工作面宽度)*(覆土高度+管廊横断面高度)
15.②
支护成本根据实际情况估算；
16.所述土方开挖、支护成工程量的估算方法还包括工程量*估算指标。
17.优选的，所述每延米工程量*拟建长度的数据来源包括：
18.①
根据前期咨询阶段综合管廊横断面方案图，计算出综合管廊每延米混凝土体积、抹灰面积；
19.②
钢筋含量按上述含筋率利用覆土深度、综合管廊横断面宽高比拟合模型进行测算。
20.优选的，所述工程量*标准段估算指标的数据来源为《城市综合管廊工程投资估算指标》对应的标准段指标。
21.优选的，所述各附属结构比例*标准段工程量*附属结构估算指标的数据来源为：
22.《城市综合管廊工程投资估算指标》对应的附属结构节点(吊装口、通风口、分支口、逃生口、交叉口、端部井、分变电所等)指标。
23.优选的，所述土方开挖体积＝(综合管廊横断面宽度+预留工作面宽度)*(覆土高度+管廊横断面高度)的数据来源为：
24.根据综合管廊的不同施工方法，目前主要有明挖法和暗挖法两种，国内主要采用明挖法，此处以明挖法举例：
25.土方开挖根据前期咨询阶段综合管廊横断面数据、勘察的地质报告，判断使用何种支护方法，并计算土方开挖体积，回填量估算值＝土方开挖体积-综合管廊体积，余土外运工程量以此类推。
26.优选的，所述支护成本根据实际情况估算的数据来源：在确定了支护方法之后，支护工程量主要估算量＝支护长度*钢板桩线重。
27.优选的，所述碳排放量根据实际情况估算的数据来源：
28.①
在确定了混凝土、钢筋重量、防水面积及土方开挖体积等土建工程量对应的材料用量及机械消耗量(以便计算出能源的消耗量)，分别乘以对应材料的碳排放因子；
29.②
在确定了支护方式之后桩的体积、钢板桩重量等地基处理工程量对应的材料用量及机械消耗量(以便计算出能源的消耗量)，分别乘以对应材料的碳排放因子；
30.③
将
①
和
②
相加，获得整个设计方案的碳排放总量。
31.(三)有益效果
32.本发明提供了一种综合管廊造价-碳排放的估算方法，有益效果在于：
33.本发明通过在综合管廊前期阶段估算出钢筋用量，采用多元回归分析拟合出三舱综合管廊标准段含筋率与横断面宽高比、平均覆土深度两个主要影响因素的回归方程，本发明的回归方程可以推广到相似地质条件、相同抗震设防烈度的综合管廊钢筋量估算，同时，本发明采用的两个主要影响自变量之一“横断面宽高比”可以推广到其他横断面形式，诸如单舱、双舱或者四舱的含筋率测算。另一方面，本发明根据以往同类项目的碳排放量的
大数据分析，得出基于本类项目常规建设过程产生的工料机的碳排放指标——从而便于设计方在项目设计及规划前期，通过在参数化输入界面、土方及支护开挖方案及主要材料输入三个界面，分别输入拟建项目的工程量规模、施工方案及现行的材料价格，得出不同构件尺寸、施工方案的碳排放总量及其对应的成本——通过不断调整设计参数及施工方案，得出碳排放及总造价均最低的参考方案。
具体实施方式
34.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，对本发明一种综合管廊造价-碳排放的估算方法做进一步详细的描述。
35.本发明公开了一种综合管廊造价-碳排放的估算方法，包括工程量计算和价格调整；
36.工程量计算包括标准段土建工程量、附属结构土建工程量和土方开挖、支护成工程量；
37.价格调整按建设时间及建设当地市场价格，并结合综合管廊估算指标内规定的计算程序及方法，调整人工费、材料费、机械费等，费率可参照指标确定，也可按建设当地的住建局发布的费率进行相应的调整；
38.碳排放量以工程量及材料种类为基础，根据碳排放因子的国家、行业及地方标准所的系数，可参数化得出不同尺寸及施工工艺的碳排放量。
39.本实施例的，标准段土建工程量的估算方法为每延米工程量*拟建长度和工程量*标准段估算指标。
40.本实施例的，附属结构土建工程量的估算方法为各附属结构占标准段工程量的百分比和各附属结构比例*标准段工程量*附属结构估算指标。
41.本实施例的，土方开挖、支护成工程量的估算方法为：
42.①
土方开挖体积＝(综合管廊横断面宽度+预留工作面宽度)*(覆土高度+管廊横断面高度)
43.②
支护成本根据实际情况估算；
44.土方开挖、支护成工程量的估算方法还包括工程量*估算指标。
45.本实施例的，每延米工程量*拟建长度的数据来源包括：
46.①
根据前期咨询阶段综合管廊横断面方案图，计算出综合管廊每延米混凝土体积、抹灰面积；
47.②
钢筋含量按上述含筋率利用覆土深度、综合管廊横断面宽高比拟合模型进行测算。
48.本实施例的，工程量*标准段估算指标的数据来源为《城市综合管廊工程投资估算指标》对应的标准段指标。
49.本实施例的，各附属结构比例*标准段工程量*附属结构估算指标的数据来源为：
50.《城市综合管廊工程投资估算指标》对应的附属结构节点(吊装口、通风口、分支口、逃生口、交叉口、端部井、分变电所等)指标。
51.本实施例的，土方开挖体积＝(综合管廊横断面宽度+预留工作面宽度)*(覆土高度+管廊横断面高度)的数据来源为：
52.根据综合管廊的不同施工方法，目前主要有明挖法和暗挖法两种，国内主要采用明挖法，此处以明挖法举例：
53.土方开挖根据前期咨询阶段综合管廊横断面数据、勘察的地质报告，判断使用何种支护方法，并计算土方开挖体积，回填量估算值＝土方开挖体积-综合管廊体积，余土外运工程量以此类推。
54.本实施例的，支护成本根据实际情况估算的数据来源：在确定了支护方法之后，支护工程量主要估算量＝支护长度*钢板桩线重。
55.本实施例的，碳排放量根据实际情况估算的数据来源：
56.①
在确定了混凝土、钢筋重量、防水面积及土方开挖体积等土建工程量对应的材料用量及机械消耗量(以便计算出能源的消耗量)，分别乘以对应材料的碳排放因子；
57.②
在确定了支护方式之后桩的体积、钢板桩重量等地基处理工程量对应的材料用量及机械消耗量(以便计算出能源的消耗量)，分别乘以对应材料的碳排放因子；
58.③
将
①
和
②
相加，获得整个设计方案的碳排放总量。
59.本实施例的，各附属结构占标准段工程量的百分比数据来源：
60.参考表1综合管廊综合管廊标准段及主要附属结构钢筋估算重量分析表内的各附属结构占标准段百分比比例；
61.对于不同项目不同间距的吊装口、通风口、分控室等可按实际情况进行调整，修改比例系数。
62.表1综合管廊标准段及主要附属结构钢筋估算重量分析表
[0063][0064]
另外由于出线舱的钢筋量主要取决于覆土深度，因此可以根据项目具体的覆土深度、管线直径、类似项目出线舱含筋率进行估算；接户井钢筋量可参考市政混凝土井含筋率，同时接户井钢筋量占标准段钢筋量百分比很小；因此，本发明的估算方法对出线舱及接户井含筋率不作测算。
[0065]
综上，综合管廊总钢筋估算重量(t)＝标准段钢筋量估算重量+主要附属结构钢筋估算重量
[0066]
＝(1+40.23％+7.72％+21.47％+4.23％+1.88％)yl*10-3
[0067]
＝1.76*(31.80196+0.480401x1+3.671211x2)*10-3
[0068]
其中综合管廊含筋率估算的方法包括：
[0069]
(1)含筋率影响因素的选取
[0070]
《城市综合管廊工程技术规范》(gb-50838-2015)详细规定了承重侧壁、非承重侧壁和隔墙最小厚度、现浇混凝土强度等级等相关参数的要求，因此综合管廊横断面每平方米的含筋率数据具备较强的规律性和参考性。
[0071]
由于综合管廊的含筋率主要是基于综合管廊的结构分析，本发明通过分析抽取规范内影响综合管廊受力的关键因素进行测算验证，根据《城市综合管廊工程技术规范》，可知综合管廊结构上的作用包括永久作用和可变作用，根据《建筑结构荷载规范》gb50009-2012,永久作用包括结构和管线自重、预加力、土的重力、土侧压力、基础沉降等，可变作用包括车辆荷载和温度荷载，同时，还需要考虑偶然作用，主要包括地震作用和人防荷载。
[0072]
(2)含筋率的影响因素与含筋率的关系
[0073]
根据《城市综合管廊工程技术规范》条文8.4.1规定，地层较为坚硬或者经加固处理的地基，基底反力可视为直线分布，对于目前项目主要采用荷载-结构法对综合管廊进行结构特性计算分析，使用荷载-结构法，伴随覆土高度的增加,结构的挠度及应力、基底应力量值也将随之增加,并且呈线性关系，因此，本发明假设综合管廊的含筋率与综合管廊的覆土深度呈线性关系。
[0074]
除了受管廊周围土壤类型、覆土深度的影响外，综合管廊的地基反力还受到管廊尺寸的影响，由于不同舱室数量的综合管廊可以简化为宽高比这个统一的参数，因此本发明提出一个假设框架——在相同抗震设防烈度的区域、相似地质条件(包括土壤类型)的综合管廊主体及附属结构含筋率的关键影响因素包括：覆土深度、综合管廊横断面宽高比，并假定影响因素与含筋率呈线性关系。
[0075]
(3)样本测算及初步分析
[0076]
目前综合管廊大多使用明挖法进行施工，因此本发明以广州市某明挖法现浇综合管廊不同断面的标准段混凝土及钢筋用量如下表2，本发明采用的数据来自于广州天河区某综合管廊，此项目位于广州的丘陵台地区，地表水系发育，场地地层岩性上部覆盖层由第四系全新统冲洪积物组成，下部以白垩系砂岩(k)组成，软弱土层大部分位于底板以上，本项目距离断裂带超过3km，对场地稳定影响甚微，抗震设防烈度是7度，主体抗震等级三级，样本数据来自4045.966m现浇综合管廊，本样本采用明挖方式施工，钢筋量计算未包括二次结构的钢筋、支护钢筋，已考虑马凳筋、钢筋的搭接长度及变形缝构造钢筋的重量。
[0077]
表2现浇综合管廊每延米横断面主要材料用量统计表
[0078]
[0079][0080]
根据以上表格，可以分析得到以下结论：
[0081]
①
在相等覆土深度的条件下，综合管廊的混凝土用量和钢筋含量随横断面宽高比而变化；
[0082]
②
在相等的横断面宽高比的条件下，综合管廊的混凝土用量和钢筋含量随覆土深度增加而增加；
[0083]
③
三舱断面无论是混凝土或者钢筋用量都是比较经济的。
[0084]
综上，因此本发明主要提出的是影响三舱断面综合管廊含筋率变化规律，并尝试以横断面宽高比和覆土深度作为的主要因子以探索前期方案阶段综合管廊含筋率的测算方法。
[0085]
其中综合管廊钢筋量回归分析包括：
[0086]
本发明采用多元回归分析，拟合出三舱综合管廊标准段含筋率回归方程，本发明的测算结果可尝试应用到相似地质条件、相同抗震设防烈度其他地区的综合管廊钢筋含量
测算。
[0087]
根据样本数据的三舱断面钢筋重量、横断面尺寸、平均覆土深度等数据，本发明估算了三舱综合管廊现浇标准段每延米主要工程量如下表3：
[0088]
表3三舱综合管廊现浇标准段每延米主要工程量
[0089][0090]
1)回归统计
[0091][0092][0093]
根据回归统计的adjustedr2＝0.936，说明因变量y综合管廊(三舱)含筋率的总变动中，有93.6％是由于自变量x1横断面宽高比和x2覆土平均深度的变动引起的，也就是横断面宽高比和平均覆土深度这两个因素能解释93.6％含筋率的变动。
[0094]
2)方差分析
[0095][0096]
可以看到，两个解释变量对含筋率的显著性分析p值均小于0.05，说明x1x2对y均有显著性影响关系。
[0097]
3)回归方程参数
[0098][0099][0100]
通过回归系数来看，模型中两个解释变量的β值分别为0.48和3.67，说明横断面宽高比和平均覆土深度对含筋率均呈现出正向影响关系。
[0101]
根据多元回归分析结果，拟建综合管廊(三舱)的每平方截面含筋量y＝31.80196+0.480401x1+3.671211x2，其中影响因子x1代表的是横断面宽高比，x2代表的是平均覆土深度。
[0102]
基于上述方法估算综合管廊钢筋量：
[0103]
在前期方案阶段，已知拟建综合管廊标准段长度为l米，则拟建综合管廊标准段钢筋重量为yl*10-3
吨，基于上述广州某综合管廊附属结构的钢筋量计算结果，统计了主要附属结构钢筋量占标准段钢筋量的百分比。
[0104]
本发明测算使用的样本为总长4045.966m的现浇综合管廊，其中主要附属结构的间距或数量前提条件如下：
[0105]
(1)吊装口:布置间隔不大于400m，则吊装口个数＝l/400。
[0106]
(2)通风口：除位于半下沉隧道下的综合管廊段间隔为365m外，其他布置间距不大
于200m，则通风口个数＝l/200。
[0107]
(3)管廊分控室及出入口:布置间距不大于2km,用于管廊消防等控制设施的放置，与管廊出入口合建,分控室个数＝l/2000＝4045.966/2000＝2,一共2处。
[0108]
(4)分叉口根据管廊实际走向确定，本测算样本一共6处。
[0109]
(5)工作井主要是转换井、接收井等，本测算样本一共5处。
[0110]
具体的钢筋量见下表1
[0111]
表1综合管廊标准段及主要附属结构钢筋估算重量分析表
[0112][0113][0114]
另外由于出线舱的钢筋量主要取决于覆土深度，因此可以根据项目具体的覆土深度、管线直径、类似项目出线舱含筋率进行估算；接户井钢筋量可参考市政混凝土井含筋率，同时接户井钢筋量占标准段钢筋量百分比很小，因此，本发明的估算方法对出线舱及接户井含筋率不作测算。
[0115]
综上，综合管廊总钢筋估算重量(t)＝标准段钢筋量估算重量+主要附属结构钢筋估算重量＝(1+40.23％+7.72％+21.47％+4.23％+1.88％)yl*10-3
[0116]
＝1.76*(31.80196+0.480401x1+3.671211x2)*10-3
[0117]
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应本实施例的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

技术特征：
1.一种综合管廊造价-碳排放的估算方法，其特征在于：包括工程量计算、价格及对应碳排放量调整；所述工程量计算包括标准段土建工程量、附属结构土建工程量和土方开挖、支护成工程量；所述价格调整按建设时间及建设当地市场价格，并结合综合管廊估算指标内规定的计算程序及方法，调整人工费、材料费、机械费等，费率可参照指标确定，也可按建设当地的住建局发布的费率进行相应的调整；所述碳排放量以工程量及材料种类为基础，根据碳排放因子的国家、行业及地方标准所的系数，参数化得出不同尺寸及施工工艺的碳排放量。2.根据权利要求1所述的一种综合管廊造价-碳排放的估算方法，其特征在于，所述标准段土建工程量的估算方法为每延米工程量*拟建长度和工程量*标准段估算指标。3.根据权利要求2所述的一种综合管廊造价-碳排放的估算方法，其特征在于，所述附属结构土建工程量的估算方法为各附属结构占标准段工程量的百分比和各附属结构比例*标准段工程量*附属结构估算指标。4.根据权利要求3所述的一种综合管廊造价-碳排放的估算方法，其特征在于，所述土方开挖、支护成工程量的估算方法为：
①
土方开挖体积＝(综合管廊横断面宽度+预留工作面宽度)*(覆土高度+管廊横断面高度)
②
支护成本根据实际情况估算；所述土方开挖、支护成工程量的估算方法还包括工程量*估算指标。5.根据权利要求4所述的一种综合管廊造价-碳排放的估算方法，其特征在于，所述每延米工程量*拟建长度的数据来源包括：
①
根据前期咨询阶段综合管廊横断面方案图，计算出综合管廊每延米混凝土体积、抹灰面积；
②
钢筋含量按上述含筋率利用覆土深度、综合管廊横断面宽高比拟合模型进行测算。6.根据权利要求5所述的一种综合管廊造价-碳排放的估算方法，其特征在于，所述工程量*标准段估算指标的数据来源为《城市综合管廊工程投资估算指标》对应的标准段指标。7.根据权利要求6所述的一种综合管廊造价-碳排放的估算方法，其特征在于，所述各附属结构比例*标准段工程量*附属结构估算指标的数据来源为：《城市综合管廊工程投资估算指标》对应的附属结构节点(吊装口、通风口、分支口、逃生口、交叉口、端部井、分变电所等)指标。8.根据权利要求7所述的一种综合管廊造价-碳排放的估算方法，其特征在于，所述土方开挖体积＝(综合管廊横断面宽度+预留工作面宽度)*(覆土高度+管廊横断面高度)的数据来源为：根据综合管廊的不同施工方法，目前主要有明挖法和暗挖法两种，国内主要采用明挖法，此处以明挖法举例：土方开挖根据前期咨询阶段综合管廊横断面数据、勘察的地质报告，判断使用何种支护方法，并计算土方开挖体积，回填量估算值＝土方开挖体积-综合管廊体积，余土外运工
程量以此类推。9.根据权利要求8所述的一种综合管廊造价-碳排放的估算方法，其特征在于，所述支护成本根据实际情况估算的数据来源：在确定了支护方法之后，支护工程量主要估算量＝支护长度*钢板桩线重。10.根据权利要求1所述的一种综合管廊造价-碳排放的估算方法，其特征在于，所述碳排放量根据实际情况估算的数据来源：
①
在确定了混凝土、钢筋重量、防水面积及土方开挖体积等土建工程量对应的材料用量及机械消耗量(以便计算出能源的消耗量)，分别乘以对应材料的碳排放因子；
②
在确定了支护方式之后桩的体积、钢板桩重量等地基处理工程量对应的材料及机械消耗量(以便计算出能源的消耗量)，分别乘以对应材料的碳排放因子；
③
将
①
和
②
相加，获得整个设计方案的碳排放总量。

技术总结
本发明涉及综合管廊造价及碳排放估算技术领域，本发明还公开了一种综合管廊造价-碳排放的估算方法，包括工程量计算和价格调整；所述工程量计算包括标准段及附属结构土建、土方及支护工程量；所述价格调整按建设时间及建设当地市场价格。本发明的含筋率回归方程可以推广到相似地质条件的综合管廊。同时，本发明根据以往同类项目的大数据分析，得出基于常规建设过程产生的工料机的碳排放指标——从而便于设计方通过在构件尺寸、土方及支护开挖方式及材料价格的三个界面进行参数化输入，通过不断调整设计参数及施工方案，以达到施工方案的碳排放总量及其对应的估算成本均最优的设计方案。计方案。


技术研发人员：韦玮 张欣 唐安琪 符定辉 戴梅菲 钟逸 谢毅 马文瑾 袁雨薇 谢映雪 吴雅琴 谭大榔 陈朗奇 陈欣
受保护的技术使用者：唐安琪
技术研发日：2023.01.18
技术公布日：2023/7/26