基于通徑分析的公路工程造價影響因素研究

趙宏程 賴應(yīng)良

[摘要]鑒于國內(nèi)外對工程造價管理及其影響因素方面的研究，沒有揭示因素之間是如何作用造價的內(nèi)在機(jī)理的研究。本文將通徑分析理論引入工程造價的影響因素分析當(dāng)中，通過應(yīng)用通徑分析理論對工程實例的研究分析，揭示了各指標(biāo)對工程造價影響的直接作用和間接作用，以及直接作用和間接作用的綜合作用。結(jié)果表明綜合作用往往會表現(xiàn)出與直接和間接兩種作用都不同的影響效果，也展現(xiàn)了各影響因素指標(biāo)對工程造價作用的復(fù)雜性，一定程度上揭示了公路工程造價的綜合作用機(jī)理。

[關(guān)鍵詞]通徑分析；綜合作用；復(fù)雜性；機(jī)理

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.16.017

l 前言

公路工程具有的建設(shè)周期長、環(huán)境復(fù)雜多變、影響因素眾多等特點(diǎn)使得公路工程造價具有高度的不確定性，對快速復(fù)核工程造價和設(shè)計方案比選經(jīng)濟(jì)性評價帶來了巨大的困難。長期以來工程造價理論界從不同的角度對工程造價兩個內(nèi)涵的影響因素進(jìn)行了較多的研究，取得了很多成果。但這些研究仍然存在以下兩個方面的不足：

一是研究得出的工程造價影響因素零散、重復(fù)，不成體系，缺乏從全局角度的系統(tǒng)整合；

二是關(guān)于多個因素對公路造價綜合作用機(jī)制的研究很少發(fā)表，導(dǎo)致很難將這些影響因素應(yīng)用于造價的修正。所以就很難應(yīng)用這些研究成果來指導(dǎo)實際生產(chǎn)中比較復(fù)雜的造價管理工作，也很難對設(shè)計方案比選做出比較準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性評價。

鑒于國內(nèi)外對工程造價管理及其影響因素方面的研究，沒有揭示因素之間是如何作用造價的內(nèi)在機(jī)理的研究。本文在借鑒前人研究的公路工程造價影響因素的基礎(chǔ)之上，引用通徑分析理論對工程實例進(jìn)行分析，希望為后來的理論研究提供科學(xué)借鑒。

2 通徑分析理論

2.1 通徑分析理論介紹

通徑分析理論是遺傳科學(xué)領(lǐng)域分析遺傳性狀機(jī)理的科學(xué)方法，1921年，賴特（S.Wright）首先提出來通徑系數(shù)（Path Coeffic rent）的分析方法，簡稱通徑分析。20世紀(jì)50年代以來，國內(nèi)外的遺傳育種和作物栽培等生物領(lǐng)域開始應(yīng)用這一理論，之后又經(jīng)過不斷的改進(jìn)完善，基本形成了完整的統(tǒng)計理論。

通徑分析理論具有分析自變量對因變量的直接影響作用和間接影響作用的優(yōu)勢，當(dāng)自變量數(shù)目比較多，且自變量間相互關(guān)系比較復(fù)雜或者某些自變量是通過其他的自變量間接地對因變量產(chǎn)生影響，這時將發(fā)揮通徑分析的優(yōu)勢作用?；诖耍◤椒治鰪V泛應(yīng)用于復(fù)雜的研究領(lǐng)域，例如遺傳學(xué)科、社會科學(xué)、經(jīng)濟(jì)科學(xué)等。

2.2 通徑模型

通徑分析的基本框架包括三個組成部分：變量、通徑和通徑系數(shù)，這三個部分組成了一個表示各變量間的通徑與相關(guān)關(guān)系的圖稱為通徑圖，也稱通徑模型。假設(shè)有3個相關(guān)變量y、X₁、X₂，y是因變量，X₁、X₂是自變量。兩個自變量的關(guān)系有兩種可能，一種是x₁和X₂彼此獨(dú)立無關(guān)，

則通徑圖為 二種是 和 間彼此相 關(guān)，則通徑圖為 。式中 為自變量之間的因子相關(guān)系數(shù)。

而在實際生活和工作遇到的情況中，很多時候是有很多因素相互作用，并共同對結(jié)果產(chǎn)生影響效應(yīng)。即如果有k個自變量，這些自變量兩兩相互作用（這里不考慮三層以上作用關(guān)系，如x₁通過X₂對X產(chǎn)生影響，而X₃又對y產(chǎn)生作用，從而產(chǎn)生的X₁對y產(chǎn)生的作用），并同時對因變量產(chǎn)生影響，其通徑分析圖如圖1所示。

3 工程實例分析

3.1 工程實例介紹

云南省武定至昆明高速公路是蘭州至磨憨高速公路的其中一段，主線全長63.958公里，全線采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。其中，起點(diǎn)至富民段36. 039公里，設(shè)計速度80公里/小時，路基寬度為24. 50米；富民至終點(diǎn)段27.919公里，設(shè)計速度為100公里/小時，路基寬度26.00米。全線設(shè)特大橋4座，大中橋69座，小橋4座（按雙幅計），涵洞95道（含管涵），互通式立交4處，隧道工程4座，橋隧比占路線的41.95%。沿線地質(zhì)復(fù)雜，施工難度較大。

3.2 工程實例數(shù)據(jù)的采集

武昆高速公路已于2013年10月底建成通車，相關(guān)施工單位已經(jīng)全部離場，這對于數(shù)據(jù)采集工作帶來了相當(dāng)大的困難。經(jīng)過多方聯(lián)系，獲得了工程建設(shè)13個標(biāo)段的部分技術(shù)經(jīng)濟(jì)資料，其中包括：建安費(fèi)，公路等級、設(shè)計速度、地形條件、征地數(shù)量等基本建設(shè)情況，路線高差、路線長度、最大縱坡、最小平曲線半徑等路線指標(biāo)，路基厚度、路基結(jié)構(gòu)形式、路面厚度、路面結(jié)構(gòu)形式等路基路面指標(biāo)，以及橋梁長度、橋梁類型、橋梁最大跨徑等橋梁指標(biāo)的數(shù)據(jù)。對上述指標(biāo)進(jìn)行的量化結(jié)果見表1。

3.3 指標(biāo)對造價的影響

假定：這里假定所有指標(biāo)兩兩之間是具有相關(guān)關(guān)系的，并且只考慮指標(biāo)兩兩之間的一次相互作用關(guān)系，一個指標(biāo)同另外兩個指標(biāo)對造價的影響認(rèn)為很小，做研究的誤差考慮。

根據(jù)假定和工程資料，利用SPSS13.0求出路基路面和橋梁指標(biāo)中各個指標(biāo)間的相互作用關(guān)系，以及各個指標(biāo)對公路造價的影響程度，具體作用關(guān)系見表2。

由圖2可以看出回歸方程的相關(guān)系數(shù)R =0.998和決定系數(shù)R2=0.996，路基路面和橋梁指標(biāo)對造價的影響程度已經(jīng)為0.996，說明對于該項目而言，對工程造價有影響的影響因素指標(biāo)基本沒有了，所有影響較大的因素都考慮在內(nèi)了。

表2給出了各技術(shù)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)、通徑系數(shù)以及各指標(biāo)相互作用的因子相關(guān)系數(shù)。由通徑系數(shù)可以看出各指標(biāo)直接影響的絕對程度大小順序為：最大縱坡B3>平曲線最小半徑B2>路基寬度C1>橋梁數(shù)量D2>橋梁最大跨徑D3>地形地質(zhì)情況A1>特殊路基長度C2>路線最大高差B4>路線總長B1>征地數(shù)量A2>橋梁總長D1；綜合作用效果大小順序為：橋梁數(shù)量D2>路基寬度C1>橋梁總長D1>特殊路基長度C3>最大縱坡B4>橋梁最大跨徑D3>路線總長B1>地形情況A1>路線最大高差B4>平曲線最小半徑B2>征地數(shù)量A2。

從直接影響的絕對程度大小順序來看，排在前三位的是最大縱坡B3、平曲線最小半徑B2、路基寬度CI，這三個指標(biāo)中兩個是路線指標(biāo)，一個是路基路面指標(biāo)?？梢园l(fā)現(xiàn)這三個指標(biāo)都是在路線選定后能夠決定土石方數(shù)量大小的技術(shù)指標(biāo)，最大縱坡B3和平曲線最小半徑B2反映的是路線對原有地形的縱向改變，而路基寬度則反映的是路線對原有地形橫向的拓展。這說明對公路工程造價直接的影響主要就是土石方的填挖量，填挖數(shù)量直接體現(xiàn)著建設(shè)工程對原有自然形態(tài)的改造，公路建設(shè)當(dāng)中填挖數(shù)量驚人，有時達(dá)到上億立方，所以從物質(zhì)和資源消耗的角度來看這是合乎情理的，也是可以科學(xué)解釋的。

從綜合作用程度大小順序來看，排在前三位的是橋梁數(shù)量D2、路基寬度C1、橋梁總長D1，這三個指標(biāo)中兩個是橋梁指標(biāo)，一個是路基路面指標(biāo)。與直接影響的絕對程度排序不同的是，在綜合作用程度中橋梁指標(biāo)取代了路線指標(biāo)的優(yōu)勢地位，這說明雖然最大縱坡B3和平曲線最小半徑B2反映的是路線對原有地形的縱向改變，直接或間接的決定著土石方挖填數(shù)量，但是由于橋梁工程的復(fù)雜性和所用材料的昂貴性，在總造價的層面上表現(xiàn)出了強(qiáng)勢地位；與直接影響的絕對程度排序相同的是，路基寬度指標(biāo)仍然處在前三位的位置，而且排序還有所提前，這說明直接決定土石方數(shù)量的路基寬度指標(biāo)的重要性，也說明由于土石方數(shù)量上的巨大優(yōu)勢，它的造價對總造價是有很大影響的，基本上是可以決定總造價水平的，所以在造價控制上既要關(guān)注橋梁工程也要密切注意土石方的挖填數(shù)量。

從圖3可以看出，在綜合作用中路基路面和橋梁指標(biāo)占到了總體作用程度的80%左右，這說明在基本建設(shè)情況和路線確定之后，決定總造價水平的還是具體的工程技術(shù)指標(biāo)，所以為了合理地控制總體造價水平，優(yōu)化設(shè)計和多方案比選是必要的，也是必需的。

從圖4可以看出，路線指標(biāo)對工程造價的直接影響是巨大的、突出的，而它通過其他技術(shù)指標(biāo)對工程造價產(chǎn)生的反方向作用也是絕對明顯的，而由于正反方向作用的抵消，導(dǎo)致在綜合作用程度上的不明顯，這也啟發(fā)我們的設(shè)計人員在設(shè)計時，選擇好的線性會導(dǎo)致土石方的數(shù)量增加似乎會影響造價水平，但是由于線性的優(yōu)勢會使其他工程的數(shù)量上的改變，綜合起來會抵消路線因素的影響程度，所以在路線線性選擇上不必過于擔(dān)心由此產(chǎn)生的影響。

圖4再次讓我們認(rèn)識到了各種影響因素指標(biāo)對工程造價作用的復(fù)雜性，有的直接作用很大，但是綜合作用卻不見得很明顯，例如路線指標(biāo)的最大縱坡B3和平曲線最小半徑B2；有的直接作用不大，但是正向的間接作用會強(qiáng)化其綜合作用效果，例如橋梁指標(biāo)的橋梁總長度D1；有的雖然有一定的反方向作用，但是由于直接作用的效果，絲毫不會影響其綜合作用程度，例如路基路面指標(biāo)中的路基寬度C1和橋梁指標(biāo)中的橋梁數(shù)量D2。

工程實際中，公路的基本建設(shè)情況和路線的選擇一般在項目決策階段就已經(jīng)確定，后面很難改變，所以相關(guān)的具體指標(biāo)已經(jīng)確定，成為公路建設(shè)項目的先決條件，是以后公路建設(shè)的基礎(chǔ)。鑒于此，這里僅就路基路面和橋梁指標(biāo)對總造價的作用機(jī)理做分析，通徑分析圖見圖5。

根據(jù)圖5可以清楚地看到，橋梁數(shù)量D2、路基寬度C1、橋梁總長D1、特殊路基長度C3、橋梁最大跨徑D3之間的關(guān)系以及這些因素指標(biāo)對工程造價的作用機(jī)理，使我們對工程造價影響因素的分析更具目的性和可操作性。

通過上面的分析，我們可以更為直觀和精確地看出各影響因素指標(biāo)對工程造價的直接作用效果、間接作用效果以及綜合影響程度，也使我們對技術(shù)方案比選的經(jīng)濟(jì)性具有清晰的認(rèn)識和控制能力；也為造價部門對概算的快速復(fù)核提供了主要工作方向。

4 結(jié)論與分析

以云南省武定到昆明的高速公路項目為工程實例，深入分析了影響因素指標(biāo)之間的作用關(guān)系和各指標(biāo)對工程總造價的作用機(jī)理，說明路線指標(biāo)對工程造價的直接影響是突出的，而它通過其他技術(shù)指標(biāo)對工程造價產(chǎn)生的反方向作用也是絕對明顯的，而由于正反方向作用的抵消，導(dǎo)致在綜合作用程度上的不明顯；在綜合作用中路基路面和橋梁指標(biāo)占到了總體作用程度的80%左右，這說明在基本建設(shè)情況和路線確定之后，決定總造價水平的還是具體的工程技術(shù)指標(biāo)，所以為了合理地控制總體造價水平，優(yōu)化設(shè)計和多方案比選是必要的，也是必需的。

利用通徑分析理論對影響工程造價技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析對比，可將對影響工程造價的技術(shù)指標(biāo)的研究由定性分析提升到定量化分析的層次上，分析更為直觀精確，也更能清晰地反映工程造價影響因素對工程造價的影響及其影響程度，為以后進(jìn)一步研究做了有力的鋪墊。

在利用通徑分析這一理論對造價影響因素進(jìn)行分析時，要盡可能地收集多條公路建設(shè)項目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)資料進(jìn)行分析整理，以取得較多、較全面的樣本資料，才能取得更為精確的統(tǒng)計結(jié)果，而本文僅僅收集到武昆高速公路項目的一部分資料，分析結(jié)果的科學(xué)性還有待進(jìn)一步提高，也是今后需要重點(diǎn)研究的方向。