崔永利

(石家庄市张石高速公路筹建处)

1 前 言

公路是国家重要的基础设施,当前我国公路建设发展迅猛,每年都有数千亿元的投资,数额巨大。为了贯彻建设以人为为本、节约型社会的政策,交通部于 2004年提出“六个坚持,六个树立”新的设计理念,其中“坚持可持续发展,树立节约资源的理念”。坚持系统论,树立节约资源的理念”,是响应国家倡导的健立节约型社会”在公路勘察设计工作的具体体现。树立全寿命周期成本理念,精心设计,注重方案比选,努力降低公路工程造价。全寿命周期成本是指工程全寿命周期的成本总和,包括工程建设成本、运营管理成本和养护维修成本。我国高速公路沥青路面建设存在两大问题:使用寿命短、建设和维护以及重建成本高。几乎在道路建设和使用的每一不同阶段,都可以见到大面积的路面结构维修场面。这里面虽然有施工质量的问题,有结构设计的问题,以及传统的路面设计本身存在初期投入不足、标准偏低的闻题,从根本上讲还有高速公路设计观念的问题。

2 路面结构方案的提出

为使设计的路面结构更能够保证使用的年限,经过对高速公路路面结构及相关问题研究,通过对张石、保阜等 5条高速公路路面结构及运营、维修等情况的调查,结合国内外研究成果,采用全寿命分析方法,针对西柏坡高速提出三种路面结构:所分析的三种沥青路面结构如图 1所示,为了便于比较,设定了相近的路面结构总厚度,不小于 70cm。图中结构 I代表目前河北省广泛采用的半刚性基层沥青路面结构;结构II代表目前已使用超过10年没有发生结构性破坏的广深高速公路沥青路面结构,这种结构也是目前国内道路界比较推崇的一种路面结构;结构III代表国外近年来按“永久式路面”理念。

(I)半刚性基层 (II)组合式基层 (III)柔性基层沥青面层4cm+6cm =10cm沥青面层4cm+6cm =10cm沥青面层4cm+6cm =10cm水稳碎石基层36cm沥青混合料基层10cm+10cm 沥青基层10cm+15cm石灰稳定土15cm 水泥稳定碎石基层30cm 级配碎石基层30cm土基 土基 土基

3 寿命周期费用分析

近些年来,随着我国公路建设投资渠道的多元化,以及对道路后期养护费、改建费及对用户影响的重视,寿命周期费用分析作为一种经济分析的手段和方法正广泛用于道路建设行业。通常人们很难在初期投资小、养护改建费高或初建投资大、养护改建费低的两种方案中做出比较合理的抉择。寿命周期费用分析方法用较为科学的经济分析方法通过计算一定时期内所有费用的总和,并把不同时期发生的费用折算为现值,然后加以比较,就能够比较直观的反映分析期内建、养、修的各项费用。寿命周期费用与预期使用寿命、养护和改建措施、拆现率大小有密切关系。分析时,应首先确定这些值,然后分析寿命周期内的各项费用并求其总和,费用最低的方案应该是最经济的。本文以西柏坡公路沥青路面结构为分析对象,采用15年分析期,把分析期内不同时期支出的费用,按一定的贴现率折算为现值,记作 Pv,按公式(1)计算寿命周期费用净现值

式中:Ic为初期建设费用;X为各期不同费别的费用(养、修费等);PWn为n年现值系数;n为分析期;S为残值;i为折现率。

路面寿命周期内的主要费用包括设计费、初期修建费、养护费、大中修费及路面残值。由于经济分析的主要目的是通过比较选取最佳方案,因此分析的主要任务是比较各方案费用和效益的差异。因雨方案中完全相同或差别不大的费用可以不予计算。因此,本研究主要研究初建费、养护费及大中修费。初建费按定额及现行价格计算;大中修费根据河北省近些年来的经验估算。路面残值是路面在分析期末残存的价值,但因不同类型路面经过大修后残值很难计算,故为简化计算不计残值。

养护费受道路等级、路面类型、环境条件和交通量等多因素影响,一般是根据养护资料用回归分析方法建立养护费用模型。由于目前尚无现成模型得以应用,本文采用比较简化的方法,假定三种结构日常路面养护费用及其变化规律相同,只比较大中修次数和费用。

(1)初期建设费用(元/m2):根据路面结构按定额和现行价格进行计算,结果如表1。

表1 初期建设费用

(2)养护维修策略:根据设计年限内路段最大累计轴载作用次数和预测的结构层承载力,得出相应路面结构维修方案如下。

结构I:7～8年更换面层和上基层,15～16年更换面层和上基层。

结构II:7～8年更换面层(或面层再生),15～16年更换面层(或面层再生)。

结构III:30年无需维修。

(3)寿命周期费用计算(元/m2):根据初期建设费用及维修方式按照假定的上涨率和折现率,根据公式(1)计算其寿命周期费用如表 2。

表2 寿命周期费用计算

4 结 论

用全寿命成本分析方法对多种路面结构进行比较,优选总成本最低的方案,方案 III周期费用最低,结构 11次之,综合比较后认为,鉴于结构 III据我国现行结构差距较大,观念和配套技术对于实施该结构可能都存在一些问题。组合式结构(结构II)也可以表现出非常好的性能,且与我国现行路面设计观念接近,应该是首选方案。

[1] 降低造价公路设计指南.人民交通出版社,2002.

[2] 广深高速公路路面结构及相关问题研究 .华南理工大学道路研究所,2004.