基于費用效益比的高速公路水泥路面輕度破碎板維修對策分析

李 衛(wèi)

（貴州省交通建設(shè)工程造價管理站〈貴州省交通技術(shù)中心〉，貴州 貴陽550001）

1 水泥路面典型病害的發(fā)展演化過程

隨著我國水泥路面修筑技術(shù)的提高，加上水泥路面具有強(qiáng)度高、擴(kuò)散荷載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、耐久性好、養(yǎng)護(hù)費用少、經(jīng)濟(jì)效益高、有利于夜間行車等優(yōu)點，其在我國得到了廣泛的應(yīng)用，特別是重交通的高速公路上，水泥路面得到了更廣泛的應(yīng)用。然而，就目前水泥路面使用狀況而言，存在著諸多問題，如原設(shè)計理論的不完善、施工經(jīng)驗的不足及養(yǎng)護(hù)的不重視等，使得許多水泥路面或出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性的損壞，或表現(xiàn)為功能性的缺陷，出現(xiàn)了不同程度的損害，嚴(yán)重影響公路的使用質(zhì)量。從圖1水泥混凝土路面典型病害的發(fā)展演化過程來看，水泥路面病害總是從細(xì)微輕度病害到重度病害，從功能性病害向結(jié)構(gòu)性病害轉(zhuǎn)變[2]。

圖1 水泥混凝土路面典型病害的發(fā)展演化過程

2 不同狀態(tài)下的水泥路面板使用壽命分析

水泥混凝土路面板以路面板發(fā)生重度破碎作為使用壽命終結(jié)的標(biāo)志。通過對多條高速公路水泥混凝土路面的長期調(diào)查分析可得，不論是新建的水泥路面板使用壽命，還是換板后的水泥路面板使用壽命，均呈現(xiàn)正態(tài)分布。

2.1 新建路面面板使用壽命

新建路面面板的使用壽命呈現(xiàn)出按交通荷載分級產(chǎn)生的兩種正態(tài)分布，分別為極、特重荷載交通情況下的路面板的使用壽命正態(tài)分布和重荷載交通情況下的路面板的使用壽命正態(tài)分布。在極、特重荷載交通情況下，路面板的破碎逐年增加，破碎板數(shù)量在通車運營的第8～9年達(dá)到峰值，之后破碎狀況又有所緩解；在重荷載交通情況下，路面板的破碎逐年增加，速度卻明顯低于極、重荷載交通，破碎板數(shù)量到通車運營的第12～13年達(dá)才到峰值，之后破碎狀況又有所緩解。

2.2 換板后路面面板使用壽命

盡管破碎換板后的路面面板的使用壽命也是呈現(xiàn)出和新建路面面板相同的按交通荷載分級產(chǎn)生的兩種正態(tài)分布，但是換板后路面板的使用壽命和新建路面板的使用壽命卻是不可同日而語的。由于換板過程中施工條件的限制、施工工藝的選擇，必然導(dǎo)致相鄰板塊受到不良影響以及施工質(zhì)量不如新建路面板質(zhì)量等問題，從而導(dǎo)致?lián)Q板后路面板的使用壽命遠(yuǎn)小于新建路面板使用壽命。在極、特重荷載交通情況下，路面板的破碎逐年增加，破碎板數(shù)量在通車運營的第2～3年達(dá)到峰值，之后破碎狀況又有所緩解；在重荷載交通情況下，路面板的破碎逐年增加，速度卻明顯低于極、重荷載交通，破碎板數(shù)量到通車運營的第3～4年達(dá)才到峰值，之后破碎狀況又有所緩解。

3 維修對策的費用效益比計算分析[3]

由前面的分析及多年養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗可得輕度破碎板在不同處治措施下的使用壽命：換板后在極、特重交通荷載下使用壽命約為2～3年，在重交通荷載下的使用壽命約為3～4年，換板單價為210元/m2；因重度裂縫引起的輕度破碎板灌縫后的使用壽命約為0.5年，灌縫單價為6元/m；因板角斷裂引起的輕度破碎板用TST材料進(jìn)行修補(bǔ)后的使用壽命約為0.5年，TST單價為300元/m2。進(jìn)行費用效益比計算時，各維修對策的使用壽命均取其最大值。

假設(shè)一塊水泥混凝土路面板發(fā)生了輕度破碎，即該板的使用壽命尚未終結(jié)，不需要強(qiáng)制換板。則該板的處治措施可根據(jù)引起其發(fā)生輕度破碎的病害進(jìn)行選擇。各種處治措施的費用效益比如下所示：

3.1 極、特重交通荷載下?lián)Q板的費用效益比

一塊水泥混凝土路面板長5m，寬3.75m，面積為18.75m2，換板單價為210元/m2，使用壽命為3年，則換一塊的費用為18.75×210=3937.5元，平均費用為3937.5/3=1312.5元/m2，即延長水泥混凝土路面板一年壽命的花費為1312.5元，費用效益比為1312.5元/年。

3.2 重交通荷載下?lián)Q板的費用效益比

一塊水泥混凝土路面板長5m，寬3.75m，面積為18.75m2，換板單價為210元/m2，使用壽命為4年，則換一塊的費用為18.75×210=3937.5元，平均費用為3937.5/4=984.4元/m2，即延長水泥混凝土路面板一年壽命的花費為984.4元，費用效益比為984.4元/年。

3.3 因重度裂縫引起的輕度破碎板下灌縫修補(bǔ)的費用效益比

一塊水泥混凝土路面板長5m，寬3.75m，面積為18.75m2，灌縫單價為6元/m，使用壽命為0.5年，假定裂縫長度為20米，則對一塊板灌縫的造價為20×6=120元，平均造價為120/0.5=240元/m2，即延長水泥混凝土路面板一年壽命的花費為240元，費用效益比為240元/年。

3.4 因板角斷裂引起的輕度破碎板下板角斷裂修補(bǔ)的費用效益比

一塊水泥混凝土路面板長5m，寬3.75m，面積為18.75m2，TST修補(bǔ)單價為300元/m2，使用壽命為0.5年，即延長水泥混凝土路面板一年壽命的花費為600元，費用效益比為600元/年，根據(jù)規(guī)范對板角斷裂的定義，取其板面積為1m2，則換一塊板角的造價為1×300=300元，平均造價為300/0.5=600元/m2/年。

根據(jù)以上分析，我們得到處治輕度破碎板的各種維修對策的費用效益比，如表1所示。

表1 輕度破碎板各種維修對策的費用效益比

4 結(jié)論

本文在分析水泥路面典型病害發(fā)展演化過程的基礎(chǔ)上，對四種工況下輕度破碎板的四種維修對策進(jìn)行了費用效益比計算，最終得出結(jié)論如下：

1）水泥路面病害總是從細(xì)微輕度病害到重度病害，從功能性病害向結(jié)構(gòu)性病害轉(zhuǎn)變。

2）延長水泥路面輕度破碎板一年壽命的花費，極、特重交通荷載下?lián)Q板為1312.5元/年，重交通荷載下?lián)Q板為984.4元/年，灌縫修補(bǔ)為240元/年，板角斷裂修補(bǔ)為600元/年。由此可得，在病害還處于輕微階段時進(jìn)行處治的費用遠(yuǎn)小于后期病害嚴(yán)重后處治的費用。

3）水泥路面典型病害的養(yǎng)護(hù)應(yīng)遵循預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念，及時處理輕微病害，同時又應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)性原則，在病害未發(fā)展到結(jié)構(gòu)性破壞時，盡量不采取換板的修補(bǔ)措施。

［1］JTG H20-2007公路技術(shù)狀況評定指南[S].北京：人民交通出版社,2008.

［2］王少君,馬曉力,等.水泥混凝土路面病害發(fā)展過程研究[J],公路,2008,7：97-100.

［3］侯航艦,周文獻(xiàn).水泥混凝土路面壽命周期費用分析養(yǎng)護(hù)決策研究[J].鄭州大學(xué)學(xué)報：工學(xué)版,2007,28(2)7：19-22.