公路養護規劃的制定方法研究

朱潔

（公路養護技術國家工程中心，北京市 100095）

管理施工

公路養護規劃的制定方法研究

朱潔

（公路養護技術國家工程中心，北京市 100095）

近年來我國公路基礎設施已經基本建成，我國公路將由建設為主，轉為建設與養護并舉，并逐步以養護為主。巨額的養護費用與養護投入的矛盾越來越突出，大部分養護管理部門依然采用傳統的、經驗的養護管理模式，已無法滿足公路養護管理的需求。分析了對公路進行養護規劃的必要性后，以資產管理的管理理念為指導，研究確定了在一定規劃期內對公路進行養護規劃的制定方法，為公路養護管理部門進行養護管理提供了科學的指導。并將該方法應用于河北省某高速公路的20 a的養護規劃中。

公路養護；規劃；資產管理；效益費用比；養護方案

0 引言

近年來我國公路基礎設施總量大幅度增加，對社會經濟發展起了非常重要的作用。可是隨著我國路網的基本建成，公路養護需求與投入之間的矛盾越來越突出，為了使公路最大限度的服務人民大眾，產生最大的經濟和社會效益，對公路養護進行科學合理的規劃勢在必行。當公路路面出現較嚴重的破壞后再開始采取養護措施，將影響養護資金發揮效應，但如果過早的采取養護措施則會造成資金的浪費，路面養護對維持良好的路面性能具有重要意義。本文在分析了在一定的時期內進行公路養護規劃的必要性后，提出了一套科學合理的養護規劃的制定方法，并將該規劃方法應用于河北某高速的20 a養護規劃當中，為公路養護管理部門養護工作提供了科學的指導。

1 公路進行養護規劃的必要性

建設是發展，養護管理也是發展，而且是可持續發展。養護是建設的延續，良好的養護可以有效延長公路使用壽命，降低路橋設施的全壽命周期成本。隨著我國公路建設的發展，對公路進行養護決策是擺在管理者面前的一項重要任務。大部分公路養護管理部門依然采用傳統的，經驗的養護管理模式，已無法滿足公路養護管理的需求[1]。管理部門已經認識到對公路進行合理的養護的重要性，對公路進行養護規劃的必要性表現為以下兩點：

（1）一定時期內路面保值的需求

隨著我國公路建設事業的不斷推進，通車公路總里程不斷增加，如何保持現有公路的價值是當前需要考慮的一個重要問題，路面保值是一個關于路面養護的計劃系統，研究路面在最佳時機時進行養護，能使路面在最低的養護成本下，使用壽命達到最大。

（2）資產管理的需求

資產管理具有以下關鍵詞：a.費用有效：資產管理的目標是追求效益最大化；b.時效長：覆蓋了很長的時間段，涵蓋了設施整個壽命周期；c.長期規劃：必須對設施的長期管理作出詳細的規劃。

為保證公路設施的服務水平，政府每年都要投入高額的養護費用，但隨著社會的進步和經濟的發展，養護需求與投入之間的矛盾越來越突出。所以，如何更合理地分配有限資源、如何更好地發揮資源的效益，是各級公路管理部門非常關心的問題，相應的對公路養護進行科學合理的規劃也成為必然。

2 公路養護規劃的制定方法

根據資產管理的管理理念，對公路養護進行規劃就是運用工程學和經濟學的原理，有效地對公路設施進行維護、改善，在一定的規劃期內，使費用有效，即追求在最小的費用條件下，追求效益最大化，即效益費用比最大的原則。

2.1 公路養護的關鍵

即使再好的路面也會破壞，所以對于特定的路面應在最恰當的時間給予最合理的養護措施。及時合理的路面養護能增加路面的通車時間，延遲昂貴的路面大修和重建。對于費用效益比較好的養護來說，很有必要在恰當的時間對合適的路面運用恰當的養護措施。因此公路養護的關鍵應為[2]：

（1）選擇適當的路面

公路養護管理部門要根據自身管理的需求，要識別適合于養護的路段需對所有路面進行調查，選擇適合進行養護的路面。

（2）選擇恰當的時機

公路養護措施必須在路面加速破壞前進行，不能影響路面性能和期望壽命。養護太晚會導致壞的路面性能，太早又會引起別的路面問題和資金浪費。

（3）選擇恰當的措施

選擇正確的養護措施包括以下四個過程：可能的措施，對具體路段采用的措施，路網中需要進行養護的其他路段及其優先度，材料和施工方法的選擇。

2.2 一定規劃期內公路養護規劃的制定

要對公路養護進行科學的管理，公路養護管理部門需要在花費最少的情況下取得較高的養護效益，即效益費用比最大的原則，公路養護管理部門需要在一定的規劃期內制定最為經濟有效的養護規劃，來指導養護管理工作。

一定規劃期內公路養護規劃的實施步驟總結為以下幾點：

（1）步驟一：資料的搜集與整理

制定養護規劃的基礎是基礎資料的收集與整理，搜集要進行規劃的公路的養護歷史資料，交通量數據，路面檢測數據及所在地區的氣候資料等。

a.養護歷史資料應包括：公路建成時的路面結構，基層類型，建成使用后的每次養護情況（養護措施及厚度及年份）；

b.路面檢測數據：公路管理過程中檢測過的能反映路面技術狀況的所有指標（如：PCI、RQI、RDI、PSSI等指標）；

c.所在地的氣候資料：所在地區的太陽輻射量、降水量、相對濕度、平均氣溫等。

（2）步驟二：養護規劃路段劃分

由于路面結構、養護歷史、交通量和路面技術狀況的差異，同一條路的不同路段往往表現出不同的衰變規律，因此也應制定不同的養護方案。在進行養護分析之前，首先應根據上述差異劃分路段。考慮到路面施工的實際需要，路段長度不宜過短。劃分的依據可以是路面技術狀況指數（PCI）、路面結構強度指數（PSSI）、路面行駛質量指數（RQI）等路面檢測指標中的一項或者幾項的組合[3]。

（3）步驟三：養護時間的選擇

不同狀況的路面應用了養護措施以后，必然帶來衰變規律的變化，根據步驟二中路段劃分依據指標來確定養護的時間，目前確定養護時機的方法主要有路面狀況觸發法和最佳費用效益法，養護管理部門可根據自身的需求來選擇。

（4）步驟四：養護措施的選擇

公路養護管理部門根據自身的養護經驗和管理需求，總結和確定其在公路養護中常用的措施及每種措施的單價。

（5）步驟五：理論模型的選擇

公路建成后路面使用性能會按照一定的規律衰減，在一定規劃期內，可能會采取多種預防性養護措施，而不同的養護措施又會造成路面衰變規律的改變，故應選擇路面使用性能預測模型與養護措施壽命預估模型。為了確定最佳的養護方案，計算規劃期內的費用與效益，故應選擇相應的費用效益模型[2][4]。

（6）步驟六：最佳養護方案的選擇

根據資產管理的管理理念，分析期內效益費用比最大的養護方案即為最佳的養護方案。養護方案是不同養護措施組成的序列。如可在路面PQI值為85分、80分、75分3個時機采取微表處，2.5 cm、4 cm、6 cm瀝青混合料4種措施，因此可認為有12種可能的養護措施。

對各種養護措施進行不同的排列組合，則可形成所有可能的養護方案，比較每種養護方案的費用效益，則可找到分析期內最佳的預防性養護方案。

公路養護規劃步驟見圖1。

3 案例

河北省某高速公路始建于1996年，1999年2月正式通車。沿途經過徐水、容城、雄縣、霸州、安次進入天津，是貫通京、津、石經濟圈，將中原、西北和東北廣大地區緊密連接起來的重要干線。全長128.95 km，其中河北段長104.95 km?，F已成為華北乃至西北地區的通海之路，沿線地市的經濟騰飛之路?，F以其下行方向（K128+895～K023+ 954）進行20 a養護規劃案例分析。

（1）資料的搜集與整理

圖1 公路養護規劃步驟

搜集與整理了該高速的所有養護歷史資料（建成時的面層厚度、基層類型，每一次養護措施、厚度、年份等）及路面技術狀況指標（PCI、RQI和PSSI）、交通量和氣候資料，由于數據量較大，故在此省略這些資料的具體內容。

（2）路段劃分

結合路面結構、交通量和路面技術狀況的差異，選擇交通量、PCI、RQI和PSSI四個指標對該高速公路進行路段劃分，見表1。

表1 某高速分段列表

（3）養護時機的選擇

根據路況觸發法確定在PQI值為85分、80分、75分三個時機作為養護的觸發點。

（4）養護措施的選擇

對該高速公路常用養護對策進行了統計，其選用的養護措施主要有四種：1.5 cm微表處、2.5 cm罩面、4 cm罩面和6 cm罩面。因此可認為有12種可能的養護措施，然而當路面PQI下降至75分時路面狀況不宜再采用微表處，因此實際可供選擇的養護措施為11種，見表2。

表2 養護措施列表

對上述各種措施進行不同的排列組合，則可形成所有可能的養護方案。

（5）理論模型的選擇

a.路面使用性能衰變模型

綜合國內外路面性能預測模型的研究成果，本規劃選用同濟大學提出的路面使用性能預測模型[5]：

式中：PQI0為路面使用性能指標初始值，一般情況下為100；y為路齡；A，B為模型參數，均為路面面層厚度、ESAL（標準軸載作用次數）、初始彎沉有關。

b.養護措施壽命預估模型[2][4]

研究表明，罩面后面層的厚度并非原路面面層厚度與罩面厚度的簡單相加。與新路面相比，罩面層與舊路面所形成的復合結構更加復雜。

通常將實施罩面后路面面層的厚度轉化為與新路面面層等效的厚度，其表達式為：

式中：h為等效面層厚度；h1為罩面層厚度；h0為原路面面層厚度；f為原路面面層的有效厚度系數。

得出罩面后的路面等效厚度后，便可根據公式1的路面性能預測方程計算PQI下降到不同值所用的時間，即罩面的壽命。

c.費用效益模型[2][4]

本規劃中對效益的考慮以PQI為計算指標。養護措施的費用可根據其養護時間和貼現率將各種費用轉化為當前的現值。具體的費用效益計算參見文獻[2]和文獻[4]。

（6）最佳養護方案的確定

在分析期內，養護方案為一系列養護措施的序列，每一個方案其總的費用效益可根據分析期內每種措施的效益總和與費用現值總和的比值來確定。由不同養護措施隨機組成的養護方案中，效益費用比最大的方案被認為是最優的養護方案，規劃結果見表3。

表3 該高速公路20 a養護規劃

4 結論

大部分公路養護管理部門依然采用傳統的，經驗的養護管理模式，已無法滿足公路養護管理的需求。

（1）本文分析了對公路在一定分析期內進行養護規劃的必要性；

（2）我國路網的基本建成，公路養護需求與投入之間的矛盾越來越突出，以資產管理的管理理念為指導，通過研究確定了一定分析期內對公路養護進行規劃管理的制定方法；

（3）將這種方法應用于河北省某高速公路的養護規劃中，制定了該高速公路未來20 a內的養護規劃，為公路養護提供了科學的指導。

[1]李學紅.高速公路瀝青路面預防性養護計劃研究[D].陜西西安：長安大學,2007.

[2]楊強.公路路面預防性養護技術研究[D].上海：同濟大學,2008.

[3]JTG H20-2007,公路技術狀況評定標準[S].

[4]彭華.路面管理系統中的資金優化和項目優化[D].上海：同濟大學,2005.

[5]孫立軍,等.瀝青路面結構行為理論[M].北京：人民交通出版社, 2005.

U418.4

B

1009-7716（2016）05-0140-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.039

2016-01-19

朱潔（1984-），女,山西運城人，工程師，從事道路基礎設施管理研究工作。