公路路面養護維修過程中的時間成本分析

王海林

（甘肅省交通規劃勘察設計院股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 概述

近年來，國家大力實施基礎設施建設，公路建設得到了迅猛發展，截至2019年已建成通車的甘肅省高速公路里程達4242km，國省干線總里程是30074km，路面狀況也得到了極大改善，有力地推動了社會經濟的發展，同時反過來也對公路提出了更高的要求。

傳統路面設計理念的甘肅省干線公路結構主要以半剛性基層瀝青路面為主，個別路段為水泥路面。隨著近年來交通量的增長，巨大的交通壓力加劇了路面的破壞，由于半剛性路面具有較高的強度及抗彎曲能力，促使面層產生反射裂縫。既有國省干線網的路面病害因交通量、氣候、維修歷史等原因，路況迥異。甘肅省的路面病害主要表現為集料剝落、車轍、龜裂等。因此，若要提高公路的服務水平，關鍵是要提升路面養護與管理技術。

2 公路路面養護概況

公路路面養護是針對路面的具體情況有計劃地采取養護措施，通過科學的手段和方法使公路處于良好的技術狀態，確保出行的快捷、安全和舒適。長期以來，由于資金不足和“重建輕養”思路的影響，普通干線公路的養護常常集中資金進行突擊性病害維修，經常性養護方法無法落實，同時國省干線中有些路段常年因養護資金緊張而處于失養狀態，進一步造成養護時間及維修養護方法不得當，導致路面病害進一步惡化。根據甘肅省“十三五”公路養護管理發展主要指標中六項“公路路況質量指標”的要求，在滿足2015～2020年公路路況質量指標的條件下，高速公路及國省道所需的養護總資金呈逐年增長趨勢。因此，科學合理的路面養護在延緩路用性能惡化、延長使用年限和節約建養成本等方面都具有重要意義。

3 長壽命道路設計理念

據美國瀝青路面協會(APA)的定義，長壽命路面指的是使用期限可達50年以上的瀝青路面，期間無結構性的破壞，修復時僅依據上面層損壞程度進行周期性的維修。所以，長壽命路面也可允許有一定程度的損壞，且一般指破壞發生在上面層，維修時僅將上面層銑刨、并加鋪等厚度的新拌瀝青混合料。另外，從全壽命周期的設計理念來說，長壽命路面是旨于總費用最經濟的一種特殊設計理念，路面設計時依據傳統的設計方法。長壽命路面的主要特點為:（1）無結構性的破壞和修建；（2）路面結構總厚度大于傳統的；（3）上面層壽命可達15～20年；（4）主體結構壽命至少可達50年[1-6]。

4 時間成本計算分析

本文基于算例，分析長壽命道路養護維修過程中的時間成本，通過與傳統設計理念對比，驗證長壽命道路設計理念的經濟性。如前文所述，在傳統的設計理念下，由于厚度差別，其初期新建成本顯然小于長壽命道路，因本文主要研究養護過程中的時間成本，分析時將不再考慮新建和養護過程中建材、機械、人工等相關方面的消耗。

4.1 設計案例

假設擬在蘭州城市周邊建設一條高速公路，年平均日交通量（AADT）為60000，雙向4車道，設計速度100km/t，參照相應設計規范[7-8]，其橫斷面設計見表1。

表1 橫斷面尺寸

4.2 路面結構

為了比較傳統與長壽命兩種道路設計理念，設定兩種路面結構，設計年限分別為15年和50年。因中國可參照的長壽命路面工程實例不多，可借鑒國外相關設計經驗[1-5]，各結構層厚度與材料情況如圖1和圖2所示，可見傳統的路面結構總厚度比長壽命的小50cm。

圖1 傳統路面結構（設計壽命：15年）

圖2 長壽命路面結構（設計壽命：50年）

4.3 養護維修中的時間成本分析

當該高速公路在建成通車后，持續定期地維修將消耗資源，且根據理論，當通車15～20年后，該路面各結構層已完全破壞，需重新翻修。而對于長壽命道路，因其不產生結構性的損壞，維修時僅需在15～20年到期后對上面層銑刨重鋪。

在經濟、社會高速發展的當下，時間就是金錢，時間自身附有的價值屬性使得其更是一種資源。如果節省的工作出行時間使非生產時間轉化為生產時間，則工作出行時間對于社會經濟的價值，就可以通過單位時間的工資水平來量化，即時間的價值可以用小時工資率來衡量[9]。

上述時間價值隨各城市和地區的人均工資而變化，經查閱2019年最新相關資料，蘭州市人均每年工資大概為56000元[10]。根據工程經驗，一般情況下高速公路新建工期和路面維修工期為：

1）新建工期：傳統道路的新建工期為3年，長壽命道路因其結構的特殊性，新建工期為4年。

2）路面維修工期：假設以每15年為修復單位周期，傳統的道路到期后需要重建，新建工期為3年（36個月）；而長壽命道路的修復只是銑刨重鋪上面層，工期僅需2個月。

在施工期間，本應在高速公路（平均行車速度為80km/h）上行駛的車流，因交通管制將會駛入到該區域附近的輔道 （二級公路），平均行車速度為60km/h。因此，首先可根據式(1)算得因路面維修每公里（S=1km）延誤的時間；其次，職工的日平均工作時間以8h計，若每輛小汽車內平均有2人，則在修復期內延誤的總人數可根據式(2)算得；最后，可根據(3)式計算得每天因施工消耗的時間成本。修復施工所累積消耗的時間成本計算明細列于表2，成本對比如圖3所示。

圖3 時間總成本對比圖

表2 時間成本計算明細（每公里）

由表2、圖3可知，在通車運營后的50年內，兩者均經歷了3次修復，在這個過程中，設計壽命為15年的路面所消耗的時間總成本為3150萬元/公里，而設計壽命為50年的路面所消耗時間成本僅為173萬元/km，前者是后者的18.3倍。

5 結論

1）傳統路面設計理念的甘肅省干線公路結構主要以半剛性基層瀝青路面為主，個別路段為水泥路面，使用過程中出現的主要表現為集料剝落、車轍、龜裂等。維修資金逐年增加，施工維修消耗大量資源和時間成本。

2）從全壽命周期的設計理念來說，長壽命路面是旨于總費用最經濟的一種特殊設計理念，路面設計時依據傳統的設計方法，其理論主張無結構性的破壞和修建，運營后基本無大規模的維修。

3）傳統的道路養護中所消耗的時間成本是長壽命道路的18.3倍，表明長壽命道路設計理念可產生良好的經濟和社會效益。