基于全壽命周期成本的高速公路改擴建舊路護欄再利用評價技術

李政

（天津市道路橋梁管理處，天津300000）

1 引言

自20世紀80年代以來，我國的高速公路建設事業進展迅猛。如今，在總里程上，我國高速公路已躍居世界第一，超過美國。然而，早期受限于各種問題，所修建的高速公路多為4車道，實際交通量年均增長率遠超規劃立項時的預測值，使得原有高速公路服務水平及通行能力顯著降低，原有的高速公路已經無法滿足需求，高速公路原本具有的運量大、速度快的優勢都已不能得到發揮，因此，對舊路的改擴建勢在必行。

不同于新建，在舊路改擴建中，舊路原有的交通設施尚有一定的使用價值。在改擴建中對舊路資源加以利用可以節約資源，降低成本，同時，對環境保護也有著重大意義。目前，對于舊路資源的再利用主要集中在路面材料方面，并且已經取得了一定的成果，產生了豐厚的經濟效益。但是，交通設施同樣是高速公路的重要組成部分，目前，我國缺少對于舊路交通設施再利用的研究。對高速公路交通設施加以回收利用，可以降低舊路交通設施處理成本，同時，對具有再利用價值的交通設施進行回收維修后用于改擴建中，可以降低購買和安裝新設施的成本，并取得良好的經濟效益。目前，高速公路舊路設施再利用尚無規范，許多設施在改擴建時并未達到使用壽命甚至性能完好，但由于缺乏再利用標準或技術指導，直接進行了廢棄處理，造成了極大的浪費；另一方面，也存在部分交通設施尚滿足再利用的性能要求，但從全壽命周期成本考慮，后期的維護成本可能過高，若用于再利用中可能會得不償失。因此，基于全壽命周期成本對高速公路舊路交通設施再利用進行評價顯得尤為重要。

目前，我國高速公路上使用的護欄大多為波形梁護欄。本文對某高速公路沿線數個路段進行實地調查，對其現存護欄布置狀況和使用性能進行評價，提出再利用方案，并介紹了再利用效果的評價驗證方法。

2 高速公路護欄一般損壞狀態分析

碰撞作為高速公路護欄最常見的破壞方式之一，往往會損壞的比較嚴重。碰撞會導致護欄板變形、護欄立柱以及地基土產生擠壓力。在自然與氣候的作用下，久而久之，護欄外觀會產生銹蝕，焊縫及搭接處也會產生不同程度的損害。以高速公路實際調查情況看，護欄的主要損壞形態如下：

1）護欄板橫向彎曲變形甚至斷裂（見圖1）；

2）護欄立柱因受力產生變形，嚴重的出現裂痕，且地基土產生破壞（見圖2）；

3）護欄其他附屬部件損壞；

4）護欄鍍層脫落出現擦痕、露鐵等現象，焊縫及搭接處產生破壞。

圖1護欄板破壞

圖2護欄立柱破壞

3 護欄損壞評價指標

3.1 護欄外觀鑒定

根據JT/T 281—2001《高速公路波形梁鋼護欄》【1】、JT/T 457—2007《公路三波形梁鋼護欄》【2】、GB/T 18226—2015《高速公路交通工程鋼構件防腐技術條件》【3】等相關規范規定，評價指標主要包括：（1）護欄各部件尺寸；（2）裂縫情況；（3）變形情況；（4）搭接和固定情況；（5）焊縫等。現場檢測包括外觀鑒定、實測項目、使用狀況調查3大類。護欄外觀鑒定如表1所示。

表1護欄外觀鑒定

3.2 護欄的現場檢測

采用物理檢測和化學檢測手段，對護欄進行現場檢測，將得到的檢測值與規范進行對比，分析出護欄目前狀況是否滿足要求。護欄現場檢測項目如表2所示。

表2護欄實測項目表

3.3 護欄使用狀況調查

對改擴建路段護欄使用年限、養護記錄、事故記錄、事故后處理方案等信息加以記錄。養護情況良好或重大事故后已更換的護欄加5分，嚴重損害的減5分，較大事故的減2分，一般事故且進行了相應維護的計0分。結合外觀評價、現場檢測及使用狀況調查的結果，綜合計算權值，將護欄現場檢查結果分為優、良、中、差4個等級。

4 護欄再利用全壽命周期經濟性評價

根據全壽命周期成本分析理論，結合高速公路護欄再利用實際過程，舊路護欄再利用所需費用如圖3所示。

圖3護欄再利用過程費用

護欄再利用經濟效益評價如下：

式中，LCC1為購買新護欄的總成本；LCC2為護欄重復利用的總成本；CD為設計成本；CC為建造成本；CM為養護成本；CR為修復成本。

式中的α為護欄再利用效益評價結果，當α＜0，則高速護欄再利用費用較新購護欄費用低，可以考慮再利用，否則，購買新護欄。

5 結語

本文從高速公路改擴建中護欄現狀開始進行分析，結合護欄損壞狀況調查、實測，給出了護欄再利用性能評價方法，最后基于全壽命周期成本分析，對護欄的再利用進行了經濟評價。對今后的改擴建工程中護欄再利用具有一定的指導意義。