公路养护的全寿命费用分析

唐承耀 徐亦航 徐佳/中交第一公路勘察设计研究院有限公司

公路养护的全寿命费用分析

唐承耀 徐亦航 徐佳/中交第一公路勘察设计研究院有限公司

截止“十一五”末，我国公路总里程已突破400百万公里，乡镇公路通达率达到99.9%，公路交通领域工作重心已由大规模公路建设向维修与养护转移,并将在“十二五”期间迎来公路养护的高峰期。面对多种多样的公路养护措施和技术，选取合理的养护策略，能够合理利用有限资金，提高路面服务水平，减缓后期公路养护工作压力，为我国交通事业的绿色可持续发展奠定基础。本文着重介绍了公路养护全寿命费用分析的特点，为后继分析方法的提出和实现奠定了基础。

公路养护；全寿命费用分析

截止2012年底，全国公路总里程已达424万公里，其中高速公路9.6万公里，乡镇公路通达率达到99.9%。预期到“十二五”末，全国高速公路通车里程将超过13万公里，基本建成国家高速公路网主骨架。公路建设领域的工作重心正由大规模建设向规范化养护转移。“十二五”期间，公路周期性养护将达到高峰。将面临集中大修和改造的压力；与此同时，公路养护资金不足的矛盾更为突出，特别是政府还贷二级公路取消收费后，公路养护资金缺口进一步加大。针对道路状况做出合理的维修和养护决策，有效利用有限资金，保证交通安全畅通是道路工作者亟待解决的首要任务。使用全寿命经济分析是解决这一问题的有效途径。

一、全寿命费用分析

全寿命费用（life cycle cost）分析是一种用于评价各种因素对产品从计划、设计、生产、调试使用直至报废的全周期费用分析，其费用包括全周期中的各种直接和间接费用。全寿命分析起源于美国的国防系统，被广泛使用于武器系统的研发、制造和采购。该方法被国外工业界广泛应用以实现产品利润最大化，政府部门也采用该方法用于项目的评估、设计和实施以有效利用开支。在美国联邦审计署提供的费用评估指导手册中，全寿命费用分析的理念贯穿始终。

二、公路养护全寿命经济分析的特点

公路作为一种为公众提供交通服务的产品，其相关费用也可以采用全寿命费用分析进行评估。然而，由于公路工程的特殊性导致该领域的相关研究和应用相对落后于国防、电子、汽车等工业领域，尤其是养护工作的费用，在公路的筹划过程中容易被忽略或由于条件限制被暂不考虑。

首先，公路工程项目投资规模大，涉及领域广，建设及服务周期长。尤其对于现代智能化交通系统，工程涉及电子监控、收费、交通安全乃至互联网业务等，使得新建项目筹划过程中难以对各个部分的费用准确评估。公路投入使用后，路面状况逐步衰退，传统的公路维修与养护方案侧重于目前路面结构和使用功能的修复，对于修复后路面的寿命及后继养护工作的费用缺乏科学的评价方法和依据。此外，全寿命周期分析中的费用包括直接费用和间接费用。直接费用指和公路建设及养护直接相关的人工、材料、机械、利润及各种费率的费用总和，间接费用主要指由于交通延误而产生的费用。评估间接费用涉及范围广，对于其中包括的环境、经济、交通安全等因素的评估目前尚无明确、可靠的方法。

其次，对路面寿命和路面使用性能的准确预估，仍然是一项世界性难题。相对于金属材料和有机聚合物材料，公路工程中采用的土工材料，例如土、碎石、沥青混合料等，具有很强的非弹性、非线性及变异性等特征。工程实践过程中必须采用近似模拟，以简化并实现设计。加之施工过程中引入的不确定因素，进一步加大了公路寿命和使用性能的预估难度。

此外，公路的养护方法多种多样，随着技术的飞速发展，更多的养护方法和措施被投入市场，加之厂商的广告宣传，使得工程技术人员在选择养护策略时，难以做出合理判断。同时，养护时机和频率的确定也为策略的选择增加难度。养护时机拖后，使得单次养护费用增加，而时机提前能够降低单次养护费用，但增加养护频率。养护过于频繁，可能导致服务周期内总费用的增加。目前所提倡的预防性养护方法就是以提高养护频率，降低单次养护费用，延缓路面破坏为指导思想。如图1所示，方案B为传统养护方案，当路面性能降低至可允许最低服务水平时，工程人员才采取养护措施，单次养护费用高。方案A为预防性养护，养护频率高，路面使用性能的退化得以延缓，单次养护费用低。然而，目前尚无具体评价方法能够确定最适合的养护频率，使得全寿命周期的养护费用达到最低。

图1 传统养护方案与预防性养护方案比较（A预防性养护，B传统养护）

三、结语

虽然在短时期内我国公路里程突飞猛进，但绝大多数已建及在建公路项目并未实际采用全寿命费用方法选择适合的设计、施工及管理养护方案，使得后期养护任务加重。面对即将到来的公路养护高峰期，提出一套切实可行的养护全寿命费用分析指导办法，能够有效利用资金，优化路面性能，减缓后继工作压力。公路工程量巨大，并且设计、荷载、环境及实际使用情况各异，养护措施及时机的选择多种多样，加之路面性能评估过程中的不确定性，使得全寿命分析的计算量巨大，分析的具体实施必须借助软件技术得以实现。

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