廖彩鳳，龐付強(qiáng)，孔慶偉

（上海市政交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海市200030）

0 引言

目前，工程經(jīng)濟(jì)分析在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用，國(guó)外都傾向于采用壽命周期費(fèi)用分析法來選擇總費(fèi)用或總造價(jià)最低的設(shè)計(jì)方案。

本文依托浙江某道路在重載交通條件下，對(duì)柔性路面結(jié)構(gòu)與常用的半剛性基層路面結(jié)構(gòu)在相同的分析期內(nèi)的綜合費(fèi)用進(jìn)行理論分析。

1 壽命周期費(fèi)用分析方法

重載交通柔性路面全壽命周期成本分析的首要任務(wù)是確定全壽命周期成本的構(gòu)成，主要包括初期修建費(fèi)、養(yǎng)護(hù)費(fèi)、改建費(fèi)等管理部門費(fèi)用和延誤費(fèi)、車輛運(yùn)營(yíng)費(fèi)、行程時(shí)間費(fèi)等費(fèi)用?？紤]到管理部門和社會(huì)所關(guān)注的重點(diǎn)是由于路面使用性能的差異所帶來的費(fèi)用和效益上的差別。所以，周期費(fèi)用分析時(shí)應(yīng)著重考慮受使用性能影響的那些費(fèi)用組成。

目前費(fèi)用分析的方法也很多，如：現(xiàn)值法、年費(fèi)用法、效益-費(fèi)用比法、收益率法等。本文根據(jù)分析的目的和路面結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，采用現(xiàn)值法和等效年費(fèi)用法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性研究。

2 全壽命周期成本計(jì)算模型

全壽命經(jīng)濟(jì)分析方法是從數(shù)量上對(duì)工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析、計(jì)算和評(píng)價(jià)的一整套方法。它以復(fù)利基本公式為基礎(chǔ)，以等值交換為基本手段，從不同角度建立起不同的分析方法，以全面地反映工程項(xiàng)目的各種經(jīng)濟(jì)特征。

凈現(xiàn)值分析方法是較為科學(xué)的經(jīng)濟(jì)分析方法，通過計(jì)算一定時(shí)期內(nèi)所有費(fèi)用的總和，并把不同時(shí)期發(fā)生的費(fèi)用折算為現(xiàn)值，然后加以比較，就能夠比較直觀地反映分析期內(nèi)建、養(yǎng)、修的各項(xiàng)費(fèi)用，全壽命經(jīng)濟(jì)分析現(xiàn)金流量如圖1所示。

采用凈現(xiàn)值分析時(shí)，需要在相同的壽命周期內(nèi)進(jìn)行分析，把分析期內(nèi)不同時(shí)期支出的費(fèi)用，按一定的折現(xiàn)率折算為凈現(xiàn)值，記作PW。費(fèi)用計(jì)算模型如公式（1）所示：

圖1 現(xiàn)金流量示意圖

式中：PW為現(xiàn)值；IC為初始建設(shè)費(fèi)用；MC為維護(hù)費(fèi)用；UC為檢測(cè)費(fèi)用；FRC為大維修費(fèi)用；CC為用戶費(fèi)用；DC為拆除費(fèi)用；S為殘值；K為分析的時(shí)間域；i為折現(xiàn)率。

3 不同路面結(jié)構(gòu)費(fèi)用對(duì)比分析

本文僅從管理部門角度來考慮道路的總造價(jià)構(gòu)成，如初期修建費(fèi)、養(yǎng)護(hù)費(fèi)、改建費(fèi)、殘值等）。

3.1 分析期

考慮到我國(guó)規(guī)范對(duì)全壽命路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)年限沒有進(jìn)行規(guī)定，國(guó)外的規(guī)范中認(rèn)為全壽命路面的使用年限應(yīng)到達(dá)30～40 a，考慮到重載條件對(duì)道路使用壽命的影響，及半剛性路面的大修周期為15 a，該項(xiàng)分析期取30 a。

3.2 不同路面費(fèi)用計(jì)算

根據(jù)浙江某主干路改建工程設(shè)計(jì)條件，擬定重載柔性路面結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所列，對(duì)比用的半剛性路面結(jié)構(gòu)參數(shù)見表2所列。

表1 柔性路面結(jié)構(gòu)參數(shù)表

表2 半剛性路面結(jié)構(gòu)參數(shù)表

根據(jù)實(shí)測(cè)交通量結(jié)論，選取本文研究道路的交通量，并考慮重載條件，計(jì)算得到的工程建成通車雙向日當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載為27423。交通量平均年增長(zhǎng)率取4%，。

3.2.1 各路面結(jié)構(gòu)初期修建費(fèi)用

根據(jù)目前建筑材料的市場(chǎng)價(jià)格，可計(jì)算得到不同路面結(jié)構(gòu)每公里路面（全幅路面：路面寬25.5 m）的初期修建費(fèi)用。初期修建費(fèi)用僅指與道路結(jié)構(gòu)造價(jià)相關(guān)的建設(shè)費(fèi)用，各材料單價(jià)及各路面結(jié)構(gòu)的初期修建費(fèi)用分別見表3和表4所列。

表3 各種材料的單價(jià)表（單位：元/m2）

表4 不同路面結(jié)構(gòu)初期修建費(fèi)用一覽表（單位：萬元/km）

從表4可以看出，重載交通柔性基層路面要比該常用半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)初期修建費(fèi)用高約24%。其中柔性基層鋪筑ATB-25使得路面結(jié)構(gòu)初期修建費(fèi)用較高。

3.2.2 各路面結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用

養(yǎng)護(hù)費(fèi)用是每年都需計(jì)算的費(fèi)用，根據(jù)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用模型綜合考慮，并考慮地區(qū)差異、養(yǎng)護(hù)材料價(jià)格、工價(jià)的增加。

養(yǎng)護(hù)費(fèi)用模型：

式中：AADTi為第i年平均日交通量=初始年平均日交通量×（1+γ）（i-1），其中，γ 為交通量年平均增長(zhǎng)率；MCi為第i年養(yǎng)護(hù)費(fèi)，元/m2；PCIi為第i年路況指數(shù)。

PCIi公式如下：

式中：PCI0為初始路面狀況指數(shù)，取值100；a、β為指數(shù)，y為使用年數(shù)。

因此，得到兩種路面結(jié)構(gòu)在分析期內(nèi)的每年的路況指數(shù)和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，計(jì)算結(jié)果見表5所列。

表5 分析期內(nèi)的每年的路況指數(shù)和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用一覽表（單位：元 /m2）

3.2.3 各路面結(jié)構(gòu)的改建費(fèi)用

根據(jù)表5中PCI的衰變情況分析，半剛性基層瀝青路面在使用第15年應(yīng)進(jìn)行一次大修以保證路面的使用性能；全壽命柔性基層瀝青路面在使用第20年左右進(jìn)行一次中修即可滿足性能要求。

由于采用的PCI衰變方程只適用于厚瀝青路面上，因此對(duì)于結(jié)構(gòu)二的養(yǎng)護(hù)方法還應(yīng)結(jié)合工程現(xiàn)狀來確定（一般瀝青路面在使用4 a、12 a后應(yīng)進(jìn)行一次中修，在第8年時(shí)應(yīng)進(jìn)行一次大修），因此，對(duì)比用的半剛性基層瀝青路面應(yīng)該在第8年進(jìn)行一次中修，在第16年進(jìn)行一次大修（分析期為 30 a）。

全壽命柔性路面在設(shè)計(jì)當(dāng)中不允許出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性病害，因此無須考慮結(jié)構(gòu)方面的維修，只需表面養(yǎng)護(hù)維修即可滿足使用性能要求，此外柔性路面瀝青層厚度達(dá)37 cm，可以認(rèn)為衰變模型分析的結(jié)果基本可靠。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，中修方案為SMA改性瀝青上面層+粘層，大修方案為對(duì)整體路面結(jié)構(gòu)翻修（含上基層處理）。其目的都是為了提高路面的平整度，改善抗滑性能。具體維修費(fèi)用見表6所列。

表6 不考慮折現(xiàn)率的各維修方案的費(fèi)用表（單位：萬元）

在經(jīng)濟(jì)分析時(shí)還應(yīng)考慮路面的剩余壽命，這部分剩余壽命所具有的價(jià)值即為殘值。路面殘值可按多種方法近似計(jì)算，在此按剩余壽命占其預(yù)期使用壽命的比例確定，見式（4）:

式中：LA——最后一次改建的施工年份到壽命周期末的年數(shù)；

LE——該改建措施的預(yù)期使用壽命；

Cr——該項(xiàng)改建措施的修建費(fèi)用；

SV——路面殘值。

3.3 不同路面結(jié)構(gòu)總造價(jià)費(fèi)用分析

3.2節(jié)中得出的費(fèi)用是路面結(jié)構(gòu)在分析期內(nèi)當(dāng)年的各項(xiàng)費(fèi)用，為便于比較分析，把分析期內(nèi)不同時(shí)間支出的費(fèi)用按一定的貼現(xiàn)率轉(zhuǎn)換為現(xiàn)值。計(jì)算公式為：

式中：PVC——費(fèi)用現(xiàn)值；

Ct——第t年的全部支出；

n——分析年限；

i0——標(biāo)準(zhǔn)折現(xiàn)率，取10%；

由于路面結(jié)構(gòu)形式不同，需把各結(jié)構(gòu)各自壽命期內(nèi)的費(fèi)用按照同樣的折現(xiàn)率折算成等額年值，計(jì)算公式如下：

考慮到折現(xiàn)率的各項(xiàng)費(fèi)用現(xiàn)值如表7所列。

表7 不同路面結(jié)構(gòu)費(fèi)用現(xiàn)值一覽表（單位：萬元/km）

由表7中的數(shù)據(jù)可以看出，柔性結(jié)構(gòu)路面結(jié)構(gòu)一的初期修建費(fèi)用較結(jié)構(gòu)二大。結(jié)構(gòu)二在費(fèi)用周期內(nèi)的養(yǎng)護(hù)、罩面或改建費(fèi)用較結(jié)構(gòu)一大。

在各路面結(jié)構(gòu)的壽命期內(nèi)，柔性基層路面結(jié)構(gòu)比半剛性基層路面結(jié)構(gòu)每年每公里節(jié)約4.02萬元，即每年每平方米節(jié)約1.58元。目前瀝青路面建設(shè)工程浩大，總體工程量巨大，合理采用全壽命柔性路面將會(huì)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

此外，柔性基層瀝青路面還可以在以下幾個(gè)方面得到補(bǔ)償：

（1）維持較高的服務(wù)水平；

（2）節(jié)約社會(huì)資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；

（3）有助于緩解養(yǎng)護(hù)部門的壓力等。

4 結(jié)語

本文選用現(xiàn)值法和等效年費(fèi)用法，以重載交通為基礎(chǔ)，對(duì)柔性路面及半剛性路面在重載條件下的經(jīng)濟(jì)性情況進(jìn)行了對(duì)比分析：相對(duì)于半剛性路面結(jié)構(gòu)，柔性路面結(jié)構(gòu)工程建設(shè)初期費(fèi)用較高，但隨著服務(wù)年限的增長(zhǎng)，全壽命周期費(fèi)用較半剛性基層瀝青路面具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。其作為重載道路理想的路面結(jié)構(gòu)類型較半剛性路面結(jié)構(gòu)更為合適。