王海林

（甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 概述

近年來，國家大力實(shí)施基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，公路建設(shè)得到了迅猛發(fā)展，截至2019年已建成通車的甘肅省高速公路里程達(dá)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(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)反過來也對公路提出了更高的要求。

傳統(tǒng)路面設(shè)計(jì)理念的甘肅省干線公路結(jié)構(gòu)主要以半剛性基層瀝青路面為主，個(gè)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(qiáng)度及抗彎曲能力，促使面層產(chǎn)生反射裂縫。既有國省干線網(wǎng)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(xiàn)為集料剝落、車轍、龜裂等。因此，若要提高公路的服務(wù)水平，關(guān)鍵是要提升路面養(yǎng)護(hù)與管理技術(shù)。

2 公路路面養(yǎng)護(hù)概況

公路路面養(yǎng)護(hù)是針對路面的具體情況有計(jì)劃地采取養(yǎng)護(hù)措施，通過科學(xué)的手段和方法使公路處于良好的技術(shù)狀態(tài)，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(yǎng)”思路的影響，普通干線公路的養(yǎng)護(hù)常常集中資金進(jìn)行突擊性病害維修，經(jīng)常性養(yǎng)護(hù)方法無法落實(shí)，同時(shí)國省干線中有些路段常年因養(yǎng)護(hù)資金緊張而處于失養(yǎng)狀態(tài)，進(jìn)一步造成養(yǎng)護(hù)時(shí)間及維修養(yǎng)護(hù)方法不得當(dāng)，導(dǎo)致路面病害進(jìn)一步惡化。根據(jù)甘肅省“十三五”公路養(yǎng)護(hù)管理發(fā)展主要指標(biāo)中六項(xiàng)“公路路況質(zhì)量指標(biāo)”的要求，在滿足2015～2020年公路路況質(zhì)量指標(biāo)的條件下，高速公路及國省道所需的養(yǎng)護(hù)總資金呈逐年增長趨勢。因此，科學(xué)合理的路面養(yǎng)護(hù)在延緩路用性能惡化、延長使用年限和節(jié)約建養(yǎng)成本等方面都具有重要意義。

3 長壽命道路設(shè)計(jì)理念

據(jù)美國瀝青路面協(xié)會(huì)(APA)的定義，長壽命路面指的是使用期限可達(dá)50年以上的瀝青路面，期間無結(jié)構(gòu)性的破壞，修復(fù)時(shí)僅依據(jù)上面層損壞程度進(jìn)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(fā)生在上面層，維修時(shí)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(shè)計(jì)理念來說，長壽命路面是旨于總費(fèi)用最經(jīng)濟(jì)的一種特殊設(shè)計(jì)理念，路面設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。長壽命路面的主要特點(diǎn)為:（1）無結(jié)構(gòu)性的破壞和修建；（2）路面結(jié)構(gòu)總厚度大于傳統(tǒng)的；（3）上面層壽命可達(dá)15～20年；（4）主體結(jié)構(gòu)壽命至少可達(dá)50年[1-6]。

4 時(shí)間成本計(jì)算分析

本文基于算例，分析長壽命道路養(yǎng)護(hù)維修過程中的時(shí)間成本，通過與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念對比，驗(yàn)證長壽命道路設(shè)計(jì)理念的經(jīng)濟(jì)性。如前文所述，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(yǎng)護(hù)過程中的時(shí)間成本，分析時(shí)將不再考慮新建和養(yǎng)護(hù)過程中建材、機(jī)械、人工等相關(guān)方面的消耗。

4.1 設(shè)計(jì)案例

假設(shè)擬在蘭州城市周邊建設(shè)一條高速公路，年平均日交通量（AADT）為60000，雙向4車道，設(shè)計(jì)速度100km/t，參照相應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范[7-8]，其橫斷面設(shè)計(jì)見表1。

表1 橫斷面尺寸

4.2 路面結(jié)構(gòu)

為了比較傳統(tǒng)與長壽命兩種道路設(shè)計(jì)理念，設(shè)定兩種路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)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(shí)例不多，可借鑒國外相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)[1-5]，各結(jié)構(gòu)層厚度與材料情況如圖1和圖2所示，可見傳統(tǒng)的路面結(jié)構(gòu)總厚度比長壽命的小50cm。

圖1 傳統(tǒng)路面結(jié)構(gòu)（設(shè)計(jì)壽命：15年）

圖2 長壽命路面結(jié)構(gòu)（設(shè)計(jì)壽命：50年）

4.3 養(yǎng)護(hù)維修中的時(shí)間成本分析

當(dāng)該高速公路在建成通車后，持續(xù)定期地維修將消耗資源，且根據(jù)理論，當(dāng)通車15～20年后，該路面各結(jié)構(gòu)層已完全破壞，需重新翻修。而對于長壽命道路，因其不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性的損壞，維修時(shí)僅需在15～20年到期后對上面層銑刨重鋪。

在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)高速發(fā)展的當(dāng)下，時(shí)間就是金錢，時(shí)間自身附有的價(jià)值屬性使得其更是一種資源。如果節(jié)省的工作出行時(shí)間使非生產(chǎn)時(shí)間轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)時(shí)間，則工作出行時(shí)間對于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的價(jià)值，就可以通過單位時(shí)間的工資水平來量化，即時(shí)間的價(jià)值可以用小時(shí)工資率來衡量[9]。

上述時(shí)間價(jià)值隨各城市和地區(qū)的人均工資而變化，經(jīng)查閱2019年最新相關(guān)資料，蘭州市人均每年工資大概為56000元[10]。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，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(tǒng)道路的新建工期為3年，長壽命道路因其結(jié)構(gòu)的特殊性，新建工期為4年。

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

在施工期間，本應(yīng)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(huì)駛?cè)氲皆搮^(qū)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(jù)式(1)算得因路面維修每公里（S=1km）延誤的時(shí)間；其次，職工的日平均工作時(shí)間以8h計(jì)，若每輛小汽車內(nèi)平均有2人，則在修復(fù)期內(nèi)延誤的總?cè)藬?shù)可根據(jù)式(2)算得；最后，可根據(jù)(3)式計(jì)算得每天因施工消耗的時(shí)間成本。修復(fù)施工所累積消耗的時(shí)間成本計(jì)算明細(xì)列于表2，成本對比如圖3所示。

圖3 時(shí)間總成本對比圖

表2 時(shí)間成本計(jì)算明細(xì)（每公里）

由表2、圖3可知，在通車運(yùn)營后的50年內(nèi)，兩者均經(jīng)歷了3次修復(fù)，在這個(gè)過程中，設(shè)計(jì)壽命為15年的路面所消耗的時(shí)間總成本為3150萬元/公里，而設(shè)計(jì)壽命為50年的路面所消耗時(shí)間成本僅為173萬元/km，前者是后者的18.3倍。

5 結(jié)論

1）傳統(tǒng)路面設(shè)計(jì)理念的甘肅省干線公路結(jié)構(gòu)主要以半剛性基層瀝青路面為主，個(gè)別路段為水泥路面，使用過程中出現(xiàn)的主要表現(xiàn)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(shí)間成本。

2）從全壽命周期的設(shè)計(jì)理念來說，長壽命路面是旨于總費(fèi)用最經(jīng)濟(jì)的一種特殊設(shè)計(jì)理念，路面設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其理論主張無結(jié)構(gòu)性的破壞和修建，運(yùn)營后基本無大規(guī)模的維修。

3）傳統(tǒng)的道路養(yǎng)護(hù)中所消耗的時(shí)間成本是長壽命道路的18.3倍，表明長壽命道路設(shè)計(jì)理念可產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。