壽命周期成本分析在公路路面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

崔永利

(石家莊市張石高速公路籌建處)

1 前 言

公路是國(guó)家重要的基礎(chǔ)設(shè)施,當(dāng)前我國(guó)公路建設(shè)發(fā)展迅猛,每年都有數(shù)千億元的投資,數(shù)額巨大。為了貫徹建設(shè)以人為為本、節(jié)約型社會(huì)的政策,交通部于 2004年提出“六個(gè)堅(jiān)持,六個(gè)樹立”新的設(shè)計(jì)理念,其中“堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展,樹立節(jié)約資源的理念”。堅(jiān)持系統(tǒng)論,樹立節(jié)約資源的理念”,是響應(yīng)國(guó)家倡導(dǎo)的健立節(jié)約型社會(huì)”在公路勘察設(shè)計(jì)工作的具體體現(xiàn)。樹立全壽命周期成本理念,精心設(shè)計(jì),注重方案比選,努力降低公路工程造價(jià)。全壽命周期成本是指工程全壽命周期的成本總和,包括工程建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)管理成本和養(yǎng)護(hù)維修成本。我國(guó)高速公路瀝青路面建設(shè)存在兩大問題:使用壽命短、建設(shè)和維護(hù)以及重建成本高。幾乎在道路建設(shè)和使用的每一不同階段,都可以見到大面積的路面結(jié)構(gòu)維修場(chǎng)面。這里面雖然有施工質(zhì)量的問題,有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題,以及傳統(tǒng)的路面設(shè)計(jì)本身存在初期投入不足、標(biāo)準(zhǔn)偏低的聞?lì)},從根本上講還有高速公路設(shè)計(jì)觀念的問題。

2 路面結(jié)構(gòu)方案的提出

為使設(shè)計(jì)的路面結(jié)構(gòu)更能夠保證使用的年限,經(jīng)過對(duì)高速公路路面結(jié)構(gòu)及相關(guān)問題研究,通過對(duì)張石、保阜等 5條高速公路路面結(jié)構(gòu)及運(yùn)營(yíng)、維修等情況的調(diào)查,結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究成果,采用全壽命分析方法,針對(duì)西柏坡高速提出三種路面結(jié)構(gòu):所分析的三種瀝青路面結(jié)構(gòu)如圖 1所示,為了便于比較,設(shè)定了相近的路面結(jié)構(gòu)總厚度,不小于 70cm。圖中結(jié)構(gòu) I代表目前河北省廣泛采用的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)II代表目前已使用超過10年沒有發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞的廣深高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)也是目前國(guó)內(nèi)道路界比較推崇的一種路面結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)III代表國(guó)外近年來按“永久式路面”理念。

(I)半剛性基層 (II)組合式基層 (III)柔性基層瀝青面層4cm+6cm =10cm瀝青面層4cm+6cm =10cm瀝青面層4cm+6cm =10cm水穩(wěn)碎石基層36cm瀝青混合料基層10cm+10cm 瀝青基層10cm+15cm石灰穩(wěn)定土15cm 水泥穩(wěn)定碎石基層30cm 級(jí)配碎石基層30cm土基 土基 土基

3 壽命周期費(fèi)用分析

近些年來,隨著我國(guó)公路建設(shè)投資渠道的多元化,以及對(duì)道路后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)、改建費(fèi)及對(duì)用戶影響的重視,壽命周期費(fèi)用分析作為一種經(jīng)濟(jì)分析的手段和方法正廣泛用于道路建設(shè)行業(yè)。通常人們很難在初期投資小、養(yǎng)護(hù)改建費(fèi)高或初建投資大、養(yǎng)護(hù)改建費(fèi)低的兩種方案中做出比較合理的抉擇。壽命周期費(fèi)用分析方法用較為科學(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,就能夠比較直觀的反映分析期內(nèi)建、養(yǎng)、修的各項(xiàng)費(fèi)用。壽命周期費(fèi)用與預(yù)期使用壽命、養(yǎng)護(hù)和改建措施、拆現(xiàn)率大小有密切關(guān)系。分析時(shí),應(yīng)首先確定這些值,然后分析壽命周期內(nèi)的各項(xiàng)費(fèi)用并求其總和,費(fèi)用最低的方案應(yīng)該是最經(jīng)濟(jì)的。本文以西柏坡公路瀝青路面結(jié)構(gòu)為分析對(duì)象,采用15年分析期,把分析期內(nèi)不同時(shí)期支出的費(fèi)用,按一定的貼現(xiàn)率折算為現(xiàn)值,記作 Pv,按公式(1)計(jì)算壽命周期費(fèi)用凈現(xiàn)值

式中:Ic為初期建設(shè)費(fèi)用;X為各期不同費(fèi)別的費(fèi)用(養(yǎng)、修費(fèi)等);PWn為n年現(xiàn)值系數(shù);n為分析期;S為殘值;i為折現(xiàn)率。

路面壽命周期內(nèi)的主要費(fèi)用包括設(shè)計(jì)費(fèi)、初期修建費(fèi)、養(yǎng)護(hù)費(fèi)、大中修費(fèi)及路面殘值。由于經(jīng)濟(jì)分析的主要目的是通過比較選取最佳方案,因此分析的主要任務(wù)是比較各方案費(fèi)用和效益的差異。因雨方案中完全相同或差別不大的費(fèi)用可以不予計(jì)算。因此,本研究主要研究初建費(fèi)、養(yǎng)護(hù)費(fèi)及大中修費(fèi)。初建費(fèi)按定額及現(xiàn)行價(jià)格計(jì)算;大中修費(fèi)根據(jù)河北省近些年來的經(jīng)驗(yàn)估算。路面殘值是路面在分析期末殘存的價(jià)值,但因不同類型路面經(jīng)過大修后殘值很難計(jì)算,故為簡(jiǎn)化計(jì)算不計(jì)殘值。

養(yǎng)護(hù)費(fèi)受道路等級(jí)、路面類型、環(huán)境條件和交通量等多因素影響,一般是根據(jù)養(yǎng)護(hù)資料用回歸分析方法建立養(yǎng)護(hù)費(fèi)用模型。由于目前尚無現(xiàn)成模型得以應(yīng)用,本文采用比較簡(jiǎn)化的方法,假定三種結(jié)構(gòu)日常路面養(yǎng)護(hù)費(fèi)用及其變化規(guī)律相同,只比較大中修次數(shù)和費(fèi)用。

(1)初期建設(shè)費(fèi)用(元/m2):根據(jù)路面結(jié)構(gòu)按定額和現(xiàn)行價(jià)格進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果如表1。

表1 初期建設(shè)費(fèi)用

(2)養(yǎng)護(hù)維修策略:根據(jù)設(shè)計(jì)年限內(nèi)路段最大累計(jì)軸載作用次數(shù)和預(yù)測(cè)的結(jié)構(gòu)層承載力,得出相應(yīng)路面結(jié)構(gòu)維修方案如下。

結(jié)構(gòu)I:7～8年更換面層和上基層,15～16年更換面層和上基層。

結(jié)構(gòu)II:7～8年更換面層(或面層再生),15～16年更換面層(或面層再生)。

結(jié)構(gòu)III:30年無需維修。

(3)壽命周期費(fèi)用計(jì)算(元/m2):根據(jù)初期建設(shè)費(fèi)用及維修方式按照假定的上漲率和折現(xiàn)率,根據(jù)公式(1)計(jì)算其壽命周期費(fèi)用如表 2。

表2 壽命周期費(fèi)用計(jì)算

4 結(jié) 論

用全壽命成本分析方法對(duì)多種路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較,優(yōu)選總成本最低的方案,方案 III周期費(fèi)用最低,結(jié)構(gòu) 11次之,綜合比較后認(rèn)為,鑒于結(jié)構(gòu) III據(jù)我國(guó)現(xiàn)行結(jié)構(gòu)差距較大,觀念和配套技術(shù)對(duì)于實(shí)施該結(jié)構(gòu)可能都存在一些問題。組合式結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)II)也可以表現(xiàn)出非常好的性能,且與我國(guó)現(xiàn)行路面設(shè)計(jì)觀念接近,應(yīng)該是首選方案。

[1] 降低造價(jià)公路設(shè)計(jì)指南.人民交通出版社,2002.

[2] 廣深高速公路路面結(jié)構(gòu)及相關(guān)問題研究 .華南理工大學(xué)道路研究所,2004.