公路養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的制定方法研究

朱潔

（公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)國家工程中心，北京市 100095）

管理施工

公路養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的制定方法研究

朱潔

（公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)國家工程中心，北京市 100095）

近年來我國公路基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)基本建成，我國公路將由建設(shè)為主，轉(zhuǎn)為建設(shè)與養(yǎng)護(hù)并舉，并逐步以養(yǎng)護(hù)為主。巨額的養(yǎng)護(hù)費用與養(yǎng)護(hù)投入的矛盾越來越突出，大部分養(yǎng)護(hù)管理部門依然采用傳統(tǒng)的、經(jīng)驗的養(yǎng)護(hù)管理模式，已無法滿足公路養(yǎng)護(hù)管理的需求。分析了對公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的必要性后，以資產(chǎn)管理的管理理念為指導(dǎo)，研究確定了在一定規(guī)劃期內(nèi)對公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的制定方法，為公路養(yǎng)護(hù)管理部門進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理提供了科學(xué)的指導(dǎo)。并將該方法應(yīng)用于河北省某高速公路的20 a的養(yǎng)護(hù)規(guī)劃中。

公路養(yǎng)護(hù)；規(guī)劃；資產(chǎn)管理；效益費用比；養(yǎng)護(hù)方案

0 引言

近年來我國公路基礎(chǔ)設(shè)施總量大幅度增加，對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展起了非常重要的作用。可是隨著我國路網(wǎng)的基本建成，公路養(yǎng)護(hù)需求與投入之間的矛盾越來越突出，為了使公路最大限度的服務(wù)人民大眾，產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，對公路養(yǎng)護(hù)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃勢在必行。當(dāng)公路路面出現(xiàn)較嚴(yán)重的破壞后再開始采取養(yǎng)護(hù)措施，將影響?zhàn)B護(hù)資金發(fā)揮效應(yīng)，但如果過早的采取養(yǎng)護(hù)措施則會造成資金的浪費，路面養(yǎng)護(hù)對維持良好的路面性能具有重要意義。本文在分析了在一定的時期內(nèi)進(jìn)行公路養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的必要性后，提出了一套科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的制定方法，并將該規(guī)劃方法應(yīng)用于河北某高速的20 a養(yǎng)護(hù)規(guī)劃當(dāng)中，為公路養(yǎng)護(hù)管理部門養(yǎng)護(hù)工作提供了科學(xué)的指導(dǎo)。

1 公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的必要性

建設(shè)是發(fā)展，養(yǎng)護(hù)管理也是發(fā)展，而且是可持續(xù)發(fā)展。養(yǎng)護(hù)是建設(shè)的延續(xù)，良好的養(yǎng)護(hù)可以有效延長公路使用壽命，降低路橋設(shè)施的全壽命周期成本。隨著我國公路建設(shè)的發(fā)展，對公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)決策是擺在管理者面前的一項重要任務(wù)。大部分公路養(yǎng)護(hù)管理部門依然采用傳統(tǒng)的，經(jīng)驗的養(yǎng)護(hù)管理模式，已無法滿足公路養(yǎng)護(hù)管理的需求[1]。管理部門已經(jīng)認(rèn)識到對公路進(jìn)行合理的養(yǎng)護(hù)的重要性，對公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的必要性表現(xiàn)為以下兩點：

（1）一定時期內(nèi)路面保值的需求

隨著我國公路建設(shè)事業(yè)的不斷推進(jìn)，通車公路總里程不斷增加，如何保持現(xiàn)有公路的價值是當(dāng)前需要考慮的一個重要問題，路面保值是一個關(guān)于路面養(yǎng)護(hù)的計劃系統(tǒng)，研究路面在最佳時機(jī)時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，能使路面在最低的養(yǎng)護(hù)成本下，使用壽命達(dá)到最大。

（2）資產(chǎn)管理的需求

資產(chǎn)管理具有以下關(guān)鍵詞：a.費用有效：資產(chǎn)管理的目標(biāo)是追求效益最大化；b.時效長：覆蓋了很長的時間段，涵蓋了設(shè)施整個壽命周期；c.長期規(guī)劃：必須對設(shè)施的長期管理作出詳細(xì)的規(guī)劃。

為保證公路設(shè)施的服務(wù)水平，政府每年都要投入高額的養(yǎng)護(hù)費用，但隨著社會的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，養(yǎng)護(hù)需求與投入之間的矛盾越來越突出。所以，如何更合理地分配有限資源、如何更好地發(fā)揮資源的效益，是各級公路管理部門非常關(guān)心的問題，相應(yīng)的對公路養(yǎng)護(hù)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃也成為必然。

2 公路養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的制定方法

根據(jù)資產(chǎn)管理的管理理念，對公路養(yǎng)護(hù)進(jìn)行規(guī)劃就是運用工程學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的原理，有效地對公路設(shè)施進(jìn)行維護(hù)、改善，在一定的規(guī)劃期內(nèi)，使費用有效，即追求在最小的費用條件下，追求效益最大化，即效益費用比最大的原則。

2.1 公路養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵

即使再好的路面也會破壞，所以對于特定的路面應(yīng)在最恰當(dāng)?shù)臅r間給予最合理的養(yǎng)護(hù)措施。及時合理的路面養(yǎng)護(hù)能增加路面的通車時間，延遲昂貴的路面大修和重建。對于費用效益比較好的養(yǎng)護(hù)來說，很有必要在恰當(dāng)?shù)臅r間對合適的路面運用恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)措施。因此公路養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵應(yīng)為[2]：

（1）選擇適當(dāng)?shù)穆访?/p>

公路養(yǎng)護(hù)管理部門要根據(jù)自身管理的需求，要識別適合于養(yǎng)護(hù)的路段需對所有路面進(jìn)行調(diào)查，選擇適合進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的路面。

（2）選擇恰當(dāng)?shù)臅r機(jī)

公路養(yǎng)護(hù)措施必須在路面加速破壞前進(jìn)行，不能影響路面性能和期望壽命。養(yǎng)護(hù)太晚會導(dǎo)致壞的路面性能，太早又會引起別的路面問題和資金浪費。

（3）選擇恰當(dāng)?shù)拇胧?/p>

選擇正確的養(yǎng)護(hù)措施包括以下四個過程：可能的措施，對具體路段采用的措施，路網(wǎng)中需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的其他路段及其優(yōu)先度，材料和施工方法的選擇。

2.2 一定規(guī)劃期內(nèi)公路養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的制定

要對公路養(yǎng)護(hù)進(jìn)行科學(xué)的管理，公路養(yǎng)護(hù)管理部門需要在花費最少的情況下取得較高的養(yǎng)護(hù)效益，即效益費用比最大的原則，公路養(yǎng)護(hù)管理部門需要在一定的規(guī)劃期內(nèi)制定最為經(jīng)濟(jì)有效的養(yǎng)護(hù)規(guī)劃，來指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)管理工作。

一定規(guī)劃期內(nèi)公路養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的實施步驟總結(jié)為以下幾點：

（1）步驟一：資料的搜集與整理

制定養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的基礎(chǔ)是基礎(chǔ)資料的收集與整理，搜集要進(jìn)行規(guī)劃的公路的養(yǎng)護(hù)歷史資料，交通量數(shù)據(jù)，路面檢測數(shù)據(jù)及所在地區(qū)的氣候資料等。

a.養(yǎng)護(hù)歷史資料應(yīng)包括：公路建成時的路面結(jié)構(gòu)，基層類型，建成使用后的每次養(yǎng)護(hù)情況（養(yǎng)護(hù)措施及厚度及年份）；

b.路面檢測數(shù)據(jù)：公路管理過程中檢測過的能反映路面技術(shù)狀況的所有指標(biāo)（如：PCI、RQI、RDI、PSSI等指標(biāo)）；

c.所在地的氣候資料：所在地區(qū)的太陽輻射量、降水量、相對濕度、平均氣溫等。

（2）步驟二：養(yǎng)護(hù)規(guī)劃路段劃分

由于路面結(jié)構(gòu)、養(yǎng)護(hù)歷史、交通量和路面技術(shù)狀況的差異，同一條路的不同路段往往表現(xiàn)出不同的衰變規(guī)律，因此也應(yīng)制定不同的養(yǎng)護(hù)方案。在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)分析之前，首先應(yīng)根據(jù)上述差異劃分路段。考慮到路面施工的實際需要，路段長度不宜過短。劃分的依據(jù)可以是路面技術(shù)狀況指數(shù)（PCI）、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)（PSSI）、路面行駛質(zhì)量指數(shù)（RQI）等路面檢測指標(biāo)中的一項或者幾項的組合[3]。

（3）步驟三：養(yǎng)護(hù)時間的選擇

不同狀況的路面應(yīng)用了養(yǎng)護(hù)措施以后，必然帶來衰變規(guī)律的變化，根據(jù)步驟二中路段劃分依據(jù)指標(biāo)來確定養(yǎng)護(hù)的時間，目前確定養(yǎng)護(hù)時機(jī)的方法主要有路面狀況觸發(fā)法和最佳費用效益法，養(yǎng)護(hù)管理部門可根據(jù)自身的需求來選擇。

（4）步驟四：養(yǎng)護(hù)措施的選擇

公路養(yǎng)護(hù)管理部門根據(jù)自身的養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗和管理需求，總結(jié)和確定其在公路養(yǎng)護(hù)中常用的措施及每種措施的單價。

（5）步驟五：理論模型的選擇

公路建成后路面使用性能會按照一定的規(guī)律衰減，在一定規(guī)劃期內(nèi)，可能會采取多種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，而不同的養(yǎng)護(hù)措施又會造成路面衰變規(guī)律的改變，故應(yīng)選擇路面使用性能預(yù)測模型與養(yǎng)護(hù)措施壽命預(yù)估模型。為了確定最佳的養(yǎng)護(hù)方案，計算規(guī)劃期內(nèi)的費用與效益，故應(yīng)選擇相應(yīng)的費用效益模型[2][4]。

（6）步驟六：最佳養(yǎng)護(hù)方案的選擇

根據(jù)資產(chǎn)管理的管理理念，分析期內(nèi)效益費用比最大的養(yǎng)護(hù)方案即為最佳的養(yǎng)護(hù)方案。養(yǎng)護(hù)方案是不同養(yǎng)護(hù)措施組成的序列。如可在路面PQI值為85分、80分、75分3個時機(jī)采取微表處，2.5 cm、4 cm、6 cm瀝青混合料4種措施，因此可認(rèn)為有12種可能的養(yǎng)護(hù)措施。

對各種養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行不同的排列組合，則可形成所有可能的養(yǎng)護(hù)方案，比較每種養(yǎng)護(hù)方案的費用效益，則可找到分析期內(nèi)最佳的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案。

公路養(yǎng)護(hù)規(guī)劃步驟見圖1。

3 案例

河北省某高速公路始建于1996年，1999年2月正式通車。沿途經(jīng)過徐水、容城、雄縣、霸州、安次進(jìn)入天津，是貫通京、津、石經(jīng)濟(jì)圈，將中原、西北和東北廣大地區(qū)緊密連接起來的重要干線。全長128.95 km，其中河北段長104.95 km。現(xiàn)已成為華北乃至西北地區(qū)的通海之路，沿線地市的經(jīng)濟(jì)騰飛之路?，F(xiàn)以其下行方向（K128+895～K023+ 954）進(jìn)行20 a養(yǎng)護(hù)規(guī)劃案例分析。

（1）資料的搜集與整理

圖1 公路養(yǎng)護(hù)規(guī)劃步驟

搜集與整理了該高速的所有養(yǎng)護(hù)歷史資料（建成時的面層厚度、基層類型，每一次養(yǎng)護(hù)措施、厚度、年份等）及路面技術(shù)狀況指標(biāo)（PCI、RQI和PSSI）、交通量和氣候資料，由于數(shù)據(jù)量較大，故在此省略這些資料的具體內(nèi)容。

（2）路段劃分

結(jié)合路面結(jié)構(gòu)、交通量和路面技術(shù)狀況的差異，選擇交通量、PCI、RQI和PSSI四個指標(biāo)對該高速公路進(jìn)行路段劃分，見表1。

表1 某高速分段列表

（3）養(yǎng)護(hù)時機(jī)的選擇

根據(jù)路況觸發(fā)法確定在PQI值為85分、80分、75分三個時機(jī)作為養(yǎng)護(hù)的觸發(fā)點。

（4）養(yǎng)護(hù)措施的選擇

對該高速公路常用養(yǎng)護(hù)對策進(jìn)行了統(tǒng)計，其選用的養(yǎng)護(hù)措施主要有四種：1.5 cm微表處、2.5 cm罩面、4 cm罩面和6 cm罩面。因此可認(rèn)為有12種可能的養(yǎng)護(hù)措施，然而當(dāng)路面PQI下降至75分時路面狀況不宜再采用微表處，因此實際可供選擇的養(yǎng)護(hù)措施為11種，見表2。

表2 養(yǎng)護(hù)措施列表

對上述各種措施進(jìn)行不同的排列組合，則可形成所有可能的養(yǎng)護(hù)方案。

（5）理論模型的選擇

a.路面使用性能衰變模型

綜合國內(nèi)外路面性能預(yù)測模型的研究成果，本規(guī)劃選用同濟(jì)大學(xué)提出的路面使用性能預(yù)測模型[5]：

式中：PQI0為路面使用性能指標(biāo)初始值，一般情況下為100；y為路齡；A，B為模型參數(shù)，均為路面面層厚度、ESAL（標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)）、初始彎沉有關(guān)。

b.養(yǎng)護(hù)措施壽命預(yù)估模型[2][4]

研究表明，罩面后面層的厚度并非原路面面層厚度與罩面厚度的簡單相加。與新路面相比，罩面層與舊路面所形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

通常將實施罩面后路面面層的厚度轉(zhuǎn)化為與新路面面層等效的厚度，其表達(dá)式為：

式中：h為等效面層厚度；h1為罩面層厚度；h0為原路面面層厚度；f為原路面面層的有效厚度系數(shù)。

得出罩面后的路面等效厚度后，便可根據(jù)公式1的路面性能預(yù)測方程計算PQI下降到不同值所用的時間，即罩面的壽命。

c.費用效益模型[2][4]

本規(guī)劃中對效益的考慮以PQI為計算指標(biāo)。養(yǎng)護(hù)措施的費用可根據(jù)其養(yǎng)護(hù)時間和貼現(xiàn)率將各種費用轉(zhuǎn)化為當(dāng)前的現(xiàn)值。具體的費用效益計算參見文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[4]。

（6）最佳養(yǎng)護(hù)方案的確定

在分析期內(nèi)，養(yǎng)護(hù)方案為一系列養(yǎng)護(hù)措施的序列，每一個方案其總的費用效益可根據(jù)分析期內(nèi)每種措施的效益總和與費用現(xiàn)值總和的比值來確定。由不同養(yǎng)護(hù)措施隨機(jī)組成的養(yǎng)護(hù)方案中，效益費用比最大的方案被認(rèn)為是最優(yōu)的養(yǎng)護(hù)方案，規(guī)劃結(jié)果見表3。

表3 該高速公路20 a養(yǎng)護(hù)規(guī)劃

4 結(jié)論

大部分公路養(yǎng)護(hù)管理部門依然采用傳統(tǒng)的，經(jīng)驗的養(yǎng)護(hù)管理模式，已無法滿足公路養(yǎng)護(hù)管理的需求。

（1）本文分析了對公路在一定分析期內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的必要性；

（2）我國路網(wǎng)的基本建成，公路養(yǎng)護(hù)需求與投入之間的矛盾越來越突出，以資產(chǎn)管理的管理理念為指導(dǎo)，通過研究確定了一定分析期內(nèi)對公路養(yǎng)護(hù)進(jìn)行規(guī)劃管理的制定方法；

（3）將這種方法應(yīng)用于河北省某高速公路的養(yǎng)護(hù)規(guī)劃中，制定了該高速公路未來20 a內(nèi)的養(yǎng)護(hù)規(guī)劃，為公路養(yǎng)護(hù)提供了科學(xué)的指導(dǎo)。

[1]李學(xué)紅.高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)計劃研究[D].陜西西安：長安大學(xué),2007.

[2]楊強(qiáng).公路路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué),2008.

[3]JTG H20-2007,公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]彭華.路面管理系統(tǒng)中的資金優(yōu)化和項目優(yōu)化[D].上海：同濟(jì)大學(xué),2005.

[5]孫立軍,等.瀝青路面結(jié)構(gòu)行為理論[M].北京：人民交通出版社, 2005.

U418.4

B

1009-7716（2016）05-0140-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.039

2016-01-19

朱潔（1984-），女,山西運城人，工程師，從事道路基礎(chǔ)設(shè)施管理研究工作。