公路路面养护维修过程中的时间成本分析

王海林

（甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司，甘肃 兰州 730000）

1 概述

近年来，国家大力实施基础设施建设，公路建设得到了迅猛发展，截至2019年已建成通车的甘肃省高速公路里程达4242km，国省干线总里程是30074km，路面状况也得到了极大改善，有力地推动了社会经济的发展，同时反过来也对公路提出了更高的要求。

传统路面设计理念的甘肃省干线公路结构主要以半刚性基层沥青路面为主，个别路段为水泥路面。随着近年来交通量的增长，巨大的交通压力加剧了路面的破坏，由于半刚性路面具有较高的强度及抗弯曲能力，促使面层产生反射裂缝。既有国省干线网的路面病害因交通量、气候、维修历史等原因，路况迥异。甘肃省的路面病害主要表现为集料剥落、车辙、龟裂等。因此，若要提高公路的服务水平，关键是要提升路面养护与管理技术。

2 公路路面养护概况

公路路面养护是针对路面的具体情况有计划地采取养护措施，通过科学的手段和方法使公路处于良好的技术状态，确保出行的快捷、安全和舒适。长期以来，由于资金不足和“重建轻养”思路的影响，普通干线公路的养护常常集中资金进行突击性病害维修，经常性养护方法无法落实，同时国省干线中有些路段常年因养护资金紧张而处于失养状态，进一步造成养护时间及维修养护方法不得当，导致路面病害进一步恶化。根据甘肃省“十三五”公路养护管理发展主要指标中六项“公路路况质量指标”的要求，在满足2015～2020年公路路况质量指标的条件下，高速公路及国省道所需的养护总资金呈逐年增长趋势。因此，科学合理的路面养护在延缓路用性能恶化、延长使用年限和节约建养成本等方面都具有重要意义。

3 长寿命道路设计理念

据美国沥青路面协会(APA)的定义，长寿命路面指的是使用期限可达50年以上的沥青路面，期间无结构性的破坏，修复时仅依据上面层损坏程度进行周期性的维修。所以，长寿命路面也可允许有一定程度的损坏，且一般指破坏发生在上面层，维修时仅将上面层铣刨、并加铺等厚度的新拌沥青混合料。另外，从全寿命周期的设计理念来说，长寿命路面是旨于总费用最经济的一种特殊设计理念，路面设计时依据传统的设计方法。长寿命路面的主要特点为:（1）无结构性的破坏和修建；（2）路面结构总厚度大于传统的；（3）上面层寿命可达15～20年；（4）主体结构寿命至少可达50年[1-6]。

4 时间成本计算分析

本文基于算例，分析长寿命道路养护维修过程中的时间成本，通过与传统设计理念对比，验证长寿命道路设计理念的经济性。如前文所述，在传统的设计理念下，由于厚度差别，其初期新建成本显然小于长寿命道路，因本文主要研究养护过程中的时间成本，分析时将不再考虑新建和养护过程中建材、机械、人工等相关方面的消耗。

4.1 设计案例

假设拟在兰州城市周边建设一条高速公路，年平均日交通量（AADT）为60000，双向4车道，设计速度100km/t，参照相应设计规范[7-8]，其横断面设计见表1。

表1 横断面尺寸

4.2 路面结构

为了比较传统与长寿命两种道路设计理念，设定两种路面结构，设计年限分别为15年和50年。因中国可参照的长寿命路面工程实例不多，可借鉴国外相关设计经验[1-5]，各结构层厚度与材料情况如图1和图2所示，可见传统的路面结构总厚度比长寿命的小50cm。

图1 传统路面结构（设计寿命：15年）

图2 长寿命路面结构（设计寿命：50年）

4.3 养护维修中的时间成本分析

当该高速公路在建成通车后，持续定期地维修将消耗资源，且根据理论，当通车15～20年后，该路面各结构层已完全破坏，需重新翻修。而对于长寿命道路，因其不产生结构性的损坏，维修时仅需在15～20年到期后对上面层铣刨重铺。

在经济、社会高速发展的当下，时间就是金钱，时间自身附有的价值属性使得其更是一种资源。如果节省的工作出行时间使非生产时间转化为生产时间，则工作出行时间对于社会经济的价值，就可以通过单位时间的工资水平来量化，即时间的价值可以用小时工资率来衡量[9]。

上述时间价值随各城市和地区的人均工资而变化，经查阅2019年最新相关资料，兰州市人均每年工资大概为56000元[10]。根据工程经验，一般情况下高速公路新建工期和路面维修工期为：

1）新建工期：传统道路的新建工期为3年，长寿命道路因其结构的特殊性，新建工期为4年。

2）路面维修工期：假设以每15年为修复单位周期，传统的道路到期后需要重建，新建工期为3年（36个月）；而长寿命道路的修复只是铣刨重铺上面层，工期仅需2个月。

在施工期间，本应在高速公路（平均行车速度为80km/h）上行驶的车流，因交通管制将会驶入到该区域附近的辅道 （二级公路），平均行车速度为60km/h。因此，首先可根据式(1)算得因路面维修每公里（S=1km）延误的时间；其次，职工的日平均工作时间以8h计，若每辆小汽车内平均有2人，则在修复期内延误的总人数可根据式(2)算得；最后，可根据(3)式计算得每天因施工消耗的时间成本。修复施工所累积消耗的时间成本计算明细列于表2，成本对比如图3所示。

图3 时间总成本对比图

表2 时间成本计算明细（每公里）

由表2、图3可知，在通车运营后的50年内，两者均经历了3次修复，在这个过程中，设计寿命为15年的路面所消耗的时间总成本为3150万元/公里，而设计寿命为50年的路面所消耗时间成本仅为173万元/km，前者是后者的18.3倍。

5 结论

1）传统路面设计理念的甘肃省干线公路结构主要以半刚性基层沥青路面为主，个别路段为水泥路面，使用过程中出现的主要表现为集料剥落、车辙、龟裂等。维修资金逐年增加，施工维修消耗大量资源和时间成本。

2）从全寿命周期的设计理念来说，长寿命路面是旨于总费用最经济的一种特殊设计理念，路面设计时依据传统的设计方法，其理论主张无结构性的破坏和修建，运营后基本无大规模的维修。

3）传统的道路养护中所消耗的时间成本是长寿命道路的18.3倍，表明长寿命道路设计理念可产生良好的经济和社会效益。