高速公路项目全寿命周期养护费用计算与分析

高速公路项目全寿命周期养护费用计算与分析

鲍世辉

安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司

摘要：为研究沥青路面寿命周期内的总费用的分布规律，通过对现有费用现值方法的简化，并选取安徽省代表性高速公路项目进行分析。将路面病害的养护措施划分为：专项养护、预防性养护以及日常养护。计算高速公路具体养护措施费用，分析得出专项养护（铣刨修复）养护工程量以及费用均随交通等级的增加而增加；预防性养护（微表处）工程量以及费用，中交通项目最大，轻交通项目次之，重交通项目最小；日常养护（裂缝处置）工程量以及费用，重和中交通项目均大于轻交通项目；总养护费用现值随交通等级的增长而增长。

关键词：高速公路；全寿命周期费用；交通等级。

1、计算方法

沥青路面寿命周期内的总费用通常包括管理部门费用和用户费用。前者包括设计费、初期建设费、养护费用、改扩建费用和残值，后者包括车辆运营费、延误费、行程时间费、交通事故费等。采用费用现值法将寿命周期内不同时期投入的养护费用，按照某一预定的贴现率转换成现在的费用，以便于在共同的基础上进行比较。费用现值法的计算公式如下[1]：

式中：为高速公路在寿命周期n年内的总养护费用现值；为贴现率 i在年份t的现值系数；为高速公路在第t年的养护费用；为高速公路在寿命周期末（第n年）的残值。根据我国的经济增长水平及参考国内外有关文献，拟定贴现率为4%，计算期取20年。

本文不考虑各方案残值，仅对分析期内产生的养护费用进行计算对比。

2、项目选择

根据搜集的高速公路项目养护数据，选择合六叶等14条高速公路项目作为分析与计算对象，其交通等级、通车时间以及路面结构等信息如表1所示。

表1 高速公路计算项目

3、数据处理计算与分析

根据搜集到的养护数据，将路面病害的养护措施划分为3类：

（1）专项养护：铣刨修复

（2）预防性养护：就地再生、微表处、雾封层、精细抗滑、薄层罩面

（3）日常养护：坑槽修补、裂缝处置、高聚物注浆、标线恢复、焊缝

3.1养护工程量计算与分析

因合肥绕城高速（北环段）、沪陕高速（合六叶）、济广高速（周六）、蚌合高速（合淮阜）、沪蓉高速（六武）、京台高速（杭瑞）黄塔桃段、济广高速（六潜）等项目的路面结构类似，且在相同通车年限内（9-12年）的数据较为齐全，因此选为分析的对象。其中：

合肥绕城高速（北环段）、沪陕高速（合六叶）、济广高速（周六）为重交通项目；蚌合高速（合淮阜）、沪蓉高速（六武）为中交通项目；京台高速（杭瑞）黄塔桃段、济广高速（六潜）为轻交通项目。

为方便工程量的统计，专项养护方式为铣刨修复；预防性养护方式选择微表处作为代表；日常养护则选择裂缝处置为代表。分别对比其相同通车年限内（9-12年）的养护工程量均值，以及随通车年限变化的养护工程量，如图1-图6所示。

3.1.1专项养护（铣刨修复）工程量

由图1、2所示，对于专项养护（铣刨修复）来说，重交通项目基本分布在0.08-0.4km/（km·单车道），中交通项目基本分布在0.05-0.08km/（km·单车道），而轻交通项目基本分布在0.05km/（km·单车道）左右。交通量的增加增加了路面的病害，因此需要更多的专项养护（铣刨修复）来修复路面。专项养护（铣刨修复）工程量随通车年限的增长而增长。

图1 通车9-12年专项养护（铣刨修复）工程量均值

图2专项养护（铣刨修复）工程量随通车年限变化规律

3.1.2预防性养护（微表处）

由图3、4所示，对于预防性养护（微表处）来说，重交通项目基本分布在0.01-0.06km/（km·单车道），中交通项目基本分布在0.1-0.4km/（km·单车道），而轻交通项目基本分布在0.08-0.1km/（km·单车道）。由此可见，中交通项目的预防性养护（微表处）工程量最大，轻交通项目的预防性养护（微表处）工程量次之，重交通项目的预防性养护（微表处）工程量最小。主要是因为重交通项目专项养护（铣刨修复）修复了大部分重交通项目的路面病害因而预防性养护（微表处）工程量较小，轻交通项目由于交通量不大因而预防性养护（微表处）工程量也不大，而中交通项目由于交通量不小，且专项养护（铣刨修复）工程量不大，因而预防性养护（微表处）工程量较大。预防性养护（微表处）工程量随通车年限的增长而增长。

图3通车9-12年预防性养护（微表处）工程量均值

图4预防性养护（微表处）工程量随通车年限变化规律

3.1.3日常养护（裂缝处置）

由图5、6所示，对于日常养护（裂缝处置）来说，重和中交通项目均大于轻交通项目。重交通项目基本分布在100-300lm/（km·车道），中交通项目基本分布在100-200lm/（km·车道），而轻交通项目基本分布在70-120lm/（km·车道）。日常养护（裂缝处置）工程量随通车年限的增长而增长。

图5通车9-12年日常养护（裂缝处置）工程量均值

图6日常养护（裂缝处置）工程量随通车年限变化规律

3.2养护费用计算与分析

计算2015-2021年各项目的日常养护费用占总费用的比例可知，日常养护比例一般只有20%以内。因此在下一步计算的过程中省略日常养护费用，只计算专项养护与预防性养护的费用。

表2 日常养护费用占总费用的比例

分别计算专项养护与预防性养护这两种养护措施的费用在计算期内（20年）的折现费用。目前搜集到了2015年至2021年的养护费用数据，由于各条高速公路通车时间不等，通车年限长的如合徐北高速可达20年，通车年限短的如芜湖二桥仅为6年，因此在计算费用现值的时候存在某些通车年限养护费用数据缺失的问题。

为方便工程量的统计，专项养护方式为铣刨修复；预防性养护方式选择微表处作为代表。对不同交通等级的高速公路项目养护费用以及养护工程量进行分析，确定这两种养护措施养护费用变化规律、发生的时间节点以及时间间隔，即可进行缺失的养护费用现值计算。

3.2.1 不同养护措施发生的时间节点与费用变化规律

（1）专项养护（铣刨修复）

根据养护费用以及工程量变化规律，可以发现重交通项目在第7年左右开始专项养护（铣刨修复）。中交通项目在第9年左右开始专项养护（铣刨修复）。轻交通项目在第10年左右开始专项养护（铣刨修复）。

图7重交通条件下专项养护（铣刨修复）费用及工程量变化

图8中交通条件下专项养护（铣刨修复）费用及工程量变化

图9轻交通条件下专项养护（铣刨修复）费用及工程量变化

与养护工程量分析类似，同样选取合肥绕城高速（北环段）、沪陕高速（合六叶）、济广高速（周六）、蚌合高速（合淮阜）、沪蓉高速（六武）、京台高速（杭瑞）黄塔桃段、济广高速（六潜）等项目分析其相同通车年限内（9-12年）的专项养护（铣刨修复）养护费用均值，如图10所示。从结果来看，专项养护（铣刨修复）费用随着交通等级的变化呈现明显的变化规律。

对于专项养护（铣刨修复）来说，重交通项目养护费用基本分布在2.5-7万元/（km·车道），中交通项目基本分布在1-3万元/（km·车道），而轻交通项目基本分布在1.3万元/（km·车道）左右。交通量的增加增加了路面的病害，因此需要更多的专项养护（铣刨修复）来修复路面。

图10专项养护（铣刨修复）费用

（2）预防性养护（微表处）

根据养护费用以及工程量变化规律，可以发现重交通项目在第3年左右开始预防性养护。中交通项目在第4年左右开始预防性养护。轻交通项目在第7年左右开始预防性养护。

图11重交通条件下预防性养护费用及工程量变化

图12中交通条件下预防性养护费用及工程量变化

图13轻交通条件下预防性养护费用及工程量变化

与养护工程量分析类似，同样选取合肥绕城高速（北环段）、沪陕高速（合六叶高速）、济广高速（周六）、蚌合高速（合淮阜）、沪蓉高速（六武）、京台高速（杭瑞高速）黄塔桃段、济广高速（六潜高速）等项目分析其相同通车年限内（9-12年）的专项养护（铣刨修复）养护费用均值，如图14所示。

对于预防性养护（微表处）来说，重交通项目养护费用基本分布在0.01-0.15万元/（km·车道），中交通项目基本分布在0.4-1万元/（km·车道），而轻交通项目基本分布在0.4万元/（km·车道）左右。由此可见，中交通项目的预防性养护（微表处）费用最大，轻交通项目的预防性养护（微表处）费用次之，重交通项目的预防性养护（微表处）费用最小。

图14预防性养护（微表处）费用

3.2.2 不同养护措施发生的时间间隔分析

根据《高速公路沥青路面养护指南第3部分养护工程后评价》中养护工程处治类型及相应的评价时限，确定两种养护措施发生的时间间隔，如表3所示。

表3 三种养护措施发生的时间节点（通车年限）及间隔

3.2.3养护费用现值计算结果

将养护费用统一折算到2023年，由表4、图15与图16可以看出：总养护费用现值随交通增加而增加。轻交通项目养护总费用基本小于40万元/（km·车道），均值为31.5万元/（km·车道）；中交通项目养护总费用处于37-90万元/（km·车道），均值为56.3万元/（km·车道），而重交通项目养护总费用处于60-180万元/（km·车道），均值为111.1万元/（km·车道）。

表4 不同交通等级养护费用现值折算结果（费用单位均为万元/km·车道）

图15养护总费用分布

图16不同交通等级项目总养护费用均值

4、结论

（1）专项养护（铣刨修复）养护工程量以及费用均随交通等级的增加而增加。

（2）预防性养护（微表处）工程量以及费用，中交通项目最大，轻交通项目次之，重交通项目最小。

（3）日常养护（裂缝处置）工程量以及费用，重和中交通项目均大于轻交通项目。

（4）总养护费用现值随交通等级的增长而增长。轻交通项目养护总费用基本小于40万元/（km·车道），均值为31.5万元/（km·车道）；中交通项目养护总费用处于37-90万元/（km·车道），均值为56.3万元/（km·车道），而重交通项目养护总费用处于60-180万元/（km·车道），均值为111.1万元/（km·车道）。

参考文献

[1] 江红,董尼娅,黄永光,倪富健.基于寿命周期费用分析的沥青路面养护效益评价.公路工程,40（6）:183-184.