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长寿命公路造价对比分析

发布者:马尚钦1 余先见1 马千里2?????发表时间:2019/7/10 12:54:32
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1.秭归县屈乡交通建设开发有限公司;2.湖北秭兴长江大桥建设开发有限公司

要:长寿命公路是公路建设者们努力的方向。本文将长寿命公路结构与普通公路结构进行造价分析对比,应用全寿命周期费用分析方法,以长寿命公路结构的使用年限为分析周期,以秭归香溪长江公路大桥接线公路为例,将长寿命公路结构与普通公路结构的造价进行对比分析表明,长寿命公路结构可节省造价约23%,社会经济效益显着。

关键词:长寿命公路结构;普通公路结构;造价对比分析;全寿命周期现值分析法

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1 引言

国内有些公路通常达不到甚至远低于设计寿命就出现了损坏,早期破坏现象十分普遍,需要进行大规模的养护维修甚至重建。目前,我国高速公路的设计年限一般为20~30年,但实际使用寿命只有8~10年,甚至有的高速公路只营运2~3年就开始出现较严重的病害。对于高速公路、城市间的重要道路,维修施工必然造成用户出行不便,行驶时间延长、燃油消耗增加、维修费用和出行费用增大等问题。从道路全寿命周期费用分析的角度看,这无疑是不经济的。如何延长公路的使用年限,这已成为目前我国公路建设者最为关心的问题之一。长寿命公路是公路建设者们努力的方向。

本研究认为40年是长寿命公路设计比较适中的一个年限,也就是说,长寿命公路是指路面设计寿命超过40年的路面结构。应具备以下特点:①设计寿命达到40年以上;②在设计寿命期内,不发生结构性破坏,不需要进行结构性大修,即不需要对主要承重层大修;③公路路面的损坏只发生在表面功能层,只需要进行日常养护、预防性养护以及周期性的功能层铣刨更换。

2 造价对比分析方法

按全寿命周期造价对比分析方法,以长寿命公路结构设计使用年限为分析周期,将长寿命购入结构与普通公路结构(路面结构见表1)的造价进行对比。考虑的主要因素有两大类,即部门费用与用户费用。其中,部门费用包括设计费、初期修建费、养护维修费、重建费以及路面残值等;用户费用主要指车辆营运费、延误费、行程时间费及事故费等,对这部分费用目前尚无条件考虑。此外,由于造价对比分析的主要目的是通过比较选取最佳方案,分析的主要任务是比较各方案造价和效益的差异,因而对方案之间完全相同或差别不大的费用可不予计算。故对这两种路面的设计费,因差别不大而不予考虑。因此,以下计算只考虑初期修建费、养修维修费、重建费和路面残值等。

全寿命周期造价对比分析的方法主要有:现值法、年度等额费用法、收益率法、效益费用比法等其中,现值法分为费用现值和净现值两种,造价现值可将分析期内不同时间支出的费用按贴现系数换算成现值,有利于在同一基准上进行比较,故选用费用现值法。具体计算根据公式(1)、(2)进行。

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式中,为分析期年的总费用现值;为方案的初期修建费;为在年的重建费和养护费;为贴现率在年的现值系数,为贴现率;为在分析期年末的残值。

3 全寿命周期造价计算

全寿命周期费用分析的分析期一般采用30~40年,因长寿命公路结构的设计使用寿命在40年左右,故分析周期采用40年。贴现率代表了市场平均收益率,在公路工程造价中,贴现率的一般选取范围为4%~15%。长寿命公路结构应用在发达国家的贴现率一般取5%,我国经济发展迅速,贴现率取为10%。综上,为明确起见,分别取5%10%15%三个贴现率进行计算。

3.1 初建造价计算

以湖北香溪长江公路大桥接线公路为例,设路基宽度为33.5m,中间带3.5m,则全幅路面实际铺筑宽度为30m。依据《公路工程预算定额》(JTG/T B06)和《公路工程概预算编制办法》(JTG?B06),套用相应定额计算两种路面的造价。计算单元分别取每1km和每1m2,其中每1km造价包括人工费、材料费和机械台班费,以此作为比较的基础。根据一般标段的划分情况,以10km为一个标段,将沥青混合料拌和站、基层厂拌设备、水泥混凝土拌和站的安装和拆除费用分别摊入相应的造价内。同时,面层和基层混合料、混凝土分别按运输5km考虑。初建费按公式(3)计算,得到的结果如表1所示。

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1? 两种路面的初建费用

普通公路结构

长寿命公路结构

结构组成

造价

结构组成

造价

/m2

万元/km

/m2

万元/km

4cm SMA

+6cm中粒式沥青砼

+8cm粗粒式沥青砼

+乳化沥青稀浆封层

+40cm水泥稳定碎石

+20cm低剂量水稳碎石

结构组合

91.86

?78.22

?99.50

?16.52

?78.30

35.92

400.32

275.58

234.66

298.50

49.56

234.90?

107.76

1200.96

6cm SMA

+2cm应力吸收层

+28cm水泥混凝土

+1.5cm防水联接层

+40cm水泥稳定碎石

+20cm低剂量水稳碎石

结构组合

?137.78

?30.48

211.44

?44.06

?78.30

?35.92

537.98

413.34

91.44

634.32

132.18

234.90

107.76

1613.94

由表1可见,复合式长效路面的初建费用比常规AC路面每公里高412.98万元,约34.4%

3.2 养护、维修及重建造价计算

1)日常养护费用

全幅路面结构宽度为24m时,普通公路结构每公里日常养护费用为5.30万元/年。本项目全幅路面结构宽度为30m,相应的普通公路结构每公里日常养护费用取6.60万元/年。由于长寿命公路结构的整体强度与水泥路面相差无几,稳定性、耐久性等优于沥青路面,所以日常养护费用低于沥青路面。设长寿命公路结构每公里日常养护费用取普通公路结构的1/3左右为宜,即2.20万元/年。考虑到交通量增长等因素的影响,日常养护费用每年按8%的速度增长,每次修建期当年,养护费用值仍以新建时的费用值作为计算基数,其后增长率不变。

2)预防性养护、大修及重建造价

对普通公路结构,由于沥青面层大多在运行2~4年后即出现车辙、坑槽、网裂等早期损坏,8~10年就发生结构性破坏,需要进行大修。故确定每4年进行一次预防性养护,采用2cm微表处;第8年时进行一次结构性大修,将上面层与中面层刨除后重筑,即重铺4cm SMA6cm中粒式沥青混凝土;在普通公路结构的设计寿命期末(T=15年)需要重建路基以上结构,全幅路面每公里费用为1385.32万元。计算依据是普通公路结构建造费用1200.96万元/km;各层的凿除费用和碎石弃运费用均摊到每公里后共为 184.36万元,合计为1385.32万元/km

对长寿命公路结构,其表面功能层耐久性差,为了保证路面舒适性、封堵反射裂缝、消除车辙、提高平整度,对路面每4年实施一次预防性养护,也采用2cm微表处,每8年更换一次功能层,刨除旧SMA层和应力吸收层,再重新铺筑;长寿命公路结构在分析期内无需重建。

1km为单位,依据定额计算上述各项费用,其中弃料运距按10km考虑,计算结果如表2所示。

2? 两种路面的预防性养护、大修及重建造价

普通公路结构

长寿命公路结构

造价项

/

造价/万元/km

造价项

/

造价/万元/km

1次预养护

1次大修

2次预养护

1次重建

3次预养护

2次大修

4次预养护

2次重建

5次预养护

3次大修

4

8

12

15

19

23

27

30

34

38

146.88

455.70

146.88

1385.32

146.88

455.70

146.88

1385.32

146.88

455.70

1次预养护

1次大修

2次预养护

2次大修

3次预养护

3次大修

4次预养护

4次大修

5次预养护

4

8

12

16

20

24

28

32

36

146.88

541.14

148.88

541.14

148.88

541.14

146.88

541.14

146.88

3.3 残值计算

到达分析期末时,普通公路结构的使用性能尚没有下降到最低水平,还可以继续承受车辆荷载作用,即还有剩余寿命,故需要计算残值。路面残值可近似按剩余寿命占其预期使用寿命的比例确定,见公式(4)。

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式中,为最后一次养护维修的施工年份到寿命周期末(或分析期末)的年数;为该养护维修措施的预期使用寿命;为该项养护维修措施的费用;为路面残值。

根据公式(4)计算可得,到分析期末(T=40年)普通公路结构的残值为431.78万元/km。对长寿命公路结构,到分析期末时其使用性能降到最低,故无残值。

4 长寿命公路结构与普通公路结构的对比分析

分析期采用40年,把分析期内不同时间支出的各项费用,分别按5%10%15%的贴现率转换为现值,并计算总费用现值,一并列表,见表3

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??????????????????? 3? 长寿命公路结构与普通公路结构造价现值????????? 单位:万元/km

?? 路面结构

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造价项

AC路面

复合式长效路面

贴现率

5%

10%

15%

5%

10%

15%

初期造价

1200.96

1200.96

1200.96

1613.94

1613.94

1613.94

日常养护费

126.48

71.84

48.58

42.54

24.06

16.24

预防性养护及大修造价

1680.42

1374.64

1147.10

2287.02

1847.48

1523.72

重建造价

2453.22

2185.70

1958.38

残值

-325.50

-310.72

-297.20

总造价

5135.58

4522.42

2057.82

3943.50

3485.48

3153.90

由表3可见,当5%10%15%时,在分析周期内,也即长寿命公路结构的全寿命周期内,每公里总费用分别比普通公路结构节约1192.08万元、1036.94万元和903.92万元,节约率分别为23.2%22.9%22.3%。此外,尽管本研究没有计算用户费用,但由于长寿命公路结构病害少、路况好、养护维修方便,对交通影响小,更有利于行车,用户费用应该明显低于普通公路结构。可见,长寿命公路结构具有显着的经济性。

五、结语

长寿命公路结构尽管初建费用高于普通公路结构,但由于具有较长的使用寿命、较好的使用性能、较低的养护维修费用和用户费用,从全寿命周期看来,长寿命公路结构经济效益十分显着。因此,建议秭归县香溪长江公路大桥在接线公路结构选择上,以全寿命周期效益最大化为指标,优选使用周期长、路用性能良好的长寿命公路结构。

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参考文献

[1]侯荣国.复合式长寿命路面结构研究[D].长安大学博士论文,2008.5.

[2]何本万,吕莎莎等.刚基优面复合式长效路面经济分析[J].交通科技.20108:22-25.

[3]【建筑科学论文】结构动力时程分析中隔墙的简化处理方法- 豆丁网.2016.

[4]【建筑科学论文】结构动力时程分析中隔墙的简化处理方法- 豆丁网.2017.

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基金项目:湖北省交通科技项目(项目编号:2018-422-3-5);湖北省秭归县科研项目(项目编号:ZGZ0208-201801-01F(2)

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作者简介

马尚钦,高级经济师,省交通造价研究会理事,秭归县屈乡交通建设开发有限公司董事长。

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