基于全寿命周期的高速公路养护费用框架研究

摘要全寿命周期控制理论在公路建设领域的应用，或是针对某项具体技术、某种施工工艺的费用进行控制，或是从项目决策、设计、施工、运营维护和报废回收各阶段的全过程费用控制，鲜见在养护工程费用控制中的应用。本文基于高速公路养护工程的特点，采用全寿命周期成本理论对养护工程费用进行分析、控制和管理，为投资决策提供重要的科学依据，提高项目决策水平。通过优化决策，对降低高速公路养护工程费用及后期运营维护费用，提高养护工程经济效益和社会效益具有极其重要的意义。

关键词全寿命周期成本（LCC）；因素；养护费用；框架

中图分类号：X734文献标识码： A

全寿命周期成本的概念起源于20世纪60年代，首先是由美国军方应用于军用器材采办，至20世纪80年代，寿命周期成本方法和有关规定已较为完善，并由军事领域逐步发展到民用领域，其应用领域日益扩大[1]。1998年，以美国为首的部分欧美发达国家提出全寿命设计和全寿命成本分析的思想，并在公路工程界全面实施。全寿命周期成本理论经历了探索阶段和完善阶段，逐步发展到现在的应用阶段，应用范围涵盖交通、建筑、商业投资、航空、计算机软件、制造业及电信、医疗等众多行业，取得了较为显著地研究成果[2]。

全寿命周期成本（LCC）理论包含周期成本分析和周期成本管理两个方面，寿命周期成本分析主要针对项目投资决策阶段，寿命周期成本管理则是控制项目从决策设计到报废的整个寿命周期各阶段的成本[3]。本文以公路养护工程总效益为出发点寻求最佳方案，以实现全寿命周期成本最小化的目标。

1 基于全寿命周期的养护工程分类

全寿命周期理论的核心就是通过合理控制工程前期费用，在一定程度上降低后期费用，以使项目整个寿命周期费用达到最低。全寿命周期理论注重工程时间前后的划分性。通过对我国现有养护工程分类统计可知，预防性养护是根据养护时机的不同而划分的，日常维修养护、小修工程、中修工程、大修工程、专项工程、抢险工程是根据工程规模的大小及时间紧急性而划分的，本文结合养护时机与养护规模等，考虑养护工程实施时间的顺延将养护工程划分为预防性养护、日常维修养护、中修工程、大修工程四类。

1、预防性养护

预防性养护是指在高速公路还未出现或者即将出现严重病害之前即采取措施的事先、主动的养护，以延缓病害发生，延长公路使用寿命。我国预防性养护正处在推广的过程，技术措施应用种类少，缺乏专门的预防性养护资金计划及长期的预防性养护投入规模控制，与之相配套的机械设备的技术水平、实用性能与国外相比还有很大的差距。

高速公路中采用的预防性养护措施主要有超薄磨耗层、微表处、稀浆封层、雾封层、同步碎石封层、碎石封层、热再生技术及灌缝处理。其中微表处、雾封层和稀浆封层、同步碎石封层应用最多。

2、日常维修养护

日常维修养护指高速公路经常性的日常性清理、维修保养及轻微损坏部分的作业及日常巡查工作等，涵盖日常养护与小修保养的养护内容。具有经常性、琐碎性的特点，技术简单，规模小。施工作业以人工消耗为主，机械设备为辅，单位费用低但实施周期较长；是从高速公路建成交付使用一直延续到高速公路报废都要进行的养护工程，涵盖整个寿命周期。相对于公路整个寿命周期而言，日常维修养护费用的变化幅度较小。在一定程度上，可以认为日常维修养护费用是随着时间的推移呈直线上升的，分析养护工程全寿命周期时另作分析，以方便养护工程全寿命周期费用的计算。

3、中修工程

是指周期性的对公路一般性损坏部分进行定期的修理加固，包含由不确定因素（水毁、交通事故、不可抗力等）和改建引起的中修工程。

4、大修工程

与中修工程一样具有周期性能，相对周期较长，是指对公路较大损坏进行周期性的综合整修完善，包含抢险和改建的大修工程。

2 基于全寿命周期的养护费用框架研究

高速公路养护工程费用涵盖全寿命周期，是指待养护工程从其寿命开始到寿命结束的时间期限。然而寿命周期的含义主要有四种不同表达方式：设计寿命、折旧寿命、自然寿命和经济寿命。研究高速公路养护工程项目寿命周期费用，首先要确定其寿命周期，采用统一标准作为不同方案的分析基础。高速公路养护工程由于养护设备等固定资产折旧年限不同，寿命周期的选择不仅影响到成本计算年限的长短，而且影响到全寿命周期成本的项目构成。本文基于控制养护工程费用的目的，选择经济寿命作为养护工程费用的寿命周期。

2.1养护工程全寿命周期阶段划分

高速公路是为道路使用者提供通行服务的特殊产品。虽然高速公路的生命周期模式有一定的独特性，但是如其他产品一样，各段公路也具有自其身的产品生命周期（Product Life Cycle，简称PLC），大体上符合导入期（Introduction Period）―成长期（Growth Period）―成熟饱和期（Maturity Period）―衰退期（Decline Period）的基本模式，体现在路况水平的生命周期模式上[4]。

高速公路建成之初，正是养护工程开始的时候，此时养护费用为零，开始进入导入阶段，此时的路况水平整体良好，未出现病害情况，养护费用的支出仅为日常维修养护，费用相对较小。由于预防性养护有良好的实施效果，现在预防性养护意识的普及和加强，预防性养护工作不容忽视，在公路还未出现或者即将出现严重病害之前即采取措施进行养护，以延缓病害发生，此阶段是特属养护工程的导入期过渡期（Introduction Transient Period，简称ITP）。随着时间的推移、周围气候的影响及车流量的增长，路况开始恶化，养护费用也逐渐加速增长，养护费用的支出表现为中修工程，养护费用处于成长期。当公路即将达到设计使用寿命时，路况水平急剧下降，严重影响车辆通行，不得不实施大修工程，养护费用达到顶点，养护费用生命周期进入成熟饱和期。随着大修工程的完工，养护费用将进入到下一个生命周期的导入期，鉴于此，本文将养护工程全寿命周期划分为导入期（IP）、导入过渡期（ITP）、成长期（GP）、成熟饱和期（MP）、衰退期（DP）五个阶段，基于全寿命周期的养护工程阶段划分示意图如下所示。

图1基于全寿命周期的养护工程阶段划分

2.2基于全寿命周期养护费用框架研究

由上节基于全寿命周期养护阶段的划分可知，各阶段所对应的养护费用就是各阶段所实施养护工程的费用，即：导入期养护费用为日常维修养护费用，导入过渡期养护费用为预防性养护费用，成长期养护费用为中修工程养护费用，成熟饱和期养护费用为大修工程养护费用。导入期、导入过渡期、成长期及成熟饱和期四个阶段循环往复，直到路面达到其使用寿命，那时进入衰退期，衰退期的养护费用指的路面残值。基于全寿命周期的养护费用框架图如下所示。

图2基于全寿命周期的养护费用框架图

养护工程的实施是建立在路面性能之上的，何时采取何种养护措施是有反映路面性能的各种指标决定的，养护效果如何受多种因素影响，每种养护方法都有其适用性。选择养护措施时，需熟悉各种养护措施的适用性及影响养护效果的因素，并根据路况、交通量等选择适宜的养护措施。

1、导入期养护费用研究

待养护高速公路建成交付使用后就开始实施日常维修养护工作，即进入养护费用导入期。日常维修养护指高速公路经常性的日常性清理及日常巡查工作等；此阶段职责为清扫保洁，处理泛油、拥包、裂缝、松散，修补坑槽、沉陷、处理波浪、啃边等病害；具有经常性、琐碎性的特点，技术简单，规模小。施工作业以人工消耗为主，机械设备为辅。单位费用低但实施周期较长，是从公路建成交付使用一直延续到公路报废都要进行的养护工程，涵盖高速公路整个寿命周期。相对于公路整个寿命周期而言，日常维修养护费用的变化幅度较小，在一定程度上，可以认为日常维修养护费用是随着时间的推移呈直线上升的，分析养护工程全寿命周期时另作分析，以方便养护工程全寿命周期费用的计算。

2、导入过渡期养护费用研究

随着时间的推移，高速公路受周围环境的影响，路用性能会产生一定的变化，在路面为发生病害之前即采取预防性养护措施，即进入养护费用导入过渡期。美国战略公路研究计划的研究表明：在路面使用寿命周期内进行3～4次预防性养护，可延长路面使用寿命10～15年，节约养护费用45%～50%[5]，可见，适度提高研究预防性养护费用，对降低养护全寿命周期费用有重大意义。

3、成长期及成熟饱和期养护费用研究

此阶段的养护费用指的是大中修养护费用，工程特点技术复杂，规模较大，养护费用较高。

中修工程是以修复路面的功能性能和结构性能为主，主要使路面破损状况及功能性能得到恢复，对路面结构承载力没有明显改善，即中修年份的路面使用性能除结构承载力外均恢复至新修状态，其后路面使用性能变化趋势与原有路面基本一致；大修主要以恢复路面结构承载力为目标，将使路面使用性能全部得以恢复，即大修年份的路面使用性能全部恢复至新修状态，其后路面使用性能变化趋势也与原有路面基本一致。

4、衰退期费用研究

衰退期的费用即为路面残值，是指路面寿命分析期末，还可继续承受车辆荷载作用的剩余寿命所具有的价值，大多采用路面残值模型来表示衰退期费用。

3 结束语

本文基于全寿命周期的高速公路养护工程进行了分类，并建立了基于全寿命周期的养护费用框架。主要内容包括：

1、统计现有养护工程分类情况，结合全寿命周期特点，对高速公路养护工程进行分类，主要涵括日常性养护、预防性养护、大修养护及中修养护。

2、基于全寿命周期和养护工程特点，将养护工程全寿命周期划分为导入期（IP）、导入过渡期（ITP）、成长期（GP）、成熟饱和期（MP）、衰退期（DP）五个阶段，并建立了养护全寿命周期费用框架图，并各阶段费用进行研究。

本文相关内容只是前期的框架研究，后续在调研的基础上将进一步进行相关高速公路路段的实证分析。

参考文献：

[1] 强青军. 基于全寿命周期的政府投资项目投资控制与监管模式研究[D]. 西安建筑科技大学, 2011.

[2] 张玲. 基于全寿命周期成本的公路路面设计造价管理研究[D]. 长沙理工大学, 2009.

[3] 曹明兰,黄侨,任远. 混凝土桥面维修决策中的全寿命成本分析法[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2007,39(10):1621-1624.

[4] 高速公路养护管理编委会. 高速公路养护管理[M]. 北京:人民交通出版社, 2001.

[5] 徐培华. 高等级公路路基路面养护技术[M]. 北京:人民交通出版社出版, 2003.

作者简介：操川（1976.2），男（汉族），籍贯安徽，长安大学毕业，工程师，多年来一直从事高速公路养护管理工作，具有较高的业务素质及丰富的高速公路养护管理经验。