韋相云

摘要：文章通過分析廣西38段運營高速公路近年來的養(yǎng)護(hù)投入與效果、交通量情況、通行車輛類型變化情況等，探討高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時機(jī)的確定方法和不同養(yǎng)護(hù)時機(jī)的措施選擇，以期能夠增強高速公路運營決策者、養(yǎng)護(hù)部門的認(rèn)識，促進(jìn)高速公路養(yǎng)護(hù)工作由被動向主動轉(zhuǎn)變，由粗放向集約提升，由全面向精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化，使得預(yù)防性養(yǎng)護(hù)模式得以科學(xué)、合理、適時地推廣應(yīng)用到廣西高速公路瀝青路面的養(yǎng)護(hù)中，實現(xiàn)高速公路運營綜合效益最大化。

關(guān)鍵詞：高速公路;路面;預(yù)防性養(yǎng)護(hù);必要性;措施

中圖分類號：U491 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.011

文章編號：1673-4874（2019）08-0037-06

0引言

截至2017年底，廣西高速公路通車總里程突破5000km，達(dá)到5259km，其中瀝青路面道路占80%以上，屆時，高速公路網(wǎng)已覆蓋廣西所有地級市和89%的縣（市、區(qū)）級節(jié)點。

通過對廣西近五年38個高速公路路段3900km的232個節(jié)點斷面交通量變化、通行車型占比變化的統(tǒng)計、分析，發(fā)現(xiàn)各年度總體交通量、小客車交通量、貨車交通量增長的通車?yán)锍毯凸?jié)點數(shù)量均大于下滑的通車路段和節(jié)點數(shù)量。其中，小客車通行占比最低為28%、平均占比約57%，平均占比逐年增長;貨車通行占比最低為11%、平均占比約38%，平均占比各年保持在36%～39%;客車通行占比出現(xiàn)多個路段的零占比，并且平均占比在逐年大幅下降。由此分析得出，高速公路已成為社會公眾出行、社會貨物流通運輸?shù)闹匾ǖ?。高效的通行效率、舒適安全的路面行車環(huán)境不僅是高速公路運營主體追求的目標(biāo)和責(zé)任，也是眾多高速公路使用者的根本要求。

目前，廣西高速公路網(wǎng)日趨完善，高速公路建設(shè)由高速增長階段轉(zhuǎn)入持續(xù)平穩(wěn)增長階段，高速公路養(yǎng)護(hù)也隨之進(jìn)入由小規(guī)模向大規(guī)模及小投入向大投入、高投入轉(zhuǎn)化的時期，而高速公路運營主體尚處于還本付息雙高峰的發(fā)展階段。因此預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的時機(jī)和養(yǎng)護(hù)措施的合理選擇不僅對延緩路面破壞，保持或改善路面使用性能、延長路面使用壽命起到至關(guān)重要的作用，而且對于轉(zhuǎn)變高速公路運行主體或決策者的養(yǎng)護(hù)思維和觀念，提升養(yǎng)護(hù)意識，樹立科學(xué)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念也十分重要。在適當(dāng)?shù)臅r機(jī)采取科學(xué)的措施對相關(guān)路段進(jìn)行主動性、計劃性、合理性的養(yǎng)護(hù)，不僅能緩解養(yǎng)護(hù)資金不足的壓力，更能實現(xiàn)高速公路運營的社會綜合效益最大化：使用者滿意、政府主管部門認(rèn)可、運營者獲益。

1預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是降低運營成本、提高服務(wù)水平、增加運營收入的重要保障

由于高速公路建設(shè)具有投資大、回收期長、運營成本高、交通量增長緩慢、運營收入單一及增長不足的特性，因此以高速公路建設(shè)運營為主業(yè)的企業(yè)或主體，均處于高負(fù)債的經(jīng)營狀態(tài)，并且絕大多數(shù)高速公路運營企業(yè)或主體的資產(chǎn)負(fù)債率高達(dá)90%以上，較好的也僅能維持在70%～80%。過高的負(fù)債率不僅會降低高速公路運營企業(yè)的盈利水平，而且會影響其在銀行、金融機(jī)構(gòu)的授信和信用評級，導(dǎo)致其融資能力下降。尤其在運營收入不足的情況下，資金成本的不斷增加，授信的不足，會直接影響其對新項目的建設(shè)投入、運營項目養(yǎng)護(hù)投入以及技術(shù)創(chuàng)新投入，使企業(yè)生存和可持續(xù)發(fā)展面臨巨大的挑戰(zhàn)。因此，以高速公路建設(shè)運營為主業(yè)的企業(yè)或主體如何“養(yǎng)好路、保暢通、促增長（交通量）”是解決企業(yè)生存與發(fā)展的根本。

1.1養(yǎng)護(hù)費投入構(gòu)成及效果

通過對近五年廣西38段高速公路運營養(yǎng)護(hù)費用的投入構(gòu)成分析（見圖1）可知，五年中小修養(yǎng)護(hù)費約占養(yǎng)護(hù)費投入總額的34%，中修養(yǎng)護(hù)費約占養(yǎng)護(hù)費投入總額的57%，大修養(yǎng)護(hù)費約占養(yǎng)護(hù)費投入總額的9%;其中路面養(yǎng)護(hù)費約占養(yǎng)護(hù)費投入總額的60%。由圖2可知，小修養(yǎng)護(hù)費呈逐年增加趨勢，但2015年、2016年因分別有兩個路段由于實施交通管制的中修養(yǎng)護(hù)，造成交通量下滑，減少通行費收入達(dá)2億多元，未能全面實現(xiàn)運營養(yǎng)護(hù)的最佳費用效益目標(biāo)。

1.2不同養(yǎng)護(hù)模式對道路結(jié)構(gòu)功能、路面使用性能的影響

基于在養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)所檢測到的具有代表性的38段高速公路，8家單位25個養(yǎng)護(hù)部門，對近十年的養(yǎng)護(hù)后路面使用性能數(shù)據(jù)及路況變化情況進(jìn)行梳理，分析出不同養(yǎng)護(hù)觀念、不同養(yǎng)護(hù)模式下道路結(jié)構(gòu)功能、路面使用性能的衰變規(guī)律以及道路使用壽命變化規(guī)律（如圖3所示）。

從圖3可以看出，在高速公路瀝青路面的設(shè)計使用年限內(nèi)，一段質(zhì)量合格的路面，由于養(yǎng)護(hù)方式、時間、措施、技術(shù)的不同，對于防止道路出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞、修復(fù)路面性能損壞、延長道路運營期限產(chǎn)生不同的效果，從而直接關(guān)系到企業(yè)運營效益和養(yǎng)護(hù)費用的成本控制。分析結(jié)果表明：

（1）以“不壞不養(yǎng)、以修代養(yǎng)、重修輕養(yǎng)、不壞不修、壞路先修”的傳統(tǒng)觀念和養(yǎng)護(hù)模式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的路段，道路建成運營2～3年后，道路結(jié)構(gòu)性破壞、路面功能性損壞均出現(xiàn)加速變化。盡管投入養(yǎng)護(hù)資金，但是由于錯過最佳養(yǎng)護(hù)時期，導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)工程量加大、費用增加、周期延長，從而對交通量及道路的使用功能造成較大影響，使得小修節(jié)點提前約1年、中修節(jié)點提前約2年、大修節(jié)點提前約3年，養(yǎng)護(hù)費用比正常的養(yǎng)護(hù)投入高出1～2倍。由于道路出現(xiàn)不可逆的根本性結(jié)構(gòu)破壞，加上超載現(xiàn)象，道路的實際使用壽命將比設(shè)計使用壽命減少2～3年，因此多數(shù)企業(yè)無法在合理的運營年限內(nèi)實現(xiàn)回收投資這一最基本的經(jīng)營目標(biāo)。

（2）參照公路工程養(yǎng)護(hù)指南，根據(jù)道路運營的時間，按照日常3年小修、5年中修、10年大修的節(jié)奏進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的路段，道路結(jié)構(gòu)性破壞、路面功能性損壞的衰減趨勢一致，速度相當(dāng)，養(yǎng)護(hù)費用投入與預(yù)算相當(dāng)。中修節(jié)點時的投入大（見圖1）、維修范圍廣，路段的通行效率降低，使得車流量在養(yǎng)護(hù)期間急劇下滑，若養(yǎng)護(hù)時間過長將造成通行費收入的大幅度減少。路段的運營壽命在接近設(shè)計使用年限時難以實現(xiàn)可控養(yǎng)護(hù)成本投入下的持續(xù)順延，企業(yè)所預(yù)期的溢出運營收入目標(biāo)更難以保障。

（3）在路段建成通車運營之初根據(jù)路段交付的質(zhì)量評定、所處區(qū)域的氣候特征、初級交通量及通行車輛類型等情況，結(jié)合周邊已運營路段的運營養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，制定以符合預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)為原則的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案，并從養(yǎng)護(hù)技術(shù)庫中選擇符合運營路段路況特征的多個養(yǎng)護(hù)措施，根據(jù)實測觀察、經(jīng)驗判斷、專家評定等多維方式，進(jìn)行全面觀測、系統(tǒng)評價、效益分析之后，對不同的路面早期病害類型發(fā)生的時間、區(qū)域、嚴(yán)重程度進(jìn)行分析，并采取適合的處置方式、措施和技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，路面早期出現(xiàn)的裂縫、車轍、龜裂、沉陷、泛油、坑槽等質(zhì)量通病能得到及時處置，可有效控制道路路況由功能性病害向結(jié)構(gòu)性病害發(fā)展，道路結(jié)構(gòu)性破壞的衰減得到減緩，路面功能性損壞的衰減曲線也呈現(xiàn)鋸齒形的平緩下降趨勢。通過前期修復(fù)和降低路面的功能性損壞程度，可有效控制路面不良狀況的進(jìn)一步惡化，延緩路面破壞和結(jié)構(gòu)性損壞，延遲路面中修約2～3年、大修或重修約3～5年，延長路面的正常使用壽命約4～6年。養(yǎng)護(hù)投入較按正常節(jié)點養(yǎng)護(hù)的投入節(jié)約約10%～20%，對于交通量流失影響約在2%以下，幾乎未造成通行費減少，路面整體維護(hù)費用在生命周期中最低，可為企業(yè)實現(xiàn)“應(yīng)收每分不少、支出每分有效”以及“3年無小修、5年不中修、10年不大修”的運營目標(biāo)提供根本保障。

2預(yù)防性養(yǎng)護(hù)可有效降低廣西區(qū)域氣候特征對路面損壞的影響

廣西是全國降水量較多的地區(qū)之一，年降雨量在1000～2800mm之間，大部分地區(qū)年平均降水量為1200～2000mm，4～9月間降雨量占年降雨量的75%，雨季恰好與熱季重疊。而且常因季風(fēng)進(jìn)退失常造成降雨和氣溫變化大，水澇災(zāi)害出現(xiàn)頻率大。水是危害公路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要自然因素，水損害也是瀝青路面的主要破壞形式之一。

公路是完全暴露在自然環(huán)境中的工程，其路面更是直接遭受氣溫變化、雨雪侵害和車輛荷載作用的功能性結(jié)構(gòu)層。而瀝青路面又對氣溫變化、雨雪侵害和車輛荷載作用特別敏感。因此，瀝青道路建成通車前期，無論交通量的大小，行駛車輛類型如何，在氣溫、雨雪以及基層的應(yīng)變收縮的影響下，均會出現(xiàn)低溫開裂和反射性裂縫等路面縱橫向微裂縫。當(dāng)雨水從這些早期微裂縫滲入瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部時會使瀝青粘附性減小，加上廣西雨熱同季（雨季恰好與熱季重疊）的特點，使得滲入瀝青路面的水溫變高，更進(jìn)一步加劇了集料表面瀝青膜的剝離，削弱瀝青混凝土粘結(jié)力，再在行車荷載的反復(fù)作用下使水產(chǎn)生流動，產(chǎn)生動水壓力進(jìn)而使剝落的瀝青流失，被裹挾流動出瀝青路面內(nèi)部，造成路面松散、剝離、脫落、坑槽、基層破壞等病害。

對廣西近年新通車的一些高速公路瀝青路面的前期路況觀測發(fā)現(xiàn)，盡管通車初期道路日均斷面交通量僅有800～2000輛，其中貨車為97～1000輛，但路面出現(xiàn)早期微裂縫的現(xiàn)象卻十分普遍：沿海地區(qū)路段出現(xiàn)的范圍、裂縫寬度和長度最為突出，其次則為山區(qū)路段，微丘區(qū)路段相對最少。而對于在雨季到來前和貨車交通量增大前，未能及時發(fā)現(xiàn)和處置的早期微裂縫，隨著裂縫滲水量的不斷加大、夏季路面溫度升高、重車荷載的反復(fù)作用，單條裂縫就會很快發(fā)展為小塊網(wǎng)裂，開始出現(xiàn)白漿（唧漿），進(jìn)而使路面出現(xiàn)車轍、松散、坑槽等嚴(yán)重病害，有些甚至出現(xiàn)局部的結(jié)構(gòu)性破壞。這不僅使得養(yǎng)護(hù)費用成倍增加，維修面積不斷擴(kuò)大，而且在新通車道路路面的重新開槽處置、創(chuàng)銑罩面，給不了解水損害特性的公眾造成誤解，帶來諸多不必要的負(fù)面影響，從而損害高速公路運營主體的社會形象。

而預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的實施可有效應(yīng)對路面早期出現(xiàn)的病害，控制因區(qū)域氣候引起的功能性病害向結(jié)構(gòu)性病害發(fā)展，降低或阻斷道路的結(jié)構(gòu)性破壞，減少區(qū)域氣候?qū)β访娼Y(jié)構(gòu)的不良影響。

3預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是應(yīng)對交通量自發(fā)性變化和促進(jìn)路內(nèi)誘發(fā)增長的長效措施

交通量不僅是路面性能變化的主要影響因素，也是路面占用率的重要指標(biāo)，更是通行費收入的根本來源。因此，保持路面安全舒適的行車環(huán)境，提供全幅行車道最大通行空間，以確保運營路段良好的交通狀態(tài)，是維持和提高運營路段交通量的前提。

3.1交通量自發(fā)性變化

交通量自發(fā)性變化，是一種整體性的自然變化，受到國家和區(qū)域宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響，也反映民眾生活水平的變化以及出行方式的變化。通行車輛類型的變化，除了反映社會產(chǎn)業(yè)變化、區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、公眾生活方式改變之外，更反映了運營路段的路面作用荷載的變化、路面空間占用密度對路面性能結(jié)構(gòu)和車道有效通行率的影響。

通過對廣西近五年38個高速公路路段232個節(jié)點斷面交通量變化、通行車型占比變化的統(tǒng)計、分析，發(fā)現(xiàn)各年度總體交通量、小客車交通量、貨車交通量增長的通車?yán)锍毯凸?jié)點數(shù)量均大于下滑的通車?yán)锍毯凸?jié)點數(shù)量（如表1～3所示），反映了小客車是交通量增長的主要車型、貨車次之。客車交通量呈現(xiàn)逐年急劇下滑的趨勢，反映了客車受到高鐵開通、小汽車保有量的增長等外部因素的影響，改變了公眾的出行方式，高速公路的服務(wù)群體和對象也將發(fā)生根本性的改變（見表4）。

通過對廣西近五年38個高速公路路段232個節(jié)點斷面通行車型占比，以及同級占比幅度的通車?yán)锍涕L度等的統(tǒng)計、分析，發(fā)現(xiàn)小客車通行占比最低28%、平均占比約57%，平均占比逐年增長;貨車通行占比最低11%、平均占比約38%，平均占比各年保持在36%～39%;客車通行占比出現(xiàn)多個路段的零占比，并且平均占比在逐年大幅下降（見表5～7）。

3.2同區(qū)域路網(wǎng)內(nèi)各路段間交通量變化

同區(qū)域路網(wǎng)內(nèi)各路段交通量變化，是一種主動引導(dǎo)、吸引式的誘發(fā)增長，是高速公路運營主體在區(qū)域交通總量中的競爭力和運營實力的體現(xiàn)，是對所運營路段的管養(yǎng)技術(shù)水平和服務(wù)水平的體現(xiàn)。同時，路網(wǎng)內(nèi)的各運營路段間的交通量變化，既反映道路使用者從成本角度考量的行車經(jīng)濟(jì)路線選擇，更是對高速公路運營主體在所運營路段提供良好交通狀態(tài)的能力以及服務(wù)水平的認(rèn)可。

從表1～3的統(tǒng)計、分析可以看出，隨著河都路、桂來路、百靖路、靖那路、灌鳳路、來馬路、馬平路、柳武路、崇靖路、三柳路、岑水路、梧柳路等高速公路的建成通車，2016年通行效率要求高的小客車以及運輸成本高的貨車進(jìn)行不同程度的效率路線、經(jīng)濟(jì)路線的選擇，從而引起路網(wǎng)內(nèi)路段間交通量轉(zhuǎn)移、分化十分嚴(yán)重，出現(xiàn)多個路段和節(jié)點斷面交通量下滑，但部分路段交通量快速增長的情形。2017年路網(wǎng)內(nèi)交通量轉(zhuǎn)移、分化的嚴(yán)重程度減弱，但路網(wǎng)內(nèi)各路段之間的交通量依然出現(xiàn)此消彼長的內(nèi)部誘增、轉(zhuǎn)移的局面，使得運營主體的運營通行費收入發(fā)生不同程度的波動。

從交通量及通行車型變化情況的統(tǒng)計分析可知，廣西高速公路在當(dāng)前及今后一段時間，將主要成為小客車、貨車出行的主要交通線路，前者對高速公路路幅空間占用大，后者對高速公路路面荷載作用大。若未能選擇恰當(dāng)?shù)穆访骛B(yǎng)護(hù)模式，提供良好的交通通行環(huán)境，往往會造成高速公路大面積擁堵、長時間滯留以及路面超荷載疲勞破壞的重大病害等不利的運營情況的發(fā)生，引發(fā)社會的強烈反響，增加運營主體的管養(yǎng)成本，被動轉(zhuǎn)移管養(yǎng)路段交通量而降低通行費收入。因此，維修時間短、占用路面少，能確保最長的通車時間、最大的路面空間，提前防治路面病害。保持路面通行能力的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)模式，可以滿足道路使用者（駕駛員與旅客）對道路交通在快速、舒適、方便、經(jīng)濟(jì)和安全等方面保持良好的運營條件和狀態(tài)的要求，同時高速公路運營主體能夠為其提供良好甚至優(yōu)異的服務(wù)水平，滿足其出行效率和心理期望。

4預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時機(jī)的確定及措施的選擇

目前，國內(nèi)外對于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時機(jī)確定的理論方法研究較多，包括破壞指數(shù)法（DI）、路面功能失效時間法、路面受損評分法、效益費用評估法、生命周期評估法、路面老化指標(biāo)法、排序法、決策矩陣法、決策樹法、最佳費用效益法等。但大多數(shù)方法均選取單一或少數(shù)指標(biāo)作為分析、評價的基礎(chǔ)，而對于如何合理、科學(xué)地確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時機(jī)問題尚未提及，并且方法確定與預(yù)防措施選擇不能進(jìn)行良好的結(jié)合，往往出現(xiàn)時機(jī)選擇與措施的脫節(jié)，從而未能實現(xiàn)最佳的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果。

在實踐中，一般認(rèn)為基于工程經(jīng)濟(jì)的全壽命周期的費用一效益分析法是比較合理、適用的分析方法，但在確定具體路段的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時機(jī)和措施時，運營、管養(yǎng)單位或部門應(yīng)根據(jù)日常路況的檢測數(shù)據(jù)、外觀質(zhì)量變化、交通量變化、通行車型占比等情況，由專業(yè)管理人員進(jìn)行直觀分析。結(jié)合路段通車運營時間，采用費用一效益分析法從理論層面分析評估養(yǎng)護(hù)投資效益，結(jié)合養(yǎng)護(hù)方案的專家論證等一體多維的方式確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的時機(jī)和方式，可對不同的路面病害進(jìn)行快速決策、及時防治。

預(yù)防性的選擇是由時機(jī)決定的，而非是由措施所決定的。但時機(jī)與措施以及決策機(jī)制的同步融合，方可實現(xiàn)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的最佳效果和最大效益。由于不同的道路交通量，不同的區(qū)位氣候特征，不同的路面結(jié)構(gòu)組合，不同的道路通車時間，不同的養(yǎng)護(hù)管理經(jīng)驗和水平，不同的養(yǎng)護(hù)決策機(jī)制等因素，使得預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時機(jī)的確定、措施的選擇、決策的機(jī)制等均有所不同，不可一概而論。一般情況下，在道路未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞之前，路面功能性技術(shù)指標(biāo)還處于良好的狀況之下，只是出現(xiàn)可能造成功能性衰減的一些前期征兆病害時進(jìn)行干預(yù)性養(yǎng)護(hù)措施。表8是結(jié)合近年來在高速公路路面養(yǎng)護(hù)過程中，總結(jié)出來的不同預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時機(jī)一般所對應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施以及相對應(yīng)的養(yǎng)護(hù)決策機(jī)制。在實踐中，發(fā)現(xiàn)路面病害前期征兆時，應(yīng)采取前置性的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修措施，如裂縫填充、霧封層、微表處等，有效地彌補路面結(jié)構(gòu)層透水等多種功能性缺陷，使整個路面結(jié)構(gòu)得到合理維護(hù)。通過快速決策、及早處治、措施適當(dāng)，達(dá)到延緩路面損壞速度、延長路面養(yǎng)護(hù)周期、降低全壽命周期養(yǎng)護(hù)費用的養(yǎng)護(hù)目的，均取得良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益。

5結(jié)語

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是有效降低運營成本、提高服務(wù)水平和增加運營收入的重要保障。選擇適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)時機(jī)和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法不僅可以有效降低路面功能性結(jié)構(gòu)性的損壞，還能有效應(yīng)對區(qū)域氣候、交通量自發(fā)性變化對路面產(chǎn)生的不利影響。通過對預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法的分析，將費用一效益分析法與養(yǎng)護(hù)方案的專家論證等一體多維的方式相結(jié)合，合理確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的時機(jī)和方式，可對不同的路面病害進(jìn)行快速決策，及時防治，合理解決運營主體投資收益與公眾對快速安全出行要求不斷提高之間的矛盾，實現(xiàn)高速公路運營多主體間的雙贏、多贏。