基于全寿命周期成本的高速公路改扩建旧路护栏再利用评价技术

李政

（天津市道路桥梁管理处，天津300000）

1 引言

自20世纪80年代以来，我国的高速公路建设事业进展迅猛。如今，在总里程上，我国高速公路已跃居世界第一，超过美国。然而，早期受限于各种问题，所修建的高速公路多为4车道，实际交通量年均增长率远超规划立项时的预测值，使得原有高速公路服务水平及通行能力显著降低，原有的高速公路已经无法满足需求，高速公路原本具有的运量大、速度快的优势都已不能得到发挥，因此，对旧路的改扩建势在必行。

不同于新建，在旧路改扩建中，旧路原有的交通设施尚有一定的使用价值。在改扩建中对旧路资源加以利用可以节约资源，降低成本，同时，对环境保护也有着重大意义。目前，对于旧路资源的再利用主要集中在路面材料方面，并且已经取得了一定的成果，产生了丰厚的经济效益。但是，交通设施同样是高速公路的重要组成部分，目前，我国缺少对于旧路交通设施再利用的研究。对高速公路交通设施加以回收利用，可以降低旧路交通设施处理成本，同时，对具有再利用价值的交通设施进行回收维修后用于改扩建中，可以降低购买和安装新设施的成本，并取得良好的经济效益。目前，高速公路旧路设施再利用尚无规范，许多设施在改扩建时并未达到使用寿命甚至性能完好，但由于缺乏再利用标准或技术指导，直接进行了废弃处理，造成了极大的浪费；另一方面，也存在部分交通设施尚满足再利用的性能要求，但从全寿命周期成本考虑，后期的维护成本可能过高，若用于再利用中可能会得不偿失。因此，基于全寿命周期成本对高速公路旧路交通设施再利用进行评价显得尤为重要。

目前，我国高速公路上使用的护栏大多为波形梁护栏。本文对某高速公路沿线数个路段进行实地调查，对其现存护栏布置状况和使用性能进行评价，提出再利用方案，并介绍了再利用效果的评价验证方法。

2 高速公路护栏一般损坏状态分析

碰撞作为高速公路护栏最常见的破坏方式之一，往往会损坏的比较严重。碰撞会导致护栏板变形、护栏立柱以及地基土产生挤压力。在自然与气候的作用下，久而久之，护栏外观会产生锈蚀，焊缝及搭接处也会产生不同程度的损害。以高速公路实际调查情况看，护栏的主要损坏形态如下：

1）护栏板横向弯曲变形甚至断裂（见图1）；

2）护栏立柱因受力产生变形，严重的出现裂痕，且地基土产生破坏（见图2）；

3）护栏其他附属部件损坏；

4）护栏镀层脱落出现擦痕、露铁等现象，焊缝及搭接处产生破坏。

图1护栏板破坏

图2护栏立柱破坏

3 护栏损坏评价指标

3.1 护栏外观鉴定

根据JT/T 281—2001《高速公路波形梁钢护栏》【1】、JT/T 457—2007《公路三波形梁钢护栏》【2】、GB/T 18226—2015《高速公路交通工程钢构件防腐技术条件》【3】等相关规范规定，评价指标主要包括：（1）护栏各部件尺寸；（2）裂缝情况；（3）变形情况；（4）搭接和固定情况；（5）焊缝等。现场检测包括外观鉴定、实测项目、使用状况调查3大类。护栏外观鉴定如表1所示。

表1护栏外观鉴定

3.2 护栏的现场检测

采用物理检测和化学检测手段，对护栏进行现场检测，将得到的检测值与规范进行对比，分析出护栏目前状况是否满足要求。护栏现场检测项目如表2所示。

表2护栏实测项目表

3.3 护栏使用状况调查

对改扩建路段护栏使用年限、养护记录、事故记录、事故后处理方案等信息加以记录。养护情况良好或重大事故后已更换的护栏加5分，严重损害的减5分，较大事故的减2分，一般事故且进行了相应维护的计0分。结合外观评价、现场检测及使用状况调查的结果，综合计算权值，将护栏现场检查结果分为优、良、中、差4个等级。

4 护栏再利用全寿命周期经济性评价

根据全寿命周期成本分析理论，结合高速公路护栏再利用实际过程，旧路护栏再利用所需费用如图3所示。

图3护栏再利用过程费用

护栏再利用经济效益评价如下：

式中，LCC1为购买新护栏的总成本；LCC2为护栏重复利用的总成本；CD为设计成本；CC为建造成本；CM为养护成本；CR为修复成本。

式中的α为护栏再利用效益评价结果，当α＜0，则高速护栏再利用费用较新购护栏费用低，可以考虑再利用，否则，购买新护栏。

5 结语

本文从高速公路改扩建中护栏现状开始进行分析，结合护栏损坏状况调查、实测，给出了护栏再利用性能评价方法，最后基于全寿命周期成本分析，对护栏的再利用进行了经济评价。对今后的改扩建工程中护栏再利用具有一定的指导意义。