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中国道路管养新模式的研究

交通运输部按照“行业急需、世界一流”的总体要求,发展“四个交通”、提升产业技术创新能力为目标,以解决制约行业发展的共性关键技术为重点,进一步完善产学研协同创新体制机制,认定由中交第一公路勘察设计研究院有限公司承担“公路绿色、智能养护技术协同创新平台”。该平台主要由陕西、贵州、山东、深圳、湖北、浙江、福建、云南、安徽等多家国内知名路桥建设、管理公司、多所科研院所以及部分领航养护民营企业组成,平台有责任、有义务将国内道路养护资源进行整合,对国内外道路养护模式进行深入探讨,在道路建设向养护转型的关键时期,就道路养护新材料、新技术、新工艺、新装备进行深入研究,从而提出一种适合于中国道路管养现状、顺应未来发展趋势的养护新模式。

 

只有这样,才能通过树立“好路优先养护”的预养护理念,真正实现道路资产的保值、增值。

 

国内外道路养护现状及中国市场前景

 

国外道路养护现状

 

国外高速公路起步较早,经过数十年的发展和积累,其养护模式、技术、理念都比较先进。美国高速公路由联邦政府进行宏观管理,日常养护工程由州公路管理部门自行管理或由专业养护承包商完成,而专项养护工程则委托专业养护公司来完成。德国高速公路中除最高级别高速公路的翻新、大修工程公开招投标之外,其他养护工程均由联邦公路管理机构完成。英国干线公路的养护施工、检测评定均采用公开招标、邀请招标、指定承包的形式由专业承包商承担。日本的公路日常保养主要由公路管理机构自行养护或委托社会企业实施,而维修工程则全部市场化。瑞典于1992年以后将国家公路局成立的所有养护公司进行市场化运作,进行常规养护、阶段性养护的招投标。而西班牙全国公路网是以马德里为中心的放射形,其中75%的公路采用市场化养护。英国的运输部主要负责高速公路、干线公路及主要公路的管养,而其他公路则均由地方政府来养护。各级管养部门只负责养护计划制定、养护公司招投标等工作,而没有自己的养护公司,具体的养护工程均由专业承包商承担。

 

因此,从道路管理、养护模式的发展来看,国外道路管理大多由政府机构来负责,而实施具体养护工程的专业化工作基本上交由专业化养护承包商来承担,实现了真正意义上的管养分离。

 

我国道路管养现状

 

(1)多年来,我国道路养护管理部门以及养护承包商都将“畅、洁、绿、美、安”作为五位一体的道路管养最高行为准则,而没有回到向道路要效益的轨道上来。对于中国的不同类型道路应该采用不同的管养模式和管养理念,比如对于路网的养护,应以社会公益产品的形式向纳税人提供服务。而大多数依靠国家贷款修建的高速公路则在追求社会效益的同时,也要追求经济效益,也就是说要在道路运营中寻求经济效益与社会效益的平衡。

 

(2)从路、桥、隧养护规范的全局来看,标准体系比较完备,但实际上只注重了路桥隧的检测、评定,而在养护决策、养护技术、定额、设计、道路绩效考评方面缺少可操作性,最终导致养护市场的粗放、混乱经营,以至于鱼目混珠。

 

(3)目前的养护行为大多发生在裂缝、坑槽、车辙等显性病害出现后,并且主要以“计量支付”的形式进行专项维修。尽管,在各种设计、施工、养护技术规范中近300次提到预养护的理念,但实际上到目前仍停留在预养护理念的炒作阶段,而缺乏真正的可实施的预防性养护技术措施。

 

(4)我国多数地区道路养护均采用管理公司一把抓的形式,即从日常养护、中修专项工程、大修工程的设计、施工、评定都是由管理公司进行一手操作,既当运动员,又当裁判员,这将导致养护积极性、创造性不足。另外,对于一条高速公路的管理公司来说,为一条高速公路而配备足额的养护设备、人员,难以保证其利用率,造成极大的浪费。

 

(5)对于广东、上海等东南沿海经济发达地区以及江苏、山东、河南、安徽等高速公路建设水平较高的内陆地区,目前开始采用“日常养护总承包+专项工程计量支付”相结合的管养模式,从形式上来看已经前进了一大步。但是,从养护模式本质上来看,没有发生质的变化。因为,在道路养护的整个链条上,日常养护不论从资金投入、技术含量方面,还是从养护重要性方面都占较小的比例,而更多的资金仍然投入到专项工程方面。

 

(6)在目前的管养体系中,业主仍然更多扮演的是指挥者、管理者、设计师的角色,而承包商只将某一专项工程作为交付业主的养护“作业”,缺乏对道路的长期管养规划。

 

这将在养护企业中形成大包大干吃饱饭、精修细养饿死人的不良竞争局面。而对于管理部门来说,钱花了,路坏了。更可怕的是钱没少花,路没养好。最终,在道路养护行业,将出现修着烂的、坏好的,看着好的、等烂的养护思想。

 

只有业主将其定位为服务于管养、承包商将管养工程视为向业主、道路用户输出的产品,道路管养才能走上正常轨道。

 

道路管养前景

 

截至2013年底,我国高速公路通车里程已达10.44×104km,自2001年以来平均每年以7575km的速度在增加。其中桥梁总长度达3977.80万延m,隧道总长度达960.56万延m。自2009年以来,尽管高速公路建设投资逐年仍在增长,但增长率趋于下降。

 

由此可见:我国高速公路建设步伐正在逐渐放缓,将近6万多km高速公路进入大修期。如果按照零公里通车就进行预养护,那么就可以认为到2014年底,将近11km高速公路进入养护期。这将吸引、迫使大量的建设队伍、建设资源涌入道路养护市场,应该说养护市场前景广阔,但竞争将更为激烈。

 

因此,下面将通过对道路综合养护总承包模式(HCMC模式)与传统管养模式的对比,就HCMC管养新模式的架构、组成、特点进行详细分析。

 

HCMC模式架构组成

 

HCMC模式系指道路专业养护承包商与业主以签订中、长期总承包管养合同为养护行为合作基础,业主在合理养护资金范围内委托专业养护承包商对道路、桥涵、隧道(简称“道路”)等综合路产进行检测评价、养护设计、养护工程实施等进行科学、全面、经济、全程地总承包养护,而养护承包商始终为业主及道路用户提供满足承包合同中道路绩效考核标准的道路管养新模式。当然,该模式不完全等同于世界银行组织提出且在20世纪90年代的拉美、

北美洲、澳大利亚等国家广泛采用的“基于路况绩效的管理模式”。

 

HCMC模式基本架构

 

HCMC模式主要基于道路舒适性、安全性、耐久性、可持续性的不同管养需求进行了功能性、结构性、环境友好型设计。否则,将导致道路的功能性病害、结构性病害及破坏自然等不可逆灾害。因此,为了满足这些需求,HCMC模式将主要以防水抗滑、补强、再生为养护技术主线。

 

HCMC模式由养护评价决策子系统与养护工程技术子系统组成,前者主要以沥青混凝土路面透水性检测、水泥混凝土路面结构连续性检测、桥隧可视化检测等有效检测数据与建设、养护、环境、交通等传承数据组成的道路大数据为基础,确保HCMC模式言之有据;而后者则由道路、桥梁、隧道预防性养护技术、抢救性养护技术为基础,从而为HCMC模式提供行之有效的技术措施。

 

养护工程技术子系统

 

道路养护技术

 

道路养护技术包括路基、路面的养护,内容如下。

 

(1)高边坡、高路堤、高挡墙加固技术。

 

(2)沥青铺装层(含路面、桥面、隧道道面)养护技术:主要有薄层罩面技术(如微表处、热沥青混凝土罩面、超薄罩面Nova-chip、精细抗滑保护层、微罩面技术等)、封层技术(雾封层、沥再生、魁封CAP)、铣刨加铺罩面、再生(热、冷、温)技术、车辙修复(如微表处填充车辙、铣刨填补热沥青混凝土)、注浆技术(地聚物、高聚物、水泥等)、坑槽修补(热沥青混凝土、微波辅助、冷料冷补、有机水硬性复合处治)

 

(3)水泥混凝土铺装层养护技术(含路面、桥面、隧道道面):主要有注浆技术(地聚物、高聚物、水泥等)、加铺罩面(微表处罩面、热沥青混凝土、Novachip)、碎石化后加铺热沥青混凝土等。

 

桥梁养护技术

 

桥梁养护技术主要包括如下各类桥梁结构加固、维修等技术。

 

(1)混凝土梁加固技术:桥面板加固;裂缝灌胶;黏贴钢板、碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等;绞缝、横隔梁湿接缝处治;体外预应力、增大截面;改变结构体系。(2)拱桥加固技术:增大截面;增设构件;钢构件焊接、栓结、黏结等。(3)斜拉桥、悬索桥、钢-混凝土拱桥加固技术:斜拉索、主梁、主缆、加劲梁、吊索、吊杆、系杆。(4)混凝土表面缺陷、微裂缝处治技术:水泥砂浆、黏结胶涂抹、喷射水泥砂浆等。(5)桥梁支座、伸缩缝更换、盖梁接长或加宽、墩台身套箍等。(6)桥头跳车处治技术:铣刨填补热沥青混凝土、非铣刨有机水硬材料直接填补处治。

 

隧道养护技术

 

隧道养护主要针对隧道洞口、洞门、吊顶、检修道、排水、内装存在的病害进行养护、维修,主要包括:衬砌注浆、增设防护网、喷射混凝土加固、排水防水、锚杆加固、套拱加固、绝热层、滑坡防治、围岩加固、灌浆锚固、增设仰拱、更换衬砌。

 

HCMC模式实施流程、分类及其特点

 

HCMC模式实施流程

 

HCMC模式实施主要步骤如下。(1)在对道路大数据调研基础上,确定道路养护的敏感性因素,并建立道路性能衰变与敏感性因素的模型及养护费用变化模型。(2)对养护路段进行承包前的综合风险评估,并对现有病害、潜在病害深度了解、科学分析,以便对总承包标底进行科学的测算。(3)综合养护总承包商与业主签订综合养护总承包合同,其中涵盖承包年限、标底、道路养护绩效考核标准、养护费用支付方式等关键条款。(4)确定不同时间在承包路段上不同位置实施能够满足道路绩效考核标准的养护技术措施。HCMC模式是一种对业主、承包商双赢的模式,既保证了业主道路绩效最优化,又保证了承包商收益的合理化。

 

HCMC模式分类

 

根据养护资金筹措来源的不同,可将HCMC模式分为业主分期支付承包商总承包和承包商垫付养护资金两种形式,后者也称为BT养护总承包模式。

 

BT养护总承包模式在缓减养护资金压力、整合养护资源、推广新技术方面有着显著优势,特别对于西部欠发达地区更为适合。

 

HCMC模式技术特点

 

(1)以道路大数据为基础。

 

道路大数据系指在道路立体网络中形成且能够反映道路影响因素与道路管养绩效之间相互联系、相互影响、相互促进且富有生命力的海量数据库。其中,一条道路的形成可分解为立体网络,即包括道路(含桥涵、隧道)技术、经济、管理横向3部分,规划、设计、建设、运营、养护纵向5阶段以及天、人、车、路竖向4层次。

 

另外,道路大数据因具有体量大、类型多、处理速度快、价值密度低等特点,大数据的调研和分析将对HCMC模式的推广、实施起到制胜的作用。

 

(2)以道路材料性能衰变为规律。

 

随着道路路龄的增长,在环境、交通荷载共同作用下道路材料性能将发生不同程度的衰变,材料的储备系数(即在役性能与原有性能之比)也随之减小,最终导致道路可靠性水平的下降。

 

(3)以科学检测决策为依据。

 

科学检测是HCMC有效实施的基础,比如沥青混凝土路面透水性HDS检测技术、水泥混凝土路面结构连续性CSE(声效-GBR)检测技术、GPR隧道衬砌检测技术、路面FWD检测技术、快速可视化桥梁检测技术及高边坡、高路堤、高挡墙可视化监控技术等都将确保HCMC养护方案言之有据,否则养护方案的实施都将成为无源之水。

 

(4)以合理的道路管养绩效为目标。

 

首先,路桥隧一般性质(含路面宽度、坑槽、修补、裂缝、清洁度、粗糙度、弯沉、车辙、磨损、啃边、路堤坡度、绿化、桥面铺装、隧道道面铺装;结构物、排水设施;道路安全信号);其次,路面、桥面、道面的粗糙度;最后,道路、桥梁结构承载力。当然,还应该包含道路用户对道路的需求。

 

当然,对于综合养护总承包来说,业主、承包商、第三方联合科学的道路管养绩效考核标准至关重要。

 

(5)以实时预防性养护为保证。

 

目前的养护模式更多的是发生显性病害之后才进行的抢救性养护,而预防性养护的实施仅仅停留在理念炒作阶段。尽管在各种设计、施工、养护及技术评定规范中“预防性养护”概念频繁出现300多次,但在实际养护中很难真正实施。

 

HCMC模式的总承包内涵不但体现在养护项目涵盖道桥隧方面,更重要的是将预防性养护真正落到实处,坚持养护时间前置、预养护措施为主、隐性病害处治优先的原则。

 

(6)由计量支付收入向养护产品输出转变。

 

目前传统的养护模式以计量支付收入为主,在专项工程前工程量及利润空间已定,承包商只要完成中标工程量,就可以通过计量支付来获得利润,承包商通过优化工序、节约工、料、机及变更工程量来获得利益最大化。

 

HCMC模式则有着本质的变化,承包商将道路养护视为养护产品的输出,也就是在总承包前标的已知,但工程量及利润空间均未知,承包商只有达到合同中要求的道路管养绩效考核标准,才能获得应得的利润,承包商通过先进、前置的检测、养护技术来获得利益最大化。

 

由此可见,HCMC模式是养护理念的革命性的改变,承包商的养护利润真正由市场来决定。

 

HCMC模式与传统管养模式比较

 

传统管养模式优缺点

 

随着道路运营时间的增加,业主道路管养绩效下降的同时,其公路经济效益也在亏损。通过对国内多条高速公路调研发现,各省、自治区高速公路管理模式大同小异,一个省基本上有1~3个高速公路管理机构(各省交投集团、高速公路管理公司、省公路局),每个机构分别管辖省内若干条()高速公路。每个管理机构所属的高速公路中经营状况大致分为3种:盈利里程约占20%,盈亏平衡里程约占30%,亏损里程约占50%,盈利道路多难以维持亏损道路的运营,导致无法偿还新建高速公路贷款本金,而多数只能偿还利息而已。

 

导致道路管养亏损的主要原因如下。

 

(1)管养体制:目前高速公路运营除极少数采用BOT(国有控股BOT、经营性公路内资BOT、外资BOT)、转让公路经营权TOT模式外,大多数都由政府主导企业进行管理,强调的更多是政治效益、社会效益,而没有把经济效益作为业主的主要绩效考核。

 

(2)养护实施标准:目前业主主要坚持“隐性病害不养、显性病害小养、大中修至上”的养护原则,这与管理领导、技术人员的频繁更换有关,导致养护行为的短期化、领导化、政绩化。另外,大量的养护资金投入到了专项工程,而每年专项工程的中标单位有很大的不确定性,也导致养护没有计划性、传承性、延续性。尤其,目前各地区普遍采用了低价中标的方法,这将使得承包商利润空间少之又少,养护质量也就难以保证。

 

(3)养护市场封闭、地区保护:多数省份的养护市场准入都区域化,从养护资质等招投标要求方面都没有体现真正的市场化,对一些在全国具有显著影响力、专业化程度极高的养护企业很不公平。最终导致养护市场上养护企业良莠不齐、鱼目混珠。

 

当然,传统管养模式因为采用了单价计量方式,养护经费的预算更为准确。

 

HCMC模式优缺点

 

与传统管养模式相比,HCMC模式则不同,具有如下几方面优势。

 

(1)业主管理省时:在HCMC模式中,业主委托一家总承包商对道路进行全方位养护(自然灾害等不可预见性病害可能要在合同中另外约束),业主对养护路段的管理将更加高效。

 

(2)业主管理省事:业主在道路管养绩效考核评价、养护工程管理等方面只需依据总承包合同对总承包商进行管理即可,不需要面对诸多专项工程承包商。

 

(3)业主管理省钱:HCMC模式重在预防性养护,总承包商在确保优质道路管养绩效的前提下,坚持早投入、勤投入、少投入的原则,尽量少发生中修罩面工程,延缓大修期。

 

(4)承包商管养计划系统化:HCMC模式中只有一个总承包商,养护周期较长,这就允许承包商对养护路段进行全面、长期、综合的养护规划,更有利于养护新技术、新材料、新工艺、新装备的使用。

 

不过,由于我国不同地区、不同道路的新建质量差别较大,在HCMC模式下较长的养护周期内,难以准确预测道路发生的病害类型和程度,导致养护总承包合同标的的不确定性。

 

不同管养模式实体工程效益评价

 

G-A采用了HCMC模式,G-BG-C采用传统养护模式。4年内,传统模式坑槽数量较HCMC模式下增加2~10倍,而养护总费用高出10%~90%

 

结语

 

目前传统的养护模式已经不适应快速增长的高速公路养护需求,通过研究发现:

 

(1)综合养护总承包模式是我国高速公路未来管养的必然选择,将实现业主和承包商的双赢;(2)基于云计算的大数据采集、分析、应用将是综合养护总承包模式的科学基础;(3)综合养护总承包模式中由计量支付向养护产品输出的转变将是养护理念的革命性变革;(4)先进的病害识别、检测技术是综合养护总承包模式的保障。



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