構建鋪面施工平坦度獎金機制之研究

A Study on the Incentive Schemes of Pavement Smoothness

陳一昌(I-Chang Chen)

指導教授 ： 周家蓓

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/博士(2008年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2008.02396

摘要

依據交通部統計處之「93年民眾對交通部施政措施滿意度調查」分析顯示，高速公路路面品質被民眾認為係影響高速公路服務品質之最重要項目。由於用路人對公路品質最直覺之感受是行車時之舒適性與否，而隨著國人對於車輛行進中平穩與舒適性要求之提升，公路的平坦度已成為道路主管機關維護道路設施之完整、提高行車品質與駕駛安全的重要關鍵之一。
國內公路主管單位對於鋪面管理系統中之鋪面現況評估作業，目前仍著重在鋪面工程師所關注對鋪面之承重能力所進行之結構適性 (structural adequacy) 評估；反之屬於用路人感受較深而涉及行車舒適的路面行駛能力之功能性 (functional behavior) 評估的服務能力指標較不重視；主要原因在於現今的養護經費編列與核可原則仍著重在「損壞最嚴重者優先修護」(Worst First)的觀念，此係由於鋪面表面所顯示之損壞情況較容易為一般民眾所了解，也常為輿論所批判，因此相關經費預算也較容易爭取編列。
由AASHO Road Test結果顯示有95%的鋪面服務能力係由道路表面輪廓的平坦度所貢獻，因此在有限的經費情況下，如果能在鋪面新工或是養護加鋪工程時，藉由獎金制度的誘因，鼓勵承商完成較規範所訂定驗收門檻值更高平坦度品質之鋪面時，將有助於後續養護經費的節省，使鋪面之生命週期成本(Life Cycle Cost, LCC)得以減少，整體社會成本因而最佳化。考量鋪面平坦度對私部門之用路人使用成本(如車輛維修、旅行時間延滯等)，以及公部門之鋪面維護施工成本等之影響，如何提供足夠之誘因，以改進新完工道路之平坦度，是本研究主要之課題。
本論文自糙度及平坦度之定義、物理性質及與用路人服務品質之關係進行探討，以確認平坦度對公私部門成本之重要性。而在政府年度預算日益緊縮情況下，探討國外日益盛行之鋪面保育(pavement preservation)策略與資產管理(asset management)制度，並就國外平坦度獎金之誘因機制與成效進行探討；研究過程中，對國內主要的國、省道主管單位的高速公路局及公路總局之鋪面工程司進行平坦度獎金之問卷調查，同時亦對全省主要的瀝青工廠與鋪面營造廠進行類似之意見調查，以兼顧公、私部門意見之整合。同時藉由平坦度獎金模式之探討，推估國內合理的平坦度獎金額度。
鋪面之初始平坦度是鋪面系統之經濟性與服務成效等具體表現之主要因素；初始鋪面愈平坦，可以服務行旅大眾之時間或壽年將愈久。Ksaibati等人在1998年對美國佛羅里達州柔性鋪面之研究中，已證明初始糙度值低於100 in/mi(1.59 m/km)路段，其平坦度值雖會隨著時間而變差，但是到100 in/mi後，發展趨勢則幾乎平緩。Smith於1997年的研究亦指出此現象對柔性與剛性鋪面均適用，二項研究均顯示初始平坦度的重要性。
平坦的鋪面具有下述的特性：(1)車輛對鋪面產生較低之動態載重衝擊(2)可以保持更長期的平坦性。由於鋪面之平坦性與時間有如下之線性關係：St=a0+a1*Si+a2*t，而Perera & Kohn研究結果a1≒1，由於a1無折減效應，因此可確定初始平坦度Si對t時間後之St有極大的影響。(3)可提供較長時間之服務壽年(4)可減少油耗與車輛維修成本
國內高速公路鋪面之平坦度，在93年與94年量測時，北區約有95%路段之IRI值達到2.7m/km上，與美國1993年所設定於2008年國道系統有93%路段之平坦度之目標值相同，但僅有55%達到其後續於2006年修正之1.5m/km標準，因此仍有極大之改進空間。
依據本研究所進行之問卷調查，公、私部門人員對平坦度獎金之主要觀點為：
(1)對於可以延長鋪面服務性之養護作業項目，公私部門均認為：抗滑度之改善最為重要，至於平坦度之改善在公、私部門均列為第三位，重視程度尚高。(2)公部門之調查雖有六成表示並未提供任何鼓勵承包商改善施工品質之措施，但是私部門之調查卻是顯示私人企業之業主較公部門業主更少提供獎勵機制。(3)以發包工程費10%左右之獎金額度，對公私部門而言應屬有一定共識，惟私部門對30%之獎金額度要求，亦值得重視。(4)罰金(disincentives)部份，公私部門較有共識之額度亦在工程費之10%左右，
經調查高速公路局與公路總局所統計近10年(民國86~95年)來新工與養護經費之分配情形，顯示高速公路局在此一期間，鋪面工程分配在新工工程部分，約佔15%(最低為90年之4.9%，最高為89年之25.1%)；分配在養護工程部份，約佔85%(最低為89年之74.9%，最高為90年之95.1%)。公路總局在此一10年間，分配於鋪面新工工程方面之經費平均約佔32.2%(以91年之13.4%最低，以95年之48.3%最高)，分配於養護工程部分之經費，平均約佔67.8%(以95年之51.7%最低，以91年之86.6%最高)。二局均以鋪面養護預算為主要經費項目，包含例行性養護、預防性養護及大型整修，顯示二局均以大型整修所支應之經費佔鋪面養護作業之最大部分。由於公路之新闢係在公路容量不足時之主要措施，高速公路局於89與91年間曾進行拓建作業，93年後相關拓寬作業更持續增加中；而公路總局在此10年間都有拓建之需求。由於公路總局轄管之路網遼闊，因此所執行之鋪面工程經費亦較高速公路局高出甚多，高速公路局之大型整修經費仍有逐年上昇之趨勢，而預防性養護作業之比例偏低，顯示該局仍以刨除重鋪之方式為主進行鋪面之養護。公路總局之大型整建作業以93年為高峰後，養護新工亦以93年為高峰，養護維修則於91年達到高峰後已有下降之趨勢，若非係因預算不足之原因時，顯示鋪面養護系統之運作似以發揮一定之成效。
台灣地區之氣候條件，與美國的濕-非凍區(wet-no freeze)相近，因此其依據長期觀測結果之研究報告，可作為國內公路主管部門改善之參考。由於該區影響糙度發展之參數，如：路基與底層內的細粒料含量、路基之含水量與塑性指數、每年氣溫超過攝氏32度之日數等五項變數等，均會造成鋪面平坦度值之增加，因此可作為後續選擇台灣地區適用之鋪面平坦度預測模式之參考。此外，公路管理機構於鋪面設計與施工時，亦宜就前述各項會增加糙度發展之參數妥予控制，以有效維持鋪面較長期之平坦度。
經由選擇Applied Research Association(ARA)公司於2001年2月提送TRB之NCHRP鋪面設計研究報告中所提出之平坦度值預測模式、Perera & Kohn於2001年就瀝青混凝土面層與級配料底層及穩定處理底層所組成之鋪面結構，所提出之瀝青新工與加鋪工程之平坦度預測模式、以及環境區域為濕-未結凍區與台灣相同之密西西比州公路局於2000年提出之預測模式三者加以比較結果，本研究採用ARA模式與Perera & Kohn用於新工鋪面平坦度之預測，並採用Perera & Kohn模式於加鋪鋪面之預測。
經推估結果，發現由初始平坦度(IRI0)所推估之平坦度發展趨勢，確可用以與依據高速公路已累計多年之養護作業慣例予以結合；由啟動養護養護機制門檻值(IRI=3.0m/km)回推公路主管部門因為鋪面完工通車時之初始平坦度所可以延後或提前養護作業之時間，來決定養護獎金或是罰金之額度，已有相當之可用性。
依據推估結果本研究建議高速公路鋪面之新工與養護作業平坦度允收門檻值為IRI值2.0 m/km，改正區IRI為3.0 m/km；懲罰區分別均為高於3.0m/km並小於3.5m/km時，獎勵區為小於2.0m/km，拒絕區則為IRI值大於3.5m/km時。平坦度獎金額度，建議以發包鋪面工程費之10%為基本原則並以20%為上限，或參酌所需誘因強度及法令規定，依劇本論文所推導之迴歸式計算可以提高之額度；至於平坦度獎金之來源則是在公務機關(如公路總局)各標案預算書內「其他費用」項下編列，或是由附屬單位(如高速公路局)之「國道建設管理基金」所支應之公路維護工程費之發包工程費或業務費中提撥。

關鍵字

鋪面平坦度 ； 獎金機制 ； 平坦度發展趨勢 ； 獎懲額度

並列摘要

According to a 2004’s survey to the populace by MOTC, pavement quality was found the most important issue that influence the service quality of freeway to the roadway users. While the riding comfort was acknowledged directly as an index of pavement quality to the public, pavement smoothness become one of the key element considered by the highway authorities to improve traffic safety and service quality.
The highway authorities evaluated pavement structural adequacy more often than pavement functional behavior in the pavement management system. It was because the distress of pavement showed obviously over the roadway will impress the public more effectively than smoothness. A “worst first” consideration to the pavement engineers still control the maintenance operation issues, because it’s easier to earn the needed budgets of maintenance.
AASHO Road Test shows there’s 95% effort came from the smoothness of roadway surface profile. Due to the limitation of governmental budget, if a bonus incentive scheme was offered in pavement bids to encourage contractors to accomplish a higher smooth standard than the specification requirement, it would benefit the highway authorities in saving of following maintenance operations. By reduction the Life-Cycle-Cost of pavement, an integrated social cost could be optimized. Considering the benefited cost-down effect of pavement smoothness to road user’s cost and governmental maintenance cost, this research try to find a possible incentive scheme to meet this goal.
By choosing suitable pavement smoothness prediction model and predict the freeway roughness development result with the available pavement datum, this research suggest the acceptance threshold of IRI value as 2.0 m/km, the correction threshold with IRI less than 3.0 m/km, the punishment threshold with IRI greater than 3.0 m/km and less than 3.5 m/km, the bonus threshold with IRI less than 2.0 m/km, and the rejection threshold with IRI greater than 3.5 m/km. The amount of bonus would be either less than 20% of pavement bid price basically or higher than that percentage according to the effectiveness of incentive desire, but should meet the governmental regulations. This bonus budget could be come from the “National Road’s Construction and Management Fund” of Expressway Bureau.

並列關鍵字

pavement smoothness ； incentive/disincentive scheme ； roughness

參考文獻

132. 李怡萱，「市區道路平坦度檢測標準及其於養護排序模式整合之應用」，碩士論文，台灣大學，台北，(2004)

20. Pavement Performance Evaluation

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