自2005年交通运输部正式立项开展“重载交通长寿命沥青路面关键技术研究”，至今已近20年。国内许多科研单位、大学先后开展长寿命路面工程验证和理论创新。针对当前现状，本文将围绕观念澄清、工程验证、理论创新三方面探讨我国长寿命路面技术研究过程中的一些问题，最后将针对当前遇到的主要难点和技术挑战予以说明。

当前，我国已建成世界规模体量最大的高速公路网，然而设计标准还比较低，高速公路沥青路面的设计寿命仅15年，与世界发达国家相比仍有较大差距，并不满足加快建设交通强国，实现高质量发展，以及实现“双碳”目标的国家战略要求。为此，在2019年的香山科学会议上，业内专家、学者达成共识，自主研发适用于我国公路建设需求的长寿命路面设计与建造技术体系，并分为两阶段实施，首先将我国高速公路沥青路面的使用寿命由15年提升至30年，然后再提升至50年。

回顾我国路面工程技术的发展历程，其是在学习吸收国外先进经验的基础上，结合我国实际情况，集成创新，形成了一套具有中国特色的路面工程设计与建造技术，指导并推动了以高速公路为代表的国家公路网建设，实现了从无到有，从少到多的跨越式发展。当前，研发长寿命路面技术正面临新形势，尽管国外长寿命路面技术的研发起步比我国早，但是仍未形成一套完整的技术体系，因此，在这一领域，我国正与世界先进国家形成“追赶、并跑”的竞争态势，这也为我国在该领域赶超、引领世界路面技术的发展创造了一个契机。

/ 观念澄清 /

研发长寿命路面技术，首先应明确长寿命路面的概念和标准。对此，国内外的认知基本上是一致的，即长寿命路面是无须结构性维修，仅须表面功能维护的路面，或者说，与现有的路面设计标准相比，长寿命路面的结构维修周期大幅度延长，如50年，其间仅需要较长时间的（如15-20年）、定期的养护罩面。由此，长寿命路面具有明确的双寿命标准，即结构安全寿命和路表使用功能寿命。

常说的路面寿命（如我国设计规范中的15年）一般是指结构安全寿命，路面使用功能寿命实际上是指养护罩面周期。“双寿命”概念、标准的提出，反映出长寿命路面技术是建养一体化的技术，长寿命路面也是需要正常养护的，只是这种养护仅限于表面层的功能性维修，且养护周期大幅度延长。从这个角度看，长寿命路面不存在预防性养护的概念，而是更强调养护罩面技术的耐久性。

同时，“双寿命”的提出也为路面工程实现“双碳”目标指明了技术路径。因为在一个相当长的使用期限内（50年或者100年），路面工程的结构性维修或深层次的路面大修、厚度较大的罩面，都是产生大量资源消耗和碳排放的环节，长寿命路面就是要消除这些环节或者大幅度减少这些环节，从而实现路面工程的碳中和。因此，长寿命路面也是真正意义上的绿色路面工程。

另外，对于“长寿命路面中的寿命到底是设计寿命还是实际使用寿命”这个问题，答案当然是实际使用寿命。因为，仅仅局限于设计寿命是没有意义的，任何一项路面工程的寿命都应该接受实际使用的检验，而不仅仅是“纸上谈兵”。评判一项路面技术是否符合长寿命要求，最直观的标准首先是对实体工程全寿命周期的验证。这种验证既包含设计因素，也包含施工因素，因为工程质量正是由这两方面决定的。脱离施工谈长寿命路面技术是没有意义的，长寿命路面技术是设计与施工一体化的技术。这里的设计与施工不仅指建设期，也包括为确保路表使用功能而开展的维修罩面。

再者，长寿命路面理论上应是面向所有等级公路的路面工程，既包括高速公路，也包括普通国省干线和农村公路；既包括极重、特重和重交通荷载的路面工程，也包括中等和轻交通的路面工程。目前主要是针对高速公路研发长寿命路面技术，因为鉴于我国目前的公路建设与养护情况，高速公路较为规范，能够实现设计与施工的一体化。今后随着我国公路建设与养护水平的整体提升，长寿命路面也将逐步拓展到所有的路面工程。

/ 工程验证 /

35年的高速公路建设历程，17.7万公里高速公路的建设经验，是我国自主研发长寿命沥青路面技术的宝贵基础。然而，由于我国高速公路的建设历史远远短于欧美国家，能够满足长寿命路面验证要求的实体工程或路段都很少，绝大多数工程由于技术或管理等方面的原因，都先后进行了大修或改建，已经失去了验证的意义。目前仅有个别工程的某一段保持着30年前的结构状态，这种情况并不利于我国长寿命路面技术的研究与发展。路面工程是以工程实践和科学实验为基础的应用技术，工程验证和理论研究的紧密结合，是路面技术研发的必要途径。然而需要明确的是，路面技术首先是从工程实践的经验中总结发展而来的，而不是首先从理论分析中推理得到的。因此，长寿命路面技术的发展也是从已有的路面工程实践中总结、发展而来的。尽管这些技术（包括设计技术和建造技术两方面）还不够完善，并不一定符合长寿命路面的技术要求，但是路面技术（也包括长寿命路面技术）的发展正是沿着实践验证、理论研发、再实践验证，这一螺旋上升的路径而进行的。

因此，研发我国长寿命路面技术包含着两个验证途径，一是系统总结我国既有高速公路使用状态，二是建设路面工程大科学平台，开展全寿命周期的试验验证。对于前者，当前交通运输部科技司倡导建设我国路基路面长期性能科学观测网，以便科学、系统采集我国不同地域路面工程的荷载、环境、使用性能和力学响应等方面的长期数据，充实我国路面工程的科学数据资源，既有利于客观总结评价我国在役公路的使用状态，又有利于夯实我国路面工程应用基础研究的基础，创新研发适用于我国国情的长寿命路面技术。对于后者，交通运输部公路科学研究院2015年已建成我国第一条足尺路面试验环道，开展以长寿命路面验证为目标的实体路面结构加速加载试验验证，目前已实现90 00万标准轴次的加载，相当于我国重载、特重交通30年至40年的等效荷载寿命，为我国长寿命路面技术的研发提供了可靠的第一阶段验证数据。

足尺试验环道验证与长期性能观测网建设，对于长寿命路面技术验证与研究来说，是相辅相成的两个方面，既是局部与全局的关系，也是“麻雀”与“大象”的关系。

开展足尺路面试验环道验证对于我国自主研发长寿命路面技术是必要的。一是全尺度的路面结构与实际工程是一致的，避免了结构效应对研究成果的干扰；二是按正常建设程序、工程管理和质量控制标准建设，研究成果对于实际工程具有可参照性；三是可以在较短时间内实现全寿命周期的等荷载寿命验证，如30年、50年或更长的寿命周期，弥补实体工程验证周期长的不足。

更主要的是，依托既有的观测能力和手段，可以实现高频度（一个月两次）的观测，采集不同路面结构多元服役性能和力学响应数据，以及荷载、环境数据，观测数据详实、系统，有利于更加客观认知不同路面结构长期服役性能的演化规律，为进一步揭示内在机理，建立长寿命路面设计理论体系奠定基础。

当然，足尺环道研究也存在自身的局限性，如地域的局限性、年周期性环境影响效应的验证不足等。对此，可通过建设长期性能科学观测网，开展更广泛的长期观测进行弥补。如果将足尺环道试验研究比作“解剖麻雀”，在相同的荷载、环境条件下，比较不同路面结构的长期使用性能优劣，揭示共性机理，研发基础理论与方法，那么，长期性能观测网的建设和观测就相当于“大象”，能够全面了解、系统把握我国不同地域、不同气候、不同公路、荷载等级条件下的路面使用状态，充实、修正环道试验研究的结论或认知。

/ 理论创新 /

积极开展实体工程和大型科学实验的验证，并不意味着忽视对路面工程基础理论的研究，恰恰相反，以工程实践和科学实验为基础，深化路面工程的应用基础理论研究，对于揭示路面长期服役性能的演化规律和内在机理，拓展局部验证经验，健全路面技术体系十分必要。

路面工程是由多种非均质、各向异性材料组成的层状复合结构体系，尽管结构形式简单，但是面对多样化的气候和地质条件，以及繁重、随机的交通荷载作用，路面工程表现出多元服役性能衰变现象。通过科学的设计方法、合理的建造技术，以及正确的养护对策，将这些性能衰变状态有效地控制在合理范围，使其满足长寿命的使用要求，是长寿命路面基础理论研究的目标。

尽管当前足尺环道试验尚未完成，但通过既有的观测数据，发现了诸多以往未曾关注，但客观存在的路面性能演化现象和规律，如“荷载-环境”耦合状态下的路面性能年周期性波动增长规律、路面性能长期演化过程中的“拐点”特征、路面结构力学响应的非线性规律，以及不同路面结构服役性能及其演化的差异性等。由此，对于正常施工状态下，不同结构形式沥青路面的长期性能演化规律有了更深刻的认知，从而也验证了既有沥青路面设计理论与方法的不足（包括图 一些国外设计方法），并为进一步开展长寿命沥青路面设计理论体系的研究，启迪了新的思路，提供了新的方向。

足尺环道试验研究现阶段得到两个主要的结论：一是基于我国已有的设计理论和方法，经过革新施工工艺和严格质量管理，可以将我国高速公路沥青路面的设计寿命提升至30年（相当于使用寿命）；二是面向长寿命路面的最终目标，50年或者更长时间，需要重构更为可靠的设计理论和方法。这两个结论似乎矛盾，但这恰恰反映出路面建造与设计之间辩证统一的关系。当前路面工程的建造技术领先于理论化的设计技术，设计理论和方法在工程实践的基础上逐步发展。

对于前者，在环道建设之初，系统总结了我国近30年（至2015年）高速公路建设的成功经验，提出了以结构设计功能化、材料设计均衡化、施工工艺均一化和质量控制过程化为特点的“四化”建造技术体系，这套体系经环道验证是成功的。尽管当初环道的设计寿命是15年，但仍可承受30年的荷载作用次数。对于后者，环道验证的结果恰恰说明原有设计理论和方法的不足，设计冗余度偏大，不同路面结构的服役性能演化机理不清，为了科学合理地设计长寿命沥青路面，需要对既有设计理论和方法进行反思、革新。

通过环道的试验验证，已证明正常沥青路面结构的疲劳损伤是“自上而下”压剪与“自下而上”弯拉的双向疲劳损伤，而不是传统设计方法中的弯拉疲劳，这正好与长寿命路面“双寿命”的技术标准相对应。同时，路面服役性能承受着“荷载-环境”的同时空耦合作用，演化规律表现为年周期性的波动增长趋势，而不是传统设计方法中单调增长的趋势。为此，需要建立服役性能抗力模型的新范式，开展沥青路面非线性力学体系的研究，提高设计模型的可靠性，满足长寿命路面的使用要求。

/ 面临挑战 /

长寿命路面技术研究是针对现有路面技术体系的革命，并不单纯是技术层面的问题，还涉及到我国当前路面工程管理、建养体系，以及规范体系等诸多环节理念上的变革。例如，我国现有高速公路的收费年限大约为25年左右，所以作为高速公路的管理运行方往往并不关心其使用寿命能否达到30年或者50年，并不利于我国长寿命路面技术的发展。又如，长寿命路面是建养一体化技术，科学合理的养护是必要的，但首先这些养护技术本身应是耐久、长寿命的，目前国内工程界普遍使用的短寿命的预防性养护技术并不符合长寿命路面发展的需求。再如，革新建造技术是我国现阶段实现长寿命路面第一阶段目标的必要条件，目前怎样革新建造技术也正是我国路面工程建设和养护过程中仍普遍存在的问题。如何有效解决这些问题，是我国长寿命路面技术发展面临的现实困难。

长寿命路面技术发展面临的挑战主要体现在长期系统的科学观测数据积累和以工程实践为基础的基础理论研究两方面。

客观来说，路面工程长期性能的科学数据积累一直是制约我国路面原创技术发展的主要瓶颈。尽管我国积累了丰富的工程建设、养护资料，但往往并不能开放共享，难以广泛地用于路面技术的研究。同时，这些数据仅仅是具体工程某一阶段状态的数据，并不能反映服役阶段具体的性能演化过程。

另外，历年公路状态的检测数据属于路面性能的普查性数据，不仅检测指标少，而且也仅仅反映路面的一般状态，并不能反映深层次的原因。基于这些数据开展路面长期性能演化规律、长寿命路面技术的研究，依据并不充分。

作为路面工程的科学观测数据，应具备“定空间、定维度、长时间尺度”的特点。所谓的“定空间”是指明确路面观测的具体位置，包括具体的桩号，以及观测点的平面位置。这主要是由于路面工程的变异性较大，同一路段、同一结构的不同位置，其观测数据本身存在一定差异，往往不具有可比性，不利于长期性能的系统观测。

“定维度”是指每次观测记录的路面性能数据，应具有三个维度的信息，除自身的性能维度外，还应明确相应的荷载维度和环境维度，也就是在记录服役性能状态的同时，还应准确记录相应位置的交通荷载和气候环境信息。

当前，足尺路面试验环道的观测数据和一部分试验路的观测数据符合“定空间、定维度”的记录要求，路基路面长期性能观测网19个试点观测点也是按该要求记录观测数据，但是，面向我国地域辽阔的公路网体系，这些观测数据还不

够。况且，面向长寿命路面技术的研发，这些观测数据的时间尺度不是几年、十几年，而是几十年，因此，建立我国长期性能科学观测网及其长期运行保障机制，落实人、财、物的保障措施，是确保长期性能科学观测持续、有效实施的关键环节。

另外，基础理论研究也是当前长寿命路面技术研发面临的另一个挑战。首先，深化路面工程的应用基础理论研究是健全长寿命路面技术体系不可或缺的重要组成部分，鉴于以往的经验教训，长寿命路面的基础理论研究应树立几个观念：实践观念、新时空观念和非线性观念。首先，基础理论研究不能脱离工程实践，基础理论研究的问题来自于工程实践和科学实验，脱离实践的基础研究是没有意义的。其次，路面服役性能演化过程中，“荷载-环境”的同时空耦合效应问题应引起充分重视，这不仅仅涉及到路面服役性能设计模型的重构问题，而且也涉及到对路面长期服役性能演化机理的认知问题。再者，沥青路面服役性能和力学响应的非线性问题，现在看来难以回避，特别是对于长寿命沥青路面设计。以往的线（黏）弹性模型的简化处理对策将会产生较大的设计误差，但是基于现有的力学和数学手段，彻底解决路面工程的非线性问题还难以实现。应树立非线性的路面观，正视路面服役行为的非线性特征，采用可行的非线性分析手段，逐步建立非线性的路面力学体系，更加合理地解析路面长期服役性能的演化机理。

提升路面耐久性，实现长寿命路面目标是我国路面工程领域助力加快建设交通强国，实现“双碳”目标的必然发展方向，也是我国路面工程技术实现原始创新，赶超、引领世界路面技术发展的契机。经过国内同行近20年的努力研发，我国长寿命路面技术已取得阶段性成果。然而，作为世界性的技术难题，我国在路面工程长期性能科学数据的积累和应用基础研究方面仍面临着诸多挑战，仍需要路面工程技术人员不断努力和创新。

建设绿色、低碳的长寿命路面成为公路高质量发展的迫切需要。四川雅康高速公路责任有限公司 供图

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长寿命路面结构安全寿命的标准仍未定论

当前国内外普遍认知的50年标准，仅仅是欧美国家基于全厚式沥青路面或者厚沥青路面结构而提出的，对于我国常用的半刚性基层沥青路面或者刚性基层沥青路面是否适用，还有待验证和研究。但仍有一个基本标准，那就是不应少于50年。目前的研究（环道试验验证）表明，有可能多种结构形式的沥青路面都可以实现50年结构安全寿命的使用要求，那么就存在一个经济性的比较。哪种路面结构的工程造价最低、养护维修成本最低，就将成为长寿命路面首选的路面结构形式。简而言之，长寿命路面是技术经济最优化的路面工程，这也将回归到研发长寿命路面技术的初衷。

【编辑： 任 燕】
【审核：余大鹏】
【终审：张波】