道路工程是国民经济和社会的重要基础设施

第十七届中国科协年会第8分会场

“交通基础设施安全及耐久性论坛”学术综述

5月23日，第十七届中国科协年会在广东省广州市隆重开幕。中国公路学会承办第八分会场学会交流活动。第八分会场以“交通基础设施安全及耐久性”为主题，专家围绕公路工程相关的安全及耐久性进行了演讲，并与参会代表进行了热烈的交流。

改革开放30年以来，我国公路建设抓住历史机遇，实现了跨越式发展。至2013年底，全国公路总里程达435.62万公里。其中，高速公路达9.62万公里，总里程位居世界第一。

至2013年底，我国公路桥梁总数已达到73.53万座，其中特大桥梁3075座、546.14万米，大桥67677座、1704.34万米。近年来，我国桥梁建设突飞猛进，技术难关不断攻克，从质和量上都取得了举世瞩目的成就。特别是以江阴长江大桥、苏通大桥、港珠澳大桥等为代表的一大批世界级桥梁相继建成，标志着我国公路桥梁建设水平进入了世界领先行列。

至2013年底，全国公路隧道总数已到达11359处、总长9605.6km。其中特长隧道562处、250.69万米，长隧道2303处、393.62万米。建成了具有国际水平的18公里长的秦岭终南山特长隧道、约8公里长的上海崇明长江特长隧道、4公里长的厦门翔安海底特长隧道等。

下面本文在道路工程、公路桥梁工程、公路隧道工程三方面，从安全与耐久性等角度出发，归纳近年来的创新研究成果，对比国内与国外的相关研究与技术发展情况，并在此基础上提出未来的发展趋势与方向。

1道路（公路）工程

伴随着社会、经济的高速发展，我国公路交通事业也实现了跨越式的发展。从1988年第一条高速公路沪嘉高速公路在争议声中脱颖而出，到90年代五纵七横高速公路网络建成，再到新世纪“7918”高速公路建设规划的提出，直至2014年我国高速公路总里程排名世界第一。我国仅仅用了25年的时间，就实现了高速公路建设量的突破和质的飞跃。

1.1 道路工程近年研究进展

1.1.1 应用基础研究

在路面结构领域，针对重载交通下的结构耐久性和路面使用性能问题，开展了沥青路面、水泥路面设计方法的研究，完善了适应我国特点的沥青路面设计指标、参数与方法，提出了沥青层与无机结合料层疲劳、路基与沥青层永久变形、沥青层低温开裂的多指标设计体系，形成了较为完整的重交通沥青路面设计方法。在路面材料方面，研究了沥青混凝土损伤演变与破坏过程，分析了沥青混凝土内部空隙分布、构造特征与应变的不均匀分布，外加剂改性机理的研究，为解决我国高等级公路路面早期病害、完善路面使用性能、延长路面的使用寿命提供了理论依据。代表性成果有“重交通沥青路面设计的理论体系、关健技术及工程应用”、“沥青路面设计指标与参数研究”、“道路水泥混凝土组成设计”、“沥青路面设计标准与耐久性研究”、“复合改性沥青使用性能研究”等。

在路基与岩土工程领域，围绕着路基承载力、边坡稳定性以及抗灾能力开展研究。在路基方面，采用室内试验、原位试验与现场监测相结合的研究方法，探索土的宏观路用性能与微观构造之间的关系，为提高路基的稳定性创造了条件。在岩土工程方面，研究了地震、洪水、风沙、隐伏岩溶引起的地质灾害与对环境的破坏机理，将神经网络和遗传算法应用于边坡稳定性分析和最危险滑动面搜索，为灾害的防御和灾害发生后的抢险、救助、减少次生灾害提供了技术准备。代表性成果有“公路路基回弹模量研究”、“路基承载力及分类研究”、

“公路边坡失稳分析及处治技术研究”、“汶川地震公路震害评估、机理分析及设防标准研究”等。

1.1.2设计技术

在理论研究和借鉴国外先进设计理念的基础上，针对不同荷载、不同气候条件下路面的共性、多发性问题开展研究，提出了适应我国国情的半刚性、柔性、刚性、复合式路面结构形式以及各种路面结构形式的结构层厚度、级配与层间粘结方式，地方性典型结构，完善了我国的路面设计方法。代表性成果有“沥青路面状态设计法与结构性能提升技术”、“重载交通长寿命路面关键技术研究”、“重交通柔性路面结构设计方法研究”、“半刚性复合路面技术研究”、“superpave沥青路面技术集成研究”、“连续配筋混凝土刚柔复合路面研究”、“树脂沥青组合体系钢桥面铺装技术研究”等。

为了解决路面水损坏、车辙等病害，着力开展了沥青混合料水稳性、高低温稳定性研究，通过优化混合料配合比设计、沥青材料的改性，使其满足使用寿命与使用性能的要求。代表性成果有“沥青混合料抗剪性能评价与路面车辙控制方法研究”、“水泥基复合材料多尺度理论及应用技术研究”、“复合改性沥青路面实用技术研究”等。

1.1.3 防灾减灾技术

近年来除了水毁给公路交通基础设施带来了巨大的破坏以外，地震引起的地质灾害、冰雪引起的阻断交通，对人民的生命财产和百姓的生产、生活带来了巨大的影响，防灾减灾任务艰巨而繁重。为此开展了灾害生成机理、灾情分析评估的研究，提出了相应的设防标准、救助方案、保通对策和灾害多发地区的灾情监测与处置措施，完善了我国道路工程领域防灾减灾技术体系的内容。代表性成果有“汶川地震公路震灾评估、机理分析及设防标准研究”、“都汶路震后次生地质灾害危险性评价技术”、“南方高速公路冰雪灾害防治及备灾技术研究”等。

1.2国内外研究比较与差距

1.2.1国际研究现状与研究成果

发达国家与地区发展的需要制定了道路工程领域的战略研究计划，如美国的SHRP计划、欧洲的SERRP计划、美国NAPA制定的沥青路面研究路线图，同时根据发展的展望提出了一些新的理念与概念，如美国、欧洲的长寿命路面、以法国LCPC为主欧洲提出的NR2C的新概念、以英国TRL为欧洲提出的第五代道路的概念等。SHRP一期的研究成果中，提出了SUPERPAVE设计方法，建立并逐步完善了目前世界上体系最完整、信息量最大的路面长期性能信息系统LTPP-IMS,在本世纪初首先提出了基于性能的路面设计方法——MEPDG,并积极地开展长寿命路面的设计研究。2002年美国AASHTO新版设计指南颁布以后，特别是基于力学-经验的MEPDG设计方法提出以后，将路面结构设计与路面使用性能的演变紧密结合在一起，提出了新的沥青路面设计体系和方法。该方法根据气候、交通和地方材料的特点，通过典型结构或力学计算的方式确定路面结构的形式与组合，并将路面使用过程中行为的演变与路面结构和材料性能建立关系，使得路面在未来的使用过程中可能出现的各种病害（如车辙、裂缝等）得到有效的控制。

1.2.2我国发展的现状与差距

在公路建设的高潮中，我国公路建设领域得到了快速的发展，单项技术的突破和成套技术的完善，支撑和引领了公路交通的大发展。但是我国在道路工程技术一些专业方向上仍然属于跟踪型发展，在公路基础理论与标准规范、结构与材料类型、施工与管理技术、检测与养护技术等方面主要表现在技术基础研究薄弱、自主创新能力不强、拥有自主知识产权的成