面向全寿命周期的城市道路结构设计与维护策略研究

近年来，城市交通负荷持续上升，道路早期损坏与反复修复现象突出，暴露出结构设计与维护脱节、信息反馈机制缺失等问题。部分城市虽加大建设投入，却因缺乏全生命周期管理理念，陷入“建了再修”的恶性循环。设计、施工、运维环节分属管理，数据不互通，养护反应滞后、资源浪费严重。亟需以全寿命周期为核心重构道路工程流程，实现结构设计与维护策略的协同优化与资源配置效率最大化。

一、基于全寿命周期视角的城市道路结构设计理念

（一）全寿命周期成本控制的工程内涵

城市道路若只关注初期建设投入，往往导致后期养护压力增大，运行成本持续攀升。全寿命周期理念将设计、施工、运维、报废等阶段的投入统一纳入成本控制体系，是提高财政效益的关键路径[1]。结构设计阶段应合理预判养护频率与用户影响，如合理的材料组合可减少大修次数，节约成本并延长服役寿命。结构方案的优劣不仅影响初期性能，更决定未来维护强度与道路生命周期表现。

（二）结构类型与材料配置对使用寿命的影响

道路基层形式与面层材料配置直接决定其抗疲劳性能和使用年限。组合式基层（如水稳碎石 + 二灰稳定碎石）比单一结构更能抑制反射裂缝，延缓退化进程。SMA-13 与 AC-20 复合面层在抗车辙与耐久性上表现优异，适合高强度公交和货运道路。同时，结构设计应结合气候条件优化层间排水与抗裂性能，确保结构适应环境变化，实现寿命与成本的平衡。

（三）结构设计的全周期成本评估机制

在设计阶段引入成本模拟与寿命预测工具，是实现全寿命周期最优的关键。以交通增长率、材料性能波动、未来养护投入为变量，开展多情景比选，能够对不同结构方案进行更加科学的定量评估。建议建立设计单位与运维单位的数据联动机制，将历史项目的维护记录纳入设计决策模型中，实现“用数据改进设计、用设计降低维护”的目标。

二、城市道路维护策略的优化与体系化构建

（一）预防性维护优于被动修复

道路维护策略的核心不在于“修得及时”，而在于“防患未然”。预防性维护强调在结构性病害尚未显现前，利用低成本手段延缓结构性能退化，是提升道路使用年限、控制维护总成本的关键策略。例如，对于设计寿命为 15 年的城市快速路，在第 8 年实施一次微表处，可将使用寿命延长至18 年，较传统“等坏了再修”方式综合成本下降 30% 以上。维护工作的计划性与前瞻性将决定道路生命周期内的运行效率与财政支出水平，同时还能有效减少交通拥堵与用户延误，兼顾社会效益与经济效益。

（二）维护技术与结构状态的精准匹配

不同病害类型、不同结构状况对应不同的养护技术，不能“一刀切”或机械化套用。轻微老化、细裂缝阶段可采用雾封层、稀浆封层；车辙与表面剥落应采用罩面或薄层加铺；结构性破坏则需进行铣刨重铺或泡沫沥青就地再生。维护技术还应结合城市交通特点与现场施工条件选择[2]。例如，夜间微表处适合快进快出、封道时间短的路段；而大修施工则应提前统筹交通疏解方案，控制用户延误成本。同时，应结合道路使用年限、服役环境等因素，动态调整维护策略，实现针对性治理。将施工工艺选择纳入生命周期评估体系，有助于实现工程技术与使用者利益的双赢，提升维护资源的投入产出比。

（三）城市道路维护管理的制度建议

建议各级城市管理部门建立年度道路性能体检制度，通过地质雷达、车辙仪、激光断面检测车等手段，掌握结构运行状态；配套设立道路养护数据平台，汇集结构类型、服役年限、病害类型及养护记录，形成维护策略科学化、透明化的技术支撑。同时，应将“维护绩效”纳入道路全寿命考核体系，对不同结构设计在使用期内的维护频率与成本进行数据跟踪和反馈，倒逼设计单位优化结构配置，真正实现“设计—施工—维护”的闭环治理逻辑。此外，还可探索与 BIM、GIS 等数字化平台联动，提升道路全生命周期管理的可视化与智能化水平。

三、建设质量监督在全寿命周期策略中的反馈作用

（一）施工期质量问题是维护代价高昂的根源

大量工程实践表明，道路在通车早期即出现结构性病害，其根源常并非设计缺陷，而是施工阶段质量控制不到位所致。基层压实度不足、材料拌和不均匀、厚度不达标、接缝处理粗糙等问题，虽然在交工验收时难以察觉，但一旦投入运行，受交通荷载和气候循环影响，将迅速暴露出承载力不足、结构稳定性下降等问题，进而诱发裂缝、沉陷等早期损坏，导致后期频繁养护与高额投入 [3]。以某城市快速路工程为例，因底基层实际压实度仅为 92% ，明显低于设计标准的 95% ，通车两年后出现了成片沉陷和纵向裂缝，严重影响行车安全，维修费用超过百万元，交通中断累计超 30 天，用户成本损失不可估量。可见，施工质量虽属项目中期控制环节，但对道路寿命与维护代价具有决定性影响，必须引起足够重视，并与设计和运维环节形成有效协同。

（二）建立监督数据的结构性反馈机制

为打破设计与施工之间信息割裂的常态，实现工程经验的闭环利用，有必要构建“监督数据—设计参数”反馈机制。施工阶段采集的大量质量实测数据，如压实度、层厚、混合料均匀性、接缝密实度等，应统一格式进行结构化整理，并按工程类型、路况等级、气候区划等关键指标进行分类归档。在新项目结构设计阶段，系统可自动检索相似条件下常见质量问题，并向设计人员推送针对性优化建议，如适当提高基层厚度安全裕度、调整材料级配容忍范围、明确压实工艺与检测频率要求等。同时建议在设计图纸、施工组织设计或技术交底文件中，专设“历史质量反馈预案”模块，系统列出前一周期同类型项目中发现的高风险质量控制节点与整改建议，实现知识在项目间的传承、技术参数的动态迭代。

（三）推动“设计—建设—运营”信息闭环

当前多数城市道路项目仍存在“设计、施工、运维”各自为政、数据壁垒明显的管理现状，严重影响项目全过程质量控制与成本优化的系统性。设计单位通常无法获得施工实况反馈，施工方亦难以追踪道路运维表现，养护单位更无法系统性地向设计方传递真实病害成因，导致同类问题在后续项目中反复出现、资源重复浪费。为打破这一链条断裂，建议建立统一的道路工程信息共享平台，整合设计参数、施工质量实测数据、运维状况评估与病害维修记录，实现从图纸设计、施工监督、到养护维修全过程的数据联动。举例而言，某路段养护单位在处理结构性车辙时发现路面层厚与实际设计不符，即可将这一信息标注反馈至平台，供设计单位在后续项目中调整相关技术标准与容错范围。

总结：

面向全寿命周期的城市道路结构设计与维护策略，能够有效降低道路全周期成本，提升结构耐久性与运维效率。通过在设计阶段引入成本导向思维、实施差异化维护策略、建立监督反馈机制，有助于打破传统“重建设、轻养护”的管理困境，推动城市道路实现从建造型向服务型转变，为城市基础设施的高质量发展提供技术支撑与制度保障。

参考文献

[1] 王继 . 城市道路路面结构设计原则及要点分析 [J]. 四川水泥 ,2022,(10):239-241.

[2] 王纪玉 . 城市道路改建工程路面结构设计研究 [J]. 中华建设 ,2022,(12):104-106.

[3] 张雪琰 . 城市道路透水性沥青路面结构研究 [J]. 工程技术研究 ,2023,8(13):126-128.