摘要：本文系统梳理了全寿命周期理念的百年演进历程，对比分析了欧美国家将全寿命周期成本分析（LCCA）方法强制纳入法规标准的实践经验，揭示了我国在政策落地、技术体系等方面的结构性短板。面对“十五五”期间10万公里高速公路集中老龄化的严峻挑战，文章创新性提出“服役行为精

本文系统梳理了全寿命周期理念的百年演进历程，对比分析了欧美国家将全寿命周期成本分析（LCCA）方法强制纳入法规标准的实践经验，揭示了我国在政策落地、技术体系等方面的结构性短板。面对“十五五”期间10万公里高速公路集中老龄化的严峻挑战，文章创新性提出“服役行为精准认知——延寿设计——再生利用”的技术路径，为实现《交通强国建设纲要》提出的“资产保值增值”目标提供系统性实施框架。

全寿命周期的概念和理念

世间万物，皆有生有灭，如果把这个过程赋予生命意义的话，寿命周期的概念就自然而然地产生了。

全寿命周期的概念

寿命周期（Life Cycle）概念最早始于19世纪，在相关专家研究生物学、人类学等学科时被提出。

19世纪末，寿命周期的概念是指生物体从出生阶段到下一代同等阶段的发展过程中，在形式上经历的一系列非线性变化，其不可约属性是连续的形式（阶段）、不可逆的发展（成熟）和形式的繁殖（世代）。这些要素定义了寿命周期中时间和变化的基础。

简而言之，寿命周期是指自然界中的事物从产生、发育到死亡的世代交替的过程。之后经过100多年的发展，到20世纪五六十年代，这一概念被广泛应用于西方发达国家的多个领域。

工程结构全寿命周期的定义

工程结构的独特性在于其使用寿命在设计之初就被赋予了预期的使用年限。在设计使用年限（即寿命周期）内，环境和外力等因素的综合作用会导致不同结构的各类功能、性能发生巨大改变。因此需要在工程结构全寿命周期的各个阶段采取适当、有效、有针对性的技术措施，以保证其处于良好运行状态，从而实现经济投入最优的目标。基于上述逻辑，寿命周期设计理念被提出。

该理念要求工程结构具备六大特性：可检性、可修性、可换性、可强性、可控性及可持续性。若建成的工程构件不可检查、不可更换、无法维修、不能控制、不能强固、不可持续，在复杂内外因素的共同作用下，结构就会逐渐劣化、破损直至倒塌，导致使用寿命终结。

▲山东高速青岛发展有限公司以保障胶州湾大桥安全耐久为重点，坚持数字赋能，围绕检测、混凝土结构耐久性、桥面铺装预防性养护等管养需求开展了一系列科技创新。

全寿命周期是指在设计阶段就考虑产品寿命历程的所有环节，将相关因素在产品设计各阶段进行综合规划和优化。这一理念不仅关注产品的功能和结构设计，还需覆盖从规划、设计、生产、经销、运行、使用、维修保养，直至最终回收再用的全寿命周期过程。

其核心思想是在产品的全寿命周期内，尽量降低资源的消耗，提高产品的效能，体现为“6Re哲学”。

6Re哲学

Re-think：重新思考产品的功能，产品要更有效益，以降低能源的使用；

Re-duce：减少能源的消耗；

Re-place：用环境友好型产品替代有害物质；

Re-cycle：重新循环使用产品；

Re-use：产品设计要利于重新使用;

Re-pair：产品制作要易于维修而不需要过多地更换。

国内外公路工程全寿命周期概念和理念发展历程

国外发展历程

公路工程全寿命周期理念在国外的发展历程可分为3个阶段。

国外公路工程全寿命周期概念和理念发展历程表

起源阶段（20世纪50年代至70年代）

早期雏形 LCCA是全寿命周期设计理念最早应用于工程领域的方法，可追溯至1904年瑞典铁路系统的工程实践中，当时工程师发现铁路后期维护成本可能会远超前期建设成本，由此提出需统筹全过程费用进行项目决策。20世纪50年代，美国军方首次将全寿命周期成本分析应用于武器系统的成本效益评估。

思想萌芽 从此，工程领域开始逐渐关注项目从规划、设计到建设、运营，以及后期维护等整个过程的成本和效益问题。1960年，美国州际公路官员协会（AASHO，American Association of State Highway Officials）在《红皮书》中引入LCCA概念，强调公路工程需在规划阶段完成全寿命经济评估。此后，美国国家公路和交通运输协会（AASHTO， American Association of State Highway and Transportation Officials）路面设计指南持续支持LCCA的应用，推动该理念在公路领域的初步实践。

发展阶段（20世纪70年代至90年代）

理念认可 20世纪70年代石油危机发生后，西方国家开始重视基础设施的长期成本效益。公路工程领域意识到需兼顾建设成本与使用期的维护、性能及环境影响。

深化推广 到20世纪90年代，可持续发展理念逐渐深入人心，全寿命周期理念在公路工程中的应用进一步深化。

1994年，美国政府发布《联邦基础设施投资原则》（第12893号政府令），要求量化项目全寿命费用；同年，美国联邦公路局（FHWA）发布《关于实施全寿命经济分析法的政策声明》（FHWA94-15）指明：“凡联邦与地方联合管理的基础建设项目的投资评估，均执行全寿命经济分析法”，强制联邦项目采用LCCA。

1998年，在美国堪萨斯市举办的美国路面保护会议首次提出全寿命周期养护理念，并强调路面保护需要专用资金及高层管理者的支持，以及预防性养护的价值。FHWA同年发布《路面LCCA临时技术公告》，推动全寿命周期设计在桥梁、道路等工程中的全面实施。

此后，美国等西方国家开始推行全寿命周期设计理念，并全面实施全寿命周期设计和LCCA。

成熟阶段（21世纪初至今）

技术完善 美国在21世纪初提出“基于性能的公路养护管理”，通过量化路面平整度、破损率等性能指标制定科学养护计划，提升养护精准性。

政策与法规推动 西方发达国家通过政策法规推动全寿命周期养护理念，如国际道路联盟（IRF）发布《公路资产管理指南》，提供全寿命成本分析方法和养护策略框架等内容，促进了国际技术交流。

▲在全寿命周期理念的应用方面，我国经历了探索与起步、发展与推广、深化与创新三个阶段

国内发展历程

与国外相比，我国公路工程领域在全寿命周期理念的应用方面也经历了3个阶段。

国内公路工程全寿命周期概念和理念发展历程表

探索与起步阶段（2000年至2010年）

2000年：责任制度确立 国务院发布《建设工程质量管理条例》，首次在基础设施工程领域提出“全寿命责任制”要求，为后续公路行业应用全寿命周期理念奠定制度基础。

2004年：技术政策明确 2004年1月，原交通部发布的《西部地区公路建设主要技术政策建议》（交公路发〔2004〕45号）明确指出：“应提倡全寿命分析的思想，统筹考虑建设与养护管理全过程，在建设中坚持速度、质量、安全、成本、环境相协调，以求得预期的投资效益与使用效果，推进西部地区公路建设快速、健康的发展。”

2004年9月，全国公路勘察设计工作会议正式将全寿命周期成本思想引入行业技术文件。

2005年：设计理念强化 原交通部发布《新理念公路设计指南》，以政府出版物形式提出“坚持系统论，树立全寿命周期成本理念”，推动该理念融入设计标准。

2006年：养护纲要深化 原交通部《“十一五”公路养护管理事业发展纲要》强调“全寿命周期养护成本理念”，将理念扩展至养护管理阶段。

发展与推广阶段（2010年至2020年）

2016年：理念强化与推广 交通运输部在江苏徐州召开的全国公路养护管理工作会议上系统总结了“十二五”养护成果，研究部署“十三五”重点工作，明确将全寿命周期养护理念作为现代养护管理体系的核心内容。

2018年：政策与规范完善 交通运输部印发《公路养护工程管理办法》，要求对需养护路段开展专项调查，基于技术状况、病害趋势等综合评估，结合技术、经济、安全、环保因素确定养护方案，体现全寿命周期决策思路。同年发布的《公路沥青路面养护设计规范》首次在行业规范中明确LCCA方法，规定初期投资与后期养护费用的经济比选，并细化结构性修复设计年限及预防养护预期年限。

深化与创新阶段（2020年至今）

2021年：养护工程设计规范 《公路养护工程设计规范》（报批稿）首次明确养护方案设计需结合技术现状、实施条件及全寿命周期技术经济分析进行论证，强调全寿命经济性在养护决策中的核心地位。

2023年：养护技术标准 《公路养护技术标准》（JTG 5110—2023）进一步规定养护规划需以质量标准和投资效益最大化为目标，通过决策分析优化投资对象、时机和方案，将全寿命周期理念纳入强制性行业标准。

近年试点：长周期综合养护总承包模式 部分省份试点长周期综合养护总承包模式，基于大数据预测公路技术状况发展趋势，整合检测、规划、设计、施工、后评价等全链条服务，通过绩效管理实现养护资金效益最大化。

国内外情况总结

从国内外全寿命周期理念的应用和实践看：国外发达国家已通过法规、标准规范等方式，将全寿命周期设计理念及LCCA，以效益最佳的方式固化到公路建设、养护、运营全过程，并取得了很好的效益。

我国虽然在政策层面、理念推广方面开展了一些积极的探索，但从建设到养护，再到运营，仍未把全寿命周期的理念和全寿命周期成本分析方法落到实处。

行业面临的形势与问题

在役公路基础设施体量巨大 公路交通发展已经从快速建设阶段转移到科学养护阶段 经过40多年的发展，截至2024年末，我国公路通车总里程达549.04万公里（世界第二），高速公路总里程19.07万公里（世界第一），标志着公路网已基本建成，发展重心从快速建设阶段转向科学养护阶段。

此外，分析每年的公路建设通车里程也可以看出，大规模的公路建设已经进入尾声。其中，“十一五”期间我国平均每年新增公路通车里程13.8万公里；“十二五”期平均每年新增11.4万公路；“十三五”期间平均每年新增12.4万公里；“十四五”前三年，平均每年新增8万公里。

▲截至2024年底，我国公路路龄统计。

在役公路承受的交通量逐年增大 交通荷载等级逐渐提高 随着我国经济社会的快速发展，汽车保有量也在飞速增长。

据公安部统计，2011年至2025年，全国汽车保有量年均增长率达17.3%。分析重卡汽车的增长情况发现，2018年至2023年期间，重卡汽车保有量由668万辆，增长到850万辆，年均增长5.4%；重卡汽车碳排放量由2018年的1.33亿吨，增长至2023年的2.33亿吨，年均增长约13.5%。

根据公路水路交通行业发展统计公报发布的数据，分析2006年至2023年期间高速公路及普通国省干线平均交通量变化情况可以发现，高速公路交通量年均增长率约为5.7%，普通国省干线年均增长率约为3.2%；全国公路货运量年均增长率约为9.7%。

公路基础设施老龄化问题日益严峻 公路养护高峰即至 随着公路网使用运营时间的不断增长，大量公路基础设施步入老龄化阶段。据统计，截至2024年底，我国公路基础设施老龄化问题日益突出，其中全国高速公路及一级公路中约40%的路面结构已超过设计使用年限，二级及以下公路的超龄比例更高达80%。具体到高速公路，超15年设计使用年限的里程超过6万公里，10年至15年间的里程达4.4万公里。据预测， “十五五”期间全国将有10万公里高速公路进入超龄服役状态，养护需求呈现爆发式增长。

公路养护成本逐渐提升 资金缺口较大 巨大的在役公路基础设施存量，加上严重的老龄化问题，使公路养护高质量发展面临严峻挑战。据统计，2023年全国公路路面养护总投资超过2600亿元，预计“十四五”末期，公路养护投资将超过每年3000亿元。通过分析“十三五”和“十四五”期间全国公路路面养护的单公里成本可以看到：“十三五”期间，平均每年路面养护成本增长速率中，高速公路约为8.5%，普通国省干线约为11.1%；“十四五”期间前三年，平均每年路面养护成本增长速率中，高速公路约为4.7%，普通国省干线约为15.7%。

根据跨周期比较，“十四五”期间（预测）养护成本较 “十三五”期间年均增长率分别为高速公路9.3%、国省干线18.4%。

▲“十一五”至“十四五”前三年，我国新增公路通车里程。

基于当前全国公路网技术状况的水平，根据现行《公路沥青路面养护设计规范》测算，“十四五”期间全国公路路面年均养护资金需求约为4845亿元，但2023年实际投入仅2645亿元，资金缺口达45.1%，其中高速公路、普通国省干线、农村公路缺口分别为33.2%、56.9%、33.2%。随着路面老龄化加剧，“十五五”期间全国公路养护资金缺口预计将扩大至50%。

全寿命周期理念落地建议

学习借鉴国外经验

在路面设计阶段明确要求全寿命周期养护行为 英国相关技术规范要求沥青路面运营后每10年进行一次罩面维护。法国规范则针对不同路面结构制定了详细的养护周期：半刚性基层沥青路面需在第3年至5年及第12年实施统一灌缝，并在第8年、16年、24年、30年分别开展罩面维护；全厚式沥青路面（柔性路面）及倒装结构路面需在第9年、17年、25年、30年开展罩面。美国各州设计指南同样规定了全寿命周期内直接罩面或铣刨罩面的具体实施年份。南非将半刚性基层沥青路面衰变规律划分为3个阶段（初始阶段、有效疲劳寿命阶段、等效粒料基层阶段），以此指导全寿命周期养护决策。

国外发达国家路面设计标准较高 新建公路结构常采用长寿命路面结构型式 国外发达国家路面设计使用年限普遍较长，多数国家设定为30年至40年，部分国家或地区甚至达到50年。实际使用年限数据显示，这些国家的路面结构普遍达到了设计目标：美国高速公路平均路龄为41年，德国为45.5年，法国则为34年。

▲山东烟台公路的养护人员正在开展清雪防滑工作

重视预防性养护 全寿命周期内无需开展结构性修复养护 美国基于全寿命周期设计理念和经济分析，高度重视路面预防性养护的科学应用。通过系统化的预防性养护技术实施，其高等级公路在运营期内能持续保持优良服务水平，同时避免了结构性修复工程。数据显示，进行维修美国路面在建成后通常仅需维修表面层沥青混凝土，且单次养护措施使用寿命可超过10年，实现了全寿命周期效益最大化。

总结国内应用的实际效果

目前，我国公路网已基本建成并运营多年。无论是高速公路还是其他等级公路，许多路段都已完成一个生命周期（高速公路）或多个生命周期（低等级公路）。这为我国按照全寿命周期理念研究公路工程力学性能、使用性能的变化规律，以及评估养护技术和措施的应用效果提供了大量实际样本。

因此，要按照全寿命周期设计理念，从公路工程的前期规划、设计、建设、运营、养护及改建等不同阶段入手，系统总结各阶段性能的实际表现，为完善全寿命周期设计方法提供基础依据。同时，运用LCCA方法，系统研究各阶段的经济投入与效益，优化经济分析模型，提高其可靠性。

完善公路工程关键技术指标检测

进一步提升公路工程各专业工程技术状况的检测、监测能力，获取各专业工程技术性能和使用性能变化的基础数据，建立新一代的全深度技术状况智能检测和感知装备体系。

目前我国针对路基路面工程和桥梁工程已建立技术状况评价标准，但尚未针对隧道工程、沿线交通工程及设施、机电工程、绿化工程等建立相应标准。要实现公路工程全寿命周期养护的精准管理，需从技术状况检测入手，既要检测使用性能指标，也要加强对力学性能、结构使用性能和材料衰变过程的检测，为建立公路工程衰变规律奠定基础。

▲三维路面病害快速检测系统

▲探地雷达

▲高速激光弯沉检测系统

三维路面病害快速检测系统 路面表观病害及功能性指标快速检测装备，可实现针对路面表观全类病害的快速检测及智能识别。

探地雷达 路面结构内部缺陷快速无损检测装备，可实现对1米深度范围内路面结构内部损坏的类型、发展层位、影响范围的快速检测及智能识别。

高速激光弯沉检测系统 路面结构承载能力快速无损检测装备，可实现对标准荷载作用下路面结构变形特征的快速精准检测。

自动智能化桥隧检测技术 以光纤传感、热成像技术、声发射技术、超声波检测、电磁传感为特征的桥梁检测新技术，无人机、斜拉索检测机器人、水下机器人、激光雷达、高分辨率相机等设备，结合深度学习算法，可实现实时、动态的桥隧图像采集和病害自动识别，提高检测效率和准确性。

桥隧结构健康监测系统 建立健全长大桥梁结构健康监测、中小跨径桥梁群监测和长大隧道结构监测等系统，可动态掌握桥隧结构运行状况、数据，防范化解公路桥梁运行重大安全风险。

推进公路全寿命路面服役行为精准认知

应通过长期跟踪观测公路工程使用性能并结合大数据挖掘分析，掌握我国公路工程全寿命周期服役行为演变规律，建立能准确表征病害成因及发展趋势的关键技术与模型体系。

使用性能精准预测 面向区域公路网典型病害开展长期跟踪观测，结合支持向量机、人工神经网络及随机森林等机器学习模型，建立自然状态和维养干预复杂条件下全国公路网路面使用性能靶向精准预测模型库。

病害成因智能诊断 深入研究公路工程病害产生机理及发展规律，筛选病害主要影响因素，针对各类病害的成因分别提出诊断流程及判断标准。

结构损坏全面表征 研究公路工程表面病害与结构内部损坏的相关关系，解决公路工程结构损坏特征与表面病害特征的对应性问题，建立多维度、多指标的公路工程健康状况评价方法。

推进全寿命周期设计与经济分析落地

基于对公路工程全寿命周期服役性能的深入研究与精准掌握，开展以养护目标为导向的公路工程设计全过程精细管控技术研究，实现全寿命周期投资效益最大化。

养护项目规划 面向投资效益最大化的目标，统筹考虑养护工程实施时机、实施效果及路网通行能力保障等方面的影响，研究公路网路面养护工程项目群优化方法，构建公路网养护规划技术体系。

结构延寿设计 面向既有公路路面老龄化严重、服役性能衰减较快等问题，研究提出预防养护工程前置，以及基于目标的养护设计方法等成套技术和解决方案。

养护时机确定 基于对公路工程使用性能衰变规律的掌握，结合各类养护措施技术适用性条件，研究提出全寿命周期内最佳的养护工程实施时间确定方法，明确判定指标及判定标准。

投资效益计算 在全寿命周期经济效益精确计算的基础上，结合公路养护高质量发展的总体要求，融合社会效益、服务水平、节能减排效益等多方面因素，研究提出一套标准化的公路养护综合投资效益计算方法，评价及比选公路网级及项目级养护决策方案进行评价及比选。

推广应用养护管理创新技术

公路工程新技术、新工艺、新结构、新材料不断涌现，有力地支撑公路基础设施建设养护的高速发展。

智慧建管养运技术取得初步成效 基于BIM及人工智能技术的公路智慧运维技术应用逐步推进。时空大数据驱动的公路养护决策成套技术在全国广泛应用，获得持续17年累计超过600万公里的国家公路网高质量路面服役性能数据。

旧路面再生、固体废弃物循环利用技术稳步发展 形成了沥青混凝土再生、废旧水泥混凝土再生、既有护栏改造利用以及工业废渣等典型技术，并对既有沥青混凝土、水泥混凝土的高值化再生利用技术开展了深入研究和工程示范，形成了阶段性成果。

改扩建工程技术逐渐走向成熟 形成了不断交施工交通组织、既有隧道扩大断面开挖重建技术、通车条件下桥梁拼接技术、路基路面拼宽关键技术等系统性技术成果。改扩建技术由满足刚性需求向高质量发展的趋势日益显出。

“四好农村路”建设成效显著 基于成本与质量综合考虑，规定了小交通量农村公路的技术等级、设计车辆、交通量和设计速度，细化了设计指标、方法和要求，完善了农村公路交通技术标准体系。

加大再生高效利用技术研发力度

为实现公路工程全寿命周期精准管控，构建末期结构及材料的全价值利用技术与材料体系。

剩余价值评估 研究既有公路工程材料老化、旧料再生利用价值的评价方法，提出公路工程材料再生利用设计技术。

高效再生材料 研究高性能材料在养护工程的应用。

智能过程控制 充分运用数字化及智能化技术，打造旧路材料再生施工全过程质量精准控制技术体系。

实施全寿命周期理念的政策与技术法规

加快出台公路工程全寿命周期管理制度文件，完善相关技术标准规范，推动其在建设、运营和养护全过程中的落地实施。

作者：中公高科养护科技股份有限公司 林翔 孟书涛 潘宗俊

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来源：交通科技