《一、前言》

一、前言

交通基础设施是社会交通体系的核心部分，事 关国计民生和国家安全，具有社会公益性、经济先 导性和军事战略性等基本属性。改革开放以来，我 国交通基础设施建设取得了令人瞩目的成就，其建 设体量已跃居世界首位。截至 2016 年年底，我国 公路总里程达到 4.6×106 km，其中高速公路里程 超过 1.3×105 km，覆盖 90% 以上城镇；铁路总里 程达到 1.24×105 km，其中高速铁路运营里程超过 2.2×104 km[1]。但是，由于材料性能退化、超载、 自然灾害等因素，导致以桥梁、隧道、道路、地铁、 交通枢纽等为代表的部分交通基础设施和重大工程 结构，存在着安全隐患多、使用寿命短、各类事故 频发、灾害损毁严重、“老龄化”显现、维护管理费 用增加等突出问题。据不完全统计，在公路网中， 2014 年各类危桥数量达 7.96 万座，约占桥梁总数的 10.5%[2]；仅重庆的 187 座高速公路的隧道中，就 有 1/3 呈现渗漏水现象，从而导致隧道事故频发。因 此，亟待开展交通基础设施长寿命安全保障体系的 系统研究和建设工作，以全面提升长寿命安全保障 和减灾防灾应急处治能力，确保交通基础设施的长 寿命安全服役和交通大动脉的安全畅通。这对支撑 国民经济可持续发展、保障人民生活安稳有序、助 力国家安全和社会稳定，具有十分重要的战略意义。

《二、我国交通基础设施面临的严峻形势和重 大挑战》

二、我国交通基础设施面临的严峻形势和重 大挑战

《（一）结构病害严重，安全隐患增多，“短寿命”突出》

（一）结构病害严重，安全隐患增多，“短寿命”突出

交通基础设施经受着复杂环境（风、雨、雪、车 辆荷载、海洋环境等）的长期作用，以及突发自然、地质灾害侵袭（或恐怖袭击）等多因素致灾威胁，造 成结构病害不断增多、承载力不断下降、功能不断丧 失，甚至结构垮塌等突发事故；同时，由于结构设计 不合理、施工组织与管理不当、材料性能缺陷、严重 超载服役、病害诊治手段不足、养护维修不及时等， 导致工程质量安全隐患增多，实际使用寿命远低于预 期设计寿命，“短寿命”问题突出。如何创新工程施 工管理措施和技术手段，使其保持长期性能、安全服 役，成为当前亟待解决的重大问题。

以桥梁为例，我国 1/4 以上的桥梁存在结构 性缺陷、不同程度损伤和功能性失效等安全隐患， 60 % 的桥梁实际寿命不足 25 年；1999 年以来，重 大桥梁垮塌事故就有 40 多起，造成了巨大的财产 损失、人身伤亡和恶劣的社会影响。随着桥梁运营 时间的增加、材料与结构的自然劣化以及重载交通 压力的持续增加，桥梁结构的运营安全及运营形势 依旧十分严峻（见图 1）[3,4]。

《图 1》

图 1 2001—2015 年我国的危桥数量

 

我国隧道病害严重，截止 2015 年年底，已建 成运营的公路隧道总里程已经达到了 12 683.9 km。 然而，随着隧道运营时间的增长，大量的隧道出现 了各种病害，如渗漏、衬砌开裂、碳化腐蚀等。如 浙江宁波境内国省道及县乡道的 58 座公路隧道中， 发生病害的长度约占总长度的 36.5 %；京九铁路、 漳龙铁路、京广铁路等的 100 余座隧道的病害率约 为 11.6 %[5]。截至 2016 年 1 月，全国铁路隧道病 害率为 48.78 %，其中合资铁路为 37.46 % [6]。

《（二） “老龄化”问题日益凸显，长寿命安全服役面 临诸多难题》

（二） “老龄化”问题日益凸显，长寿命安全服役面 临诸多难题

交通基础设施的设计使用年限一般为 50~100 年。在实际使用过程中，除了部分存在“短寿命” 问题外，还有相当数量的交通基础设施能够接近或达到设计使用寿命，进入“老龄化”。预计未来 20~30 年，我国交通基础设施“老龄化”问题将进 入高峰期，运营风险增大，应提早制定科学合理 的对策。例如，我国早期建造的武汉长江大桥 [7]、 大瑶山隧道 [8]、北京 1 号线地铁 [9] 等重大交通基 础设施，由于建造质量高、养护维修管理好，即使 达到设计使用寿命，仍有可能维持正常使用功能并 具有进一步延长使用寿命的潜在能力。

我国交通基础设施数量多、规模庞大，是一笔 巨大的社会财富和固定资产。对于已达到服役寿命 而结构性能良好并具有一定使用功能的交通基础设 施，如果投入巨资拆除重建，不仅会造成大量资源 的浪费，而且会因繁忙的交通、环境条件或地理空 间等的制约而变得难以实现；如果继续使用，则面 临着寿命评估预测、性能恢复提升、长寿命安全保 障等诸多技术挑战。因此，如何积极应对交通基础 设施“老龄化”问题，在确保安全的前提下延长使 用寿命，是摆在我国科技工作者面前的一项刻不容 缓的重要任务。

《（三）国家层面尚未形成完善的长寿命安全保障 体系》

（三）国家层面尚未形成完善的长寿命安全保障 体系

我国一直高度重视交通基础设施的安全保障工 作，在技术、管理、法规等方面形成了多种安全保 障技术方法，为保障交通基础设施的安全运行发挥 了重要作用。

但是，由于我国交通基础设施的设计、建设与 管理存在行业和区域条块分割，相关法律法规与技 术标准不统一、不完善，缺少统一的理念与认识， 导致长寿命安全保障体系不健全，缺乏国家层面的 顶层设计和系统规划，与发达国家相比差距较大， “重建设、轻养护”观念比较突出。具体体现在： 在勘察、规划、设计、建造、运营、维护等过程中， 缺乏对长寿命安全保障的系统考虑，安全状态和剩 余寿命评估预测还缺乏必要的理论和技术支撑；对 重大工程结构性能的保持、提升与恢复，从理论、 技术和装备等诸方面均有待深入研究；尚未形成完 善的交通基础设施长寿命安全保障技术体系、管理 体系、法律法规以及可持续设计建造及维护管理的 精细化标准体系。

综上所述，我国交通基础设施在长寿命安全 服役方面面临严峻挑战，安全形势不容乐观，存在着安全隐患多、服役寿命短、“老龄化”日益凸显、 长寿命安全保障技术落后等突出问题。因此，我国 应提早规划并加强交通基础设施长寿命安全保障理 论与技术体系的系统研究与建设工作，逐步形成比 较完善的长寿命安全保障体系，确保交通基础设施 的长寿命安全服役和交通大动脉的安全畅通。

《三、发达国家在长寿命安全保障方面的现状 及启示》

三、发达国家在长寿命安全保障方面的现状 及启示

在交通基础设施建设发展的过程中，发达国 家的大规模工程结构建设比我国起步早，“老龄化” 程度比我国突出。为了充分挖掘既有工程结构的功 能潜力、减少国家投入，许多国家以结构经济耐久、 绿色健康为目标，制定了旨在提升交通基础设施长 寿命安全服役能力的国家战略性规划或研究计划， 以全面保障交通大动脉安全长久运行，支撑国家经 济建设的可持续发展。

进入 21 世纪后，美国、日本和欧洲等国家和 地区已强力推进与延长桥梁寿命相关的科研工作和 工程实践，例如，欧盟的可持续桥梁项目 [10] 和长 寿命桥梁项目 [11]，日本的桥梁长寿命化维修计划 [12]，美国的公路战略研究计划二期（SHRP 2) 和 桥梁长期性能研究计划（LTBP）等 [13]。

1988 年美国实施了《路面长期使用性能研究》 （LTPP）[14~17]，对典型路段开展了 20 年的跟踪 观测，加拿大等 20 多个国家参加了该项国际合作； 随之，2008 年美国启动了 LTBP [18~20]：计划用 20 年时间，建立详细即时的桥梁健康数据库，开展 桥梁结构性能基础理论和应用技术研究，最终提高 桥梁安全性、可靠性和长寿命安全保障能力。2015 年日本发布了以“构筑长寿命安全保障体系、提高 伤损毁抵抗能力”为目标的发展规划：通过采取检 （监）测监控措施和预防性养护维修新理念，推动 现代监测技术等相关高新产业的发展，使由性能退 化导致的重大事故为零。韩国提出了“桥梁 200 计 划”，计划通过设计、施工、养护维修管理等技术 的全面提升，将桥梁设计使用寿命提升到 200 年以 上。另外，英国启动了“道路资产管理系统计划”， 计划投资 150 亿英镑用于改善 100 多条主干道路的 安全状况，实现长寿命安全服役。澳大利亚和新西 兰启动了“资产维护管理计划”，该计划提供关于公路的整体发展、管理及运营的战略性指导 [21]。

因此，国外发达国家均以“长寿命安全服役” 为目标，制定了相应的国家战略性规划或研究计划， 以全面支撑交通基础设施长寿命安全服役和国民经 济的可持续发展。我国也应借鉴发达国家的先进理 念和经验，从国家层面统筹规划，逐步形成与我国 交通基础设施发展相适应的长寿命安全保障技术体 系、管理体系和标准体系，确保交通基础设施的长 寿命安全服役，并在该领域跻身国际先进水平。

《四、构建交通基础设施长寿命安全保障体系 的思路》

四、构建交通基础设施长寿命安全保障体系 的思路

针对我国交通基础设施存在的结构病害严重、 “短寿命”突出、“老龄化”日益凸显、长寿命安全 服役面临严峻挑战等问题，我国应借鉴发达国家在 长寿命安全保障方面的先进经验，开展交通基础 设施长寿命安全保障体系的系统研究，建立完善 的“交通基础设施长寿命安全保障体系”。为此， 提出我国交通基础设施长寿命安全保障体系建设的 总体目标、战略任务及相关建议。

《（一）总体目标》

（一）总体目标

以我国交通基础设施可持续发展为导向，以经 济耐久、绿色节能、安全可靠、健康长寿为目标， 以信息化、标准化、专业化、精细化与智能化为切 入点，从国家层面统筹规划，推进交通基础设施长 寿命安全保障理论与技术体系的研究与建设，全面 提升对重大工程结构的监控、诊治与防灾减灾应急 处置能力，使我国工程结构的建养水平与服役寿命 达到或超过国际先进水平。

《（二）战略任务》

（二）战略任务

（1）基于现代信息技术、检（监）测技术、评 估预测与先进维护技术，通过长寿命安全保障理论 与技术的科技攻关，突破服役性能长期保持、服 役寿命显著提升和病害结构快速康复等技术瓶颈， 推动我国工程结构新型设计理论、建造与再建造、 工程科学与现代材料等相关学科的创新。构建以 “健康监测、安全评估、寿命预测、先进养护与应 急处置”为核心的重大工程结构长寿命安全保障 体系，培育新兴产业发展，在面向工程结构现代无损检（监）测、诊断技术与装备等方面占领世 界制高点。

（2）通过对新理论、新材料、新结构、新装备、 新工艺和新标准的研究，与互联网 +、云计算、大 数据、机器人与虚拟现实等信息技术深度融合，突 破现有条块分割的“信息孤岛”壁垒，实现全寿命 周期信息全覆盖。构建基于“勘察设计、建造施工、 养护维修、运营管理”全寿命周期的管理决策体系， 推进以预知性维修为主体的先进养护管理体制变 革，显著降低重大工程结构的事故率。

（3）坚持技术创新、循环经济、资源节约、绿 色环保与可持续发展的理念，系统梳理现有法规、 标准、规范等制度，按照多规合一的新思想，建立 可持续设计建造与维护管理全过程的重大工程结构 长寿命安全保障政策法规与标准体系，加强本领域 的学科建设与人才培养，推进我国科学管理、全面 监控、应急高效的信息化、自动化、智能化的智慧 交通，使我国从重大工程结构建设大国向“建养” 强国迈进。

《（三）具体建议》

（三）具体建议

（1）尽快启动我国 “ 交通基础设施重大工程结 构长寿命安全保障体系 ” 建设工作，统筹规划和制 定中长期发展计划，确定战略发展目标、发展方向 和重点科技任务，制定实施方案和发展路径。

（2）建议国家科学技术部将“交通基础设施重 大工程结构长寿命安全保障体系”研究列入国家重 点科技研发计划，持续开展长寿命安全保障理论与 技术体系的科技攻关，逐步形成比较完善的长寿命 安全保障体系，全面提升长寿命安全保障和减灾防 灾应急处置能力。

（3）建议国家发展和改革委员会等相关部门设 立“以交通基础设施长寿命安全保障为核心的维护 管理战略性新型产业振兴行动计划”，培育和推动 相关新兴产业的快速发展，设立若干国家工程实验 室以支持该项工作。