让高速公路从“频繁手术”变“定期保养”！长沙理工大学郑健龙院士及其研发团队攻克路面“长寿命”难题丨国家科技奖中的湖湘力量

　　让高速公路从“频繁手术”变“定期保养”

　　长沙理工大学郑健龙院士及其研发团队攻克路面“长寿命”难题，将高速公路沥青路面主体结构寿命从15年提升至60年

　　编者按

　　一次次从0到1的突破，丈量着科研工作者的坚守。7月8日，2025年度国家科学技术奖揭晓，一批由在长单位取得的原创性成果登上国家级领奖台。即日起，本报推出“国家科技奖中的湖湘力量”系列报道，走近获奖项目团队，感悟那份求真务实、久久为功的精神力量，为长沙建设全球研发中心城市、湖南打造科技创新高地积蓄奋进动能。

　　长沙晚报全媒体记者 王佳怡

　　7月8日，中国工程院院士、长沙理工大学教授郑健龙牵头完成的“寿命逐层递增式沥青路面长寿命技术与应用”项目斩获2025年度国家技术发明奖二等奖。历时二十年持续攻坚，郑健龙带领团队直面我国沥青路面设计寿命短、养护成本高、资源消耗大等问题，独创寿命逐层递增式沥青路面结构，将高速公路沥青路面主体结构寿命从15年提升至60年。

　　传统路面设计模式存在多重行业痛点

　　我国公路总里程突破550万公里，高速公路超19万公里，90%以上高等级公路采用沥青路面。然而传统沥青路面先天短板突出：服役寿命短、维修频次高。每年公路建养要消耗约六千万吨沥青、十亿立方米砂石料，大规模开山采石破坏生态，长期封路维修降低路网通行效率、增加安全隐患。

　　谈及研究初衷，郑健龙直指传统路面设计体系的核心短板：“以往路面各结构层均采用统一寿命设计，如高速公路各结构层设计寿命均为15年，完全不符合道路实际受力、自然侵蚀的客观规律。路面表层长期经受日晒雨淋、车辆碾压，大多使用10年左右便会出现破损；深埋下方的基层承受荷载与环境破坏更少，满15年使用期限后依旧完好。”

　　频繁大修带来的出行困扰、资源损耗与生态压力，坚定了团队攻关长寿命路面技术的决心。郑健龙介绍：“长寿命路面技术既能降低全生命周期建养成本，减少道路施工对群众出行的干扰，也能减少砂石开采，守护生态环境，是支撑交通强国建设和生态文明建设的关键技术方向。”

　　首创寿命逐层递增的分层设计体系

　　耗时20年持续攻关，郑健龙团队跳出等寿命设计固有框架，原创寿命逐层递增式沥青路面结构体系，让路面各层寿命呈梯度增长：表层设计寿命15年、中下面层30年、基层主体结构60年，兼顾易损层便于快速维修、深层主体长久耐用的工程实际。

　　“表层直接承受车辆与气候侵蚀，损坏快但仅几厘米，局部铣刨重铺即可完成维修；基层深埋地下，开挖大修需要全幅封闭道路，施工周期长、造价高，因此我们将基层设计寿命拉长至60年。分层递增的倍数设计，刚好匹配全周期维修规划，避免完好结构层被一并铲除，从源头减少材料浪费。”郑健龙阐释分层设计核心逻辑。

　　创新理念已搭建，可支撑这套理念的基础理论与配套工艺，还得团队从头摸索。“我们团队创新提出‘双模量结合三维受力特征用于路面结构分析与设计’的理论，在国际学术会议上一经发表，得到全球道路工程领域专家高度认可，在理论层面实现国际领先。”郑健龙说道。

　　理论创新落地离不开材料与工艺配套革新。针对传统路面基层材料搅拌工艺下，水泥易结团、基层耐久不足的问题，团队发明了振动搅拌工艺与装备。“常规搅拌水泥碎石极易出现水泥团聚，而振动搅拌技术可在拌合过程中同步高频振动，打散水泥团块，大幅提升混合料均匀程度，让基层抗疲劳使用年限直接翻倍，同时减少水泥用量，实现工程质量与施工成本双向优化。”郑健龙介绍。

　　攻克计算算法与技术转化两大核心难题

　　二十年科研之路并非一帆风顺，郑健龙坦言，攻关途中有两道最难跨越的关口。

　　第一道难关是双模量三维理论计算无法实现工程落地。“早期三维单元计算，单次分析需要数小时，设计院无法落地工程使用。我们结合数字化、信息化技术优化算法，改用有限点法重构计算模型，如今一套完整路面结构设计计算效率大幅提升，真正实现理论方法工程化应用。”

　　第二道难关是新技术工程推广落地。道路基础设施容错率极低，非标新技术存在安全风险，设计、施工单位普遍持观望态度。“公路工程一旦出现质量事故，相关责任主体要承担严格追责。在没有强制行业规范支撑的前提下，没人敢大规模采用全新技术。”郑健龙说。

　　为打通成果转化通道，团队先编制了一个在中国标准化协会出版的标准，在湖南、广东、海南、河南、内蒙古多地开展示范工程；同步推进湖南省地方标准编制，为本省大范围推广提供规范支撑。其中振动搅拌工艺因节约水泥、经济效益显著，已在全国31个省区市及“一带一路”共建国家落地应用。

　　截至目前，国内多条示范高速公路已按照该技术体系建成通车，服役最长试验路段达20年，表层定期养护，但基层主体结构完好，间接印证60年设计寿命的科学性。

　　深耕道路工程领域数十年，郑健龙始终坚持从工程一线找问题。谈及科研方法论，他表示：“科研的核心是找准真问题。分层递增设计本质是遵循路面损毁客观规律，先筑牢路基基层根基，再分层匹配使用寿命，兼顾工程实用与经济节约。”

　　“很多人觉得60年路面寿命短期内无法完整验证，但国内20世纪90年代建成的高速公路，原始设计寿命仅15年，如今基层仍完好无损，仅表层多次维修，这就是分层递增设计思路可行性最直观的佐证。”郑健龙说道。

　　如今，郑健龙带领团队持续完善地方标准与示范工程布局，稳步扩大技术推广范围，振动搅拌等成熟工艺已实现全国普及。郑健龙表示，团队将持续深耕长寿命路面技术迭代，依托标准编制、工程示范，推动原创路面技术走向全国、走出国门，以自主科研创新筑牢交通强国建设根基，用科研坚守铺就千万条长效平安的康庄大道。