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青藏高原嚴酷環(huán)境瀝青路面耐久提升、智能施工與安全運維技術(shù)

青藏高原地區(qū)氣候環(huán)境復(fù)雜多變，瀝青路面施工質(zhì)量管控難度極大，路面在強紫外線輻射、高寒、大溫差、頻繁凍融循環(huán)等極端環(huán)境頻繁耦合作用下，極易過早出現(xiàn)松散、開裂、剝落、變形等病害，且病害發(fā)展快，路面使用性能嚴重降低，迫使道路養(yǎng)護過早投入，但養(yǎng)護效果又難以保證，瀝青路面建設(shè)、管理和養(yǎng)護陷入惡性低水平循環(huán)，道路服役性能與內(nèi)地差距明顯?！?/span>“十四五”交通強國建設(shè)綱要》明確提出要提升特殊區(qū)域交通基礎(chǔ)設(shè)施的耐久性與智慧化管理水平，因此開展高原地區(qū)瀝青路面低碳耐久材料的研發(fā)與制備、智慧化施工與安全運維關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用具有重要意義。

高原地區(qū)瀝青路面材料研發(fā)、施工管理與安全運維面臨較大技術(shù)瓶頸，主要體現(xiàn)在：1）缺乏適應(yīng)強紫外、大溫差、頻繁凍融作用耦合作用下的長壽命路面材料；2）缺乏高寒高海拔地區(qū)人員安全、生態(tài)保護與施工質(zhì)量協(xié)同管控系統(tǒng)；3）缺乏適用于高寒高海拔山區(qū)公路安全運維的多模態(tài)精準感知與實時風(fēng)險預(yù)警技術(shù)。

為攻克上述技術(shù)難題，二十余年來項目組在科技部、國家自然科學(xué)基金委、省科技廳、省交通廳等機構(gòu)的大力支持下，聯(lián)合科研院所、高校、企業(yè)等單位，圍繞“高原環(huán)境低碳耐久材料-智慧化施工管理平臺-公路安全運維保障”關(guān)鍵技術(shù)鏈條潛心攻關(guān)，在低碳高耐久路面材料研制、智慧化施工管理平臺構(gòu)建、公路安全運維體系建設(shè)等關(guān)鍵領(lǐng)域取得了重大突破：

1.針對高原極端氣候條件，研發(fā)了全光譜氙燈紫外老化裝置、-30℃至140℃寬溫域測試規(guī)程與真實凍融循環(huán)模擬方法，建立了高原瀝青路面多尺度全壽命周期性能預(yù)測模型與可靠性設(shè)計框架；開發(fā)了深度解交聯(lián)橡膠復(fù)合改性瀝青核心材料及萬噸級綠色生產(chǎn)工藝，顯著提升了路面抗裂、耐老化與寬溫服役能力，實現(xiàn)了低碳生產(chǎn)與施工過程的廢氣、廢水、廢料“三廢”近零排放。

2.提出了低溫條件下強骨架易密室瀝青混合料設(shè)計方法，并建立了適用于青藏高原高寒、大溫差環(huán)境的瀝青路面施工全過程智能管控平臺，構(gòu)建了集成非硬質(zhì)石料高規(guī)格破碎加工與材料品質(zhì)實時感知與溯源、低氧條件下能源高效利用與施工溫度動態(tài)精準調(diào)控、施工人員健康實時監(jiān)測與生態(tài)環(huán)保監(jiān)督評價的智能管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了材料、裝備、工藝、人員、生態(tài)的全過程、全方位協(xié)同管控，解決了高原環(huán)境下瀝青路面成型質(zhì)量波動大、環(huán)保難度大、安全風(fēng)險高等重大難題。

3.創(chuàng)建了面向高寒高海拔山區(qū)高速公路服役狀態(tài)的多模態(tài)智能感知與風(fēng)險評估模型，開發(fā)了集成多源數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)的行車安全實時預(yù)警平臺，實現(xiàn)了對復(fù)雜山區(qū)公路多病害、多類型、多階段、多層位的精準識別、智能預(yù)測預(yù)警與養(yǎng)護（含應(yīng)急處治）決策/規(guī)劃建議，顯著提高了高原山區(qū)高等級公路的安全運維水平。

研究成果具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，首次實現(xiàn)了高摻量脫硫橡膠復(fù)合改性瀝青的大規(guī)模綠色生產(chǎn)及工程應(yīng)用，延長了道路使用壽命；系統(tǒng)構(gòu)建了“施工保障-人員健康-生態(tài)環(huán)保-安全生產(chǎn)”全過程智能協(xié)同管控技術(shù)平臺，解決了現(xiàn)有高原地區(qū)路面材料與施工質(zhì)量管控手段單一、效率低下、精準度不足的技術(shù)瓶頸；首創(chuàng)了面向高寒山區(qū)高等級公路多病害共存狀態(tài)的多模態(tài)智能感知與精準預(yù)警平臺，突破了傳統(tǒng)運維保障方法單一、實時性和準確性不足的瓶頸，有效提高了高原地區(qū)道路養(yǎng)護管理水平，進一步滿足了人民對雪域高原美好出行與高原地緣戰(zhàn)略安全的向往。

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