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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

青藏高原地區(qū)氣候環(huán)境復雜多變，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、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”交通強國建設綱要》明確提出要提升特殊區(qū)域交通基礎設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鍵技術研究與應用具有重要意義。

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瓶頸，主要體現(xiàn)在：1）缺乏適應強紫外、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)精準感知與實時風險預警技術。

為攻克上述技術難題，二十余年來項目組在科技部、國家自然科學基金委、省科技廳、省交通廳等機構的大力支持下，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”關鍵技術鏈條潛心攻關，在低碳高耐久路面材料研制、智慧化施工管理平臺構建、公路安全運維體系建設等關鍵領域取得了重大突破：

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測模型與可靠性設計框架；開發(fā)了深度解交聯(lián)橡膠復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)智能感知與風險評估模型，開發(fā)了集成多源數(shù)據(jù)與人工智能技術的行車安全實時預警平臺，實現(xiàn)了對復雜山區(qū)公路多病害、多類型、多階段、多層位的精準識別、智能預測預警與養(yǎng)護（含應急處治）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，首次實現(xiàn)了高摻量脫硫橡膠復合改性瀝青的大規(guī)模綠色生產(chǎn)及工程應用，延長了道路使用壽命；系統(tǒng)構建了“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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