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1、2017年国家科学技术进步奖推荐项目公示一、项目名称：长白山生态敏感区高速公路建设关键技术二、推荐单位意见为支撑季节性冰冻生态敏感地区开发和国家全面振兴东北老工业基地的战略，解决季冻区公路工程的建设与环境保护问题，该项目揭示了基于热传导平衡理论的路基冻胀机理与面材料冻融损伤机理，创新形成了路基路面抗冻稳定控裂技术，解决了高等级公路的冻胀翻浆问题，提高了路基路面抗冻控裂能力，路面中修周期延长2-3年，寿命周期节约养护成本15%。集成创新了桥隧材料和结构抗冻耐久技术，延长混凝土使用寿命50%。率先开发了火山灰改性沥青新型筑路材料，提高沥青混合料高温性能50%、低温性能10%；发明了植物沥青和石油沥
2、青的复合应用技术，攻克了水稳定性不足的技术难题，研发了生态型砌块生产设备和多种砌块产品，使隧道弃渣利用率达到90%。创建了生态敏感区动植物保护和污水净化处理技术，降低动物致死率80%，路域生境保护率提高20%，污水净化率达到100%。集成创新了隧道照明智慧控制和建筑保温节能技术，隧道照明节能达48%。成果获发明专利12项，编制行业及地方标准9部。项目总体达到国际先进水平、部分达到国际领先水平，已获中国公路学会科学技术一等奖。成果在我国7省近5000km工程中推广应用，有力推动了行业科技进步，对于提高季冻区基础设施建设水平和质量、保护耕地资源和环境，服务于东北老工业基地全面振兴和转型升级及“一带
3、一路”建设具有重要意义。推荐该项目为国家科学技术进步奖一等奖。三、项目简介季冻区在世界范围内分布广泛，我国季冻区占国土面积53.5%，物产丰富，人口众多，随着国家西部开发及全面振兴东北老工业基地战略的实施，交通基础设施建设任务重、品质工程要求高。长白山脉生态环境脆弱，国防战略地位突出，具有季冻区公路建设的典型性问题和示范性作用。项目历经15年的政产学研用联合攻关，从病害机理、设计指标参数、材料与结构、资源升级利用、产品与仪器装备研发、生态与环保工艺控制与检测评定等方面，研发形成了季节性冰冻区、生态敏感区公路建设成套技术，实施了典型工程示范及推广应用，取得了5方面技术创新：1. 创新形成了路基路
4、面抗冻稳定控裂技术。基于路基路面长期冻融监测，揭示了基于热传导平衡理论的路基冻胀机理与路面材料冻融损伤机理，提出了路基路面抗冻稳定技术参数及抗冻控裂路面结构组合型式，提出了基于湿地保护的路基修筑技术和安全监测技术，解决了高等级公路的冻胀翻浆问题，提高了路基路面抗冻控裂能力，路面中修周期延长2-3年，寿命周期节约养护成本15%。2. 集成创新了桥隧材料和结构抗冻耐久技术。提出了桥隧工程水泥混凝土抗冻技术，开发了基于导电膜的桥梁混凝土裂缝监测技术，确定了隧道抗冻设防等级与综合防治措施，建立了隧道保温结构设计分析方法，延长混凝土使用寿命50%，提高了公路结构的安全性和耐久性。3. 率先研发了环保型高
5、性能路用材料、产品和装备。开发了火山灰改性沥青等新型筑路材料，提高沥青混合料高温性能50%、低温性能10%；发明了植物沥青和石油沥青的复合应用技术，攻克了植物沥青水稳定性不足的技术难题，替代石油沥青15%；研发了以工程弃渣为原料的生态型砌块生产机械设备和多种适用于不同边坡特点的生态砌块产品，隧道弃渣利用率达到90%。4. 创建了生态敏感区动植物保护和污水净化处理技术。揭示了长白山区公路对野生动植物的影响规律，提出了野生动物通道系统设置技术，降低动物致死率80%；发明了公路路基分步清表技术，路域生境保护率提高20%；研发了季节性冰冻生态敏感区公路附属设施污水处理及桥面雨水径流收集与净化技术，污水
6、净化率达到100%。5. 集成创新了隧道照明智慧控制和建筑保温节能技术。通过集成定点照度测量和视频图像处理技术改进了隧道亮度的实时监控方法，提出了基于环境信息感知的隧道照明节能与智慧控制技术，实现节能48%。项目获知识产权36项，其中授权发明专利12项，软件著作权3项，获省部级一等奖5项、二等奖7项，编制行业及地方标准9部，列入交通部成果推广目录6项，撰写交通运输建设科技丛书等5部，发表学术论文71篇（SCI及EI收录18篇），举办了多次国内外技术交流会，成果在季冻区20余条高速公路及国省干线建设与养护中得到规模化推广应用，直接经济效益10.7亿元，社会和环境效益显著，实现了全寿命建设理念从“
7、粗放”到“精细化”、建设与运营并重、“优良”到“品质”工程的飞跃，首次提出了季节性冰冻地区绿色公路建设的中国方案，有力支撑了公路建设可持续发展，促进了交通行业科技进步。四、客观评价1.鉴定验收意见2013年12月23日，交通部西部交通建设科技项目管理中心主持的“细火山灰改善沥青混合料路用性能的应用研究”项目成果鉴定会认为，研究成果总体达到国际领先水平。2016年6月23日，中国公路学会主持的“长白山生态敏感区高速公路建设关键技术”项目成果鉴定会认为，研究成果总体上达到国际先进水平。2016年6月23日，中国公路学会主持的“季节性冻土地区公路工程抗冻耐久关键技术”项目成果鉴定会认为，研究成果总体
8、上达到国际先进水平，路基冻胀机理及路面抗裂技术研究达到国际领先水平。2.同行评价2016年8月在第二届全国绿色公路发展暨鹤大高速公路科技示范工程技术交流会上，中国公路学会翁孟勇理事长（原交通运输部副部长）指出，依托国高网鹤大高速公路的交通运输部科技示范工程，集中展示了近10年吉林交通运输行业科技创新和科技攻关所取得的成果，是我国公路交通建设领域首次在季冻地区开展的科技示范，具有很高的科研价值，对占国土面积53.5%的季冻地区具有典型的示范意义，标志着我国季冻地区公路交通建设科技创新工作迈出了关键一步，为公路低碳环保建设提供技术支持，使公路设计新理念内容不断丰富，为推进绿色公路建设提供了技术支持
9、。2011年9月，哈佛大学景观生态学之父Forman 教授，以“道路生态学在中国的出现”为题撰文高度赞誉了国高网吉林至延吉高速公路、环长白山旅游公路路域植被保护与恢复、野生动物保护等方面的技术应用成果，为国际上环境友好的人-车-路协同系统建设提供了重要的案例、样板和经验。2016年8月，澳大利亚Geoff Webb等五位亚行专家考察吉林至延吉高速公路、环长白山旅游公路，认为工程中采用的抗冻耐久、资源节约循环利用、节能环保等创新性成果为生态敏感地区高速公路的设计和施工树立了新标准。五、推广应用情况项目成果在吉林、黑龙江、甘肃、内蒙等20余条高速公路及国省干线建设与养护中得到规模化推广应用，累计推
10、广应用近5000km，并通过9项交通行业和地方标准及5部专著在全国季冻区推广应用。后期跟踪观测结果表明，技术成果推广应用的高速公路路基、路面及桥隧使用性能均优良，区域性工程病害明显减少，路域生态环境显著改善，交通基础设施服务品质显著提高，经济社会效益十分显著。主要应用单位情况表应用单位名称应用技术应用起止时间（年）应用单位联系人/电话经济效益（万元）吉林省路桥设计股份有限公司路基抗冻稳定关键技术2013-2015迟东彪0431-88519805860吉林省嘉鹏集团有限公司路基抗冻稳定关键技术2013-2015姜君0431-823250291440吉林省高速公路管理局桥涵抗冻耐久关键技术2008
11、-2015柏丽敏1384418579912000吉林高速公路集团有限公司隧道抗冻保温关键技术2013-2015张书林1851431268824000中交第一公路勘察设计研究院有限公司隧道抗冻保温关键技术2014-2015富志鹏1580926816518000吉林省高速公路集团有限公司生态砌块应用2013-2015张书林185143126883200吉林省公路管理局填料型火山灰改性技术2010-2015宋文祝0431-8509765812800吉林省高速公路集团有限公司植被恢复与保护技术2013-2015张书林1851431268834000黑龙江省公路勘察设计院填料型火山灰改性技术2011-2
12、015秦培新13936626680431.89六、主要知识产权证明目录知识产权类别知识产权具体名称国家(地区)授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利有效状态发明专利公路路基开裂失稳的实时在线监测方法及装置中国ZL201110023392.X2013.6.51207539吉林省交通科学研究所陈东丰、郑纯宇、陈志国、王书娟有效专利发明专利火山灰改善沥青混合材料中国ZL200710193576.42010.3.3602691吉林省交通科学研究所陈志国、纪景义、陈东丰、王书娟有效专利发明专利路面材料温度收缩测试仪中国ZL200710193574.52011.7.13807413吉林省交通科学研究所
13、陈志国、纪景义、王书娟有效专利发明专利利用降低路面温度的集料制备沥青混合料的方法中国ZL 201010140756.82010.4.7973749哈尔滨工业大学冯德成、张鑫、王东升、易军艳有效状态发明专利专用于剪切试验的试件制备模具及其制备方法中国ZL201010228745.52010.7.16884283哈尔滨工业大学冯德成、赵晗、易军艳、权磊有效状态发明专利一种公路路基清表分步施工法中国ZL201010251039.22011.12.7873793交通运输部科学研究院孔亚平、陈建业、陶双成、王倜有效专利发明专利一种利用植物沥青添加至石油沥青作为道路沥青及生产方法中国ZL2011.1028
14、9149.22013.3.271158538栾海栾海、纪青山、霍玉霞、王玉娟有效专利发明专利砌块自动成型机械用四轴同步激振装置中国ZL201010527230.52014.4.91380586吉林九盛机械加工有限公司李仲海、李岸恒有效专利发明专利一种公路附属设施污水多介质生物生态协同处理系统及方法中国ZL20141034134002016.2.171953400交通运输部科学研究院、北京大学刘学欣、籍国东、鲁亚义、白雪原有效专利发明专利一种雨水径流收集及净化系统中国ZL201110220366.62013.4.31168720交通运输部科学研究院刘学欣、陈济丁、李华、王新军有效专利七、主要完成
15、人情况姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位对本项目技术创造性贡献陈东丰1处长正高级吉林省交通运输厅吉林省交通科学研究所项目总负责人，负责长白山生态敏感区高速公路建设关键技术研发，本项目研究工作占本人总工作量60%以上。对本项目科技创新1、3做出创造性贡献，旁证材料：发明专利2项（ZL201110023392.X、ZL200710193576.4）、软件著作权1项（2013SR018731），行业标准1部（季节性冻土地区公路设计与施工技术规范（报批稿）。陈志国2副所长正高级吉林省交通科学研究所吉林省交通科学研究所项目负责人，负责路基抗冻技术、细火山灰改性沥青技术的研发，本项目研究工作占本人总工作量60%以上。对本项目科技创新1、2、3做出创造性贡献，旁证材料：发明专利3项（ZL20111
