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2019年度擬提名陜西省科技進步獎項目公示內容

作者:科技質量安全部 來源:科技質量安全部 時間:2019/6/20  

  一、 項目名稱
  抗裂耐久半剛性基層瀝青路面關鍵技術及工程示范
  二、 提名者及提名意見
  提名者:陜西省交通運輸廳
  提名意見:該項目在耐久性瀝青路面結構設計理論、抗裂耐久路面結構、垂直振動壓實試驗方法(VVTM)、VVTM路面材料設計方法等方面取得了重大突破,形成了抗裂耐久半剛性基層瀝青路面關鍵技術及工程示范,攻克了半剛性基層瀝青路面開裂及車轍世界性技術難題,極大提升了瀝青路面的耐久性。該項目取得國家專利43項(發明專利25項)和軟件著作權2項,主編地方標準7部、團體標準1部(制訂中),出版專著2部,發表學術論文85篇(SCI/EI收錄51篇),已在陜西、河南、浙江、四川、吉林、遼寧、海南等省推廣應用,應用里程累計達5500km以上。成果總體達到國際領先水平,創新了我國公路瀝青路面理論,提升了路面建設水平,促進了行業科技進步。
  三、 項目簡介
  項目屬交通運輸工程領域。
  半剛性基層瀝青路面開裂、車轍問題是世界性難題,一直困擾著道路工程界。我國傳統半剛性基層瀝青路面通車2~3年大多數出現嚴重裂縫、不同程度車轍及水損害等早期破壞,通車5~6年大多數需要“開膛破肚”式大中修。該項目以國家自然基金項目、交通運輸部行業聯合科技攻關項目和陜西、河南、浙江等省交通科技項目以及一批重大建設工程為支撐,歷經15年聯合攻關與工程實踐,創新了耐久性瀝青路面結構設計理論、抗裂耐久半剛性基層瀝青路面結構、垂直振動壓實試驗方法(VVTM)、VVTM路面材料設計方法與施工技術,攻克了傳統半剛性基層瀝青路面抗裂耐久性不足的技術難題,形成了抗裂耐久半剛性基層瀝青路面成套技術,并在陜西、河南、浙江、四川、吉林、遼寧、海南等省推廣應用,建成了一批示范工程,極大地提升了半剛性基層瀝青路面使用品質,得到了交通運輸部的認可和社會的普遍好評。取得主要創新性成果如下:
  (1)創新了基于層位功能的耐久性瀝青路面結構設計理論,發明了抗裂耐久半剛性基層瀝青路面結構,可提升路面結構抗疲勞開裂90%以上、抗車轍性能40%以上。出版專著1部,取得國家實用新型專利2項和軟件著作權2項,發表學術論文4篇;
  (2)發明了路面材料(瀝青混合料、半剛性基層材料、級配碎石等)垂直振動壓實試驗方法(VVTM),VVTM試件工程性質與路面芯樣工程性質相關性可達90%以上,首次解決了傳統方法測試結果與工程實際不符的技術難題(現行國家規范Marshall方法相關性不足70%、靜壓法不足40%)。取得國家發明專利2項,發布地方標準1部,發表學術論文15篇;
  (3)揭示了VVTM瀝青混合料路用性能與體積參數之間的規律,提出了VVTM設計標準,發明了VVTM瀝青混合料設計方法。與國家規范中Marshall瀝青混合料相比,VVTM瀝青混合料至少可提升高溫性能30%、低溫性能40%、疲勞性能60%,水穩性可提高到90%以上,可節約瀝青10%以上。取得國家發明專利15項、實用新型專利13項,發布地方標準3部,發表學術論文20篇;
  (4)揭示了水泥穩定碎石組成結構與力學性能之間的規律,提出了控制收縮開裂的強嵌擠骨架密實礦料級配和控制疲勞斷裂的強度設計標準,創新了水泥穩定碎石VVTM設計方法,攻克了水泥穩定碎石基層開裂的世界性技術難題,可節約水泥30%以上。出版專著1部,取得國家發明專利2項、實用新型專利1項,編制地方標準2部、中國公路學會團體標準1部(制訂中),發表學術論文29篇;
  (5)提出了控制收縮開裂的強嵌擠骨架密實礦料級配和控制疲勞斷裂的強度設計標準,發明了控制開裂破壞的二灰穩定碎石VVTM設計方法,攻克了二灰穩定碎石基層的世界性技術難題。取得國家發明專利1項,發布地方標準1部,發表學術論文7篇;
  (6)發明了仿真度90%以上的級配碎石力學性狀的數值模擬方法,提出了控制塑性變形的級配碎石VVTM設計方法,可提升力學強度20%以上、抗塑性變形能力26%以上。取得國家發明專利5項、實用新型專利2項、發表學術論文10篇。
  主要創新性成果取得國家專利43項(發明專利25項)和軟件著作權2項,編制地方標準7部、團體標準1部(制訂中),出版專著2部,發表學術論文85篇(SCI/EI收錄51篇)。成果率先在陜西省全面推廣應用,相繼建成一大批典范工程并已形成技術示范,通車10年以上未發現裂縫、明顯車轍與水損害,極大提升了陜西省瀝青路面質量,顯著提高了瀝青路面耐久性,得到社會各界的好評和交通運輸部的充分肯定。2012年,交通運輸部在陜西召開全國高速公路施工標準化活動現場會,作為路面典型示范工程在全國推廣應用,發揮了引領示范作用。
  截止到2018年底,在全國形成示范工程累計高速公路4200km以上、干線公路1300km以上,僅建設成本節約76億元以上,并延長了路面使用壽命,極大地減少了養護與大中修費用,取得了顯著社會經濟效益,推廣應用前景廣闊。成果總體達到了國際領先水平,極大地提升了我國公路瀝青路面技術水平,顯著地促進了行業科技進步。
  四、 客觀評價
  教育部科技查新工作站(G01):
  對“抗裂耐久半剛性基層瀝青路面關鍵技術及工程示范”項目查新,并與國內外同類技術比較。查新結果表明:本項目成果在面層倒裝式耐久瀝青路面結構、VVTM路面材料設計方法與施工技術等方面具有明顯特色和創新,除查新項目委托單位發表的論文外,未見其它文獻報道。
  交通運輸部科技司、中國公路學會、陜西省交通運輸廳、河北省交通運輸廳、河南省交通運輸廳、浙江省交通運輸廳、西部交通建設科技項目管理中心、河北省科技成果轉化服務中心等單位組織有關專家對成果進行鑒定:
  (1)2018年5月21日,中國公路學會在北京主持召開了“重交通瀝青路面耐久性結構與VVTM材料設計關鍵及工程應用”項目成果評價會,與會專家一致認為該項目研究成果總體上達到了國際領先水平。
  (2)2018年1月28日,浙江省交通運輸廳在杭州主持召開了“基于層位功能重交通瀝青路面結構與材料一體化設計理論及關鍵技術”(編號:2016020)項目鑒定會,與會專家一致認為該項目研究成果總體上達到了國際領先水平。
  (3)2015年1月23日,陜西省交通運輸廳在西安主持召開了“垂直振動法二灰穩定碎石設計施工技術研究”(編號:12-12K)項目驗收會,與會專家一致認為該項目研究成果總體上達到了國際先進水平。
  (4)2015年1月8日,浙江省交通運輸廳在杭州主持召開了“級配碎石力學性狀的顆粒流數值模擬試驗方法及其設計方法研究”(編號:2013H14)項目成果鑒定會,與會專家一致認為該成果達到了國際領先進水平。
  (5)2013年12月17日,受交通運輸部科技司委托,陜西省交通運輸廳在西安市主持召開了“瀝青混合料VTM設計方法研究與工程應用”(編號:2010353361300)項目成果評價會,與會專家一致認為該成果總體上達到了國際領先水平。
  (6)2013年4月12日,西部交通建設科技項目管理中心在杭州召開了交通運輸部行業聯合攻關項目“提高瀝青路面耐久性關鍵技術研究”(編號:2008353333200)項目成果鑒定會,與會專家一致認為成果達到了國際先進水平。
  (7)2013年1月12日,浙江省交通運輸廳在杭州召開了“瀝青混合料振動壓實試驗方法研究及應用”(編號:2011H25)項目成果鑒定會,與會專家一致認為成果總體上達到了國際領先水平。
  (8)2012年3月4日,河北省科技成果轉化服務中心組織并與河北省交通運輸廳合作主持,在石家莊市對“耐久型瀝青路面技術體系研究及應用”項目成果進行鑒定,與會專家一致認為成果達到了國際領先水平。
  (9)2011年11月1日,陜西省交通運輸廳在西安組織召開了“基于振動法的水泥穩定碎石設計與施工技術研究”(編號:09-49T)課題驗收會,與會專家一致認為研究成果總體上達到了國際領先水平。
  (10)2011年12月25日,受交通運輸部科技司委托,河北省交通運輸廳在石家莊市主持召開了“半剛性基層材料振動試驗設計方法、參數與標準研究”(編號:2008353313010)項目成果評價會,與會專家一致認為研究成果總體上達到了國際領先水平。
  (11)2008年8月28日,陜西省交通廳在西安主持召開了“瀝青混凝土路面材料設計與結構設計一體化研究”技術驗收會,與會專家一致認為成果達到了國際先進水平。
  五、 應用情況和效益
  1.應用情況

主要應用單位情況表

序號單位名稱應用的技術應用對象及規模應用起止時間單位聯系人/電話
1陜西省交通建設集團公司瀝青混合料VVTM設計技術、控制開裂破壞水泥穩定碎石VVTM設計技術陜西省交通建設集團公司建設項目(2010年至今)/3200km2010.1~2017.4雷甲/18602935896
2銅川市耀旬二級公路建設管理處控制開裂破壞二灰穩定碎石VVTM設計技術陜西省耀州至旬邑二級公路/63.6km2012.8~2013.8楊秀榮/18909191818
3河南省三門峽至淅川高速公路項目有限公司瀝青路面(瀝青混合料、水泥穩定碎石、級配碎石)材料VVTM設計技術河南省三淅高速公路/121.7km2014.5~2017.4薛航/13703789359
4駐馬店市公路工程開發公司瀝青混合料VVTM設計技術、控制開裂破壞水泥穩定碎石VVTM設計技術河南省國道G107線駐馬店境改擴建項目/114km、國道G328及省道S330升級改建加寬工程/136km2015.1~2017.4朱學斌/13903962319
5吉林省建設集團有限公司榆樹(黑吉界)至松原公路YSTJ05合同段項目經理部控制開裂破壞水泥穩定碎石VVTM設計技術吉林省榆松高速公路項目YSTJ05標/4.581km及扶余連接線/18.293km2018.1~2019.5王富玉/13944889011
6中交第二公路工程局有限公司海南省萬寧至洋浦高速公路WYTJ7標項目經理部控制開裂破壞水泥穩定碎石VVTM設計技術海南省萬寧至洋浦高速公路第二標段/15km2016.10~2017.6李兵/13572914217
7浙江交工集團股份有限公司杭金衢高速公路拓寬工程第9合同段項目經理部第二分部瀝青混合料VVTM設計技術、控制開裂破壞水泥穩定碎石VVTM設計技術浙江省杭州(紅墾)至金華高速公路改擴建工程第9合同段/27.315km2014.5 ~2015.4王國樹/18857026633
8四川公路橋梁建設集團有限公司內江-威遠-榮縣高速公路項目經理部瀝青混合料VVTM設計技術四川省內威榮高速公路/62.671km2014.7~2017.4李虹顯/13709005857
9清原縣公路管理段控制開裂破壞水泥穩定碎石VVTM設計技術遼寧省黑大線(英額門至八里村段)改造工程/11.71km2018.5~2018.10呂世斌/13841308567

  2.經濟效益和社會效益
  2.1  經濟效益
  (1)2010.1~2017.4,成果在陜西省交通建設集團公司建設項目中全面推廣應用,累計應用里程約3200km,解決了半剛性基層瀝青路面開裂及車轍問題,節約瀝青94248噸、水泥889056噸;
  (2)2012.8~2013.8,成果在陜西省銅川市耀旬二級公路中得到推廣應用,應用里程63.6km,解決了二灰穩定碎石基層開裂的問題,節約裂縫養護費用6萬元/(km·年);
  (3)2014.5~2017.4,成果在河南省三門峽至淅川高速公路南段項目中推廣應用,應用里程121.7km,解決了半剛性基層瀝青路面開裂及車轍問題,節約瀝青約4302噸、水泥27052噸;
  (4)2015.1~2017.4,成果在河南省國道G107線駐馬店境改擴建項目、駐馬店市境內國道G328及省道S330升級改建加寬工程中得到推廣應用,應用里程約250km,解決了半剛性基層瀝青路面開裂及車轍問題,節約瀝青13362噸,水泥約183297噸;
  (5)2018.1~2019.5,成果在吉林省榆松高速公路項目YSTJ05標及扶余連接線中得到推廣應用,應用里程約22.874km,節約水泥約11132噸;
  (6)2016.10~2017.6,成果在海南萬寧至洋浦高速公路第二標段路面基層得到推廣應用,應用里程約15km,節約水泥約3350噸;
  (7)2014.5~2015.4,成果在浙江省杭州(紅墾)至金華高速公路改擴建工程第9合同段(K114+785~K142+100)中推廣應用,應用里程約27.315km,節約瀝青約1974噸、水泥約1236噸;
  (8)2014.7~2017.4,成果在四川省內江-威遠-榮縣高速公路項目中得到推廣應用,應用里程62.671km,節約瀝青約2382噸;
  (9)2018.5~2018.10,成果在遼寧省黑大線(英額門至八里村段)改造工程項目中推廣應用,應用里程11.71km,節約水泥約2754噸。
  2.2  社會效益
  (1)成果應用,解決了半剛性基層開裂、瀝青路面車轍等問題,延長了路面使用壽命和大中修養護周期,減少因養護工作帶來的交通不暢問題;
  (2)提升了路面使用品質和車輛的行駛質量,降低了車輛運營成本等,這些無疑對節省公路建設投資、樹立良好的交通行業社會形象和可持續發展具有重大的社會效益。
  (3)成果的應用,節約瀝青116268噸、水泥1117877噸,具有顯著的節能減排效果和環境效益。
  六、 主要知識產權和標準規范等目錄(限10條)

序號知識產權類別知識產權具體名稱國家(地區)授權號授權日期證書編號權利人發明人
1發明專利適于集料公稱最大粒徑<26.5mm瀝青混合料試件的垂直振動成型方法中國ZL201310048534.72015.06.241708226長安大學蔣應軍,梁慧,曹帆,張釗,趙偉,尹璽,張燕明
2發明專利一種ATB-25瀝青混合料的設計方法中國ZL201310048572.22015.09.021775433長安大學蔣應軍,張宜偉,李寧方,薛金順,徐曉兵
3發明專利AC-25瀝青混合料的設計方法中國ZL201310049707.72015.12.231880145長安大學蔣應軍,劉海鵬,趙占林,李揚,李德文,楊超群,蔡永濤
4發明專利一種瀝青混合料的單軸貫入方法中國ZL201610112421.22018.10.093102697長安大學蔣應軍,劉海鵬,張鄒羿,范立峰,趙淑敏,陳瑞亭
5發明專利與結構一體化的水泥穩定破碎礫石基層或底基層設計方法中國ZL201710033473.52018.06.192964469長安大學紀小平,劉玉,王濤,周澤洪,雷雨滋,李向航,鄒海味
6發明專利一種級配碎石三軸試驗的數值模擬方法中國ZL201110088396.62013.03.201154323長安大學蔣應軍,任皎龍,徐寅善,李頔,李思超,劉延金,馬慶偉
7發明專利一種級配碎石動三軸試驗的數值方法中國ZL201110457247.22013.11.201310545長安大學蔣應軍,李思超,任皎龍,徐寅善,李頔,劉延金
8發明專利一種級配碎石CBR數值試驗方法中國ZL201110087521.12012.10.101059263長安大學蔣應軍,任皎龍,徐寅善,李頔,李思超,劉延金,馬慶偉
9地方標準振動壓實試驗法瀝青混合料設計與施工技術規范陜西DB61/T1034-20162016.6.27
陜西省交通建設集團公司,長安大學喬懷玉,蔣應軍,馬朝鮮,曹支才,解剛,張毅,劉海鵬,付宏林,王天林,董鑫
10地方標準公路水泥穩定碎石抗裂設計與施工技術規范河南DB41/T864-20132013.12.25
長安大學張長林,趙淑敏,蔣應軍,李強,張書杰,宋勇,鄭鳳璽

  七、 主要完成人情況

姓名排名行政職務技術職稱工作單位完成單位對本項目貢獻
蔣應軍1教授長安大學長安大學①項目負責人,組織協調項目實施,制定研究方案;②發明了路面材料VVTM試驗方法及設計方法;③發明了耐久瀝青路面結構;④對創新點(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)做出重要貢獻;⑤本人投入該技術研究工作量占本人工作量的60%。
喬懷玉2董事長教授級高工陜西省鐵路集團有限公司陜西省交通建設集團公司①研究了抗裂耐久半剛性基層瀝青路面結構,瀝青路面材料VVTM設計方法等;②對創新點(1)、(2)、(3)、(4)、(5)做出了重要貢獻;③本人投入該技術研究工作量占本人工作量的55%。
伍石生3處長正高級工程師陜西省交通運輸廳陜西省交通運輸廳①研究了VVTM二灰穩定碎石無側限抗壓強度、劈裂強度和抗壓回彈模量等力學特性及其影響參數;②構建了VVTM二灰穩定碎石無側限抗壓強度、劈裂強度和抗壓回彈模量的增長方程;③對創新點(5)做出突出貢獻;④本人投入該技術研究工作量占本人工作量的50%。
紀小平4副教授長安大學長安大學①提出了基于層位功能的重交通瀝青路面結構與材料一體化設計方法及耐久結構組合理論;②提出了半剛性基層材料路面設計參數;③對創新點(1)、(4)、(5)做出來突出貢獻;④本人投入該技術研究工作量占本人工作量的50%。
高詣民5陜西省交通運輸廳陜西省交通運輸廳①研究了VVTM瀝青混合料室內力學特性;②建立了不同失效概率下瀝青混合料疲勞方程;③對比研究了Marshall與VVTM瀝青混合料現場壓實特性;④對創新點(3)做出突出貢獻;⑤本人投入該技術研究工作量占本人工作量的50%。
張毅6執行董事、經理教授級高工陜西省交通工程咨詢有限公司陜西省交通工程咨詢有限公司①研究了二灰穩定碎石強嵌擠骨架密實級配;②研究了二灰穩定碎石力學特性及疲勞特性;③提出了控制開裂破碎二灰穩定碎石疲勞破壞標準;④對創新點(5)做出突出貢獻;⑤本人投入該技術研究工作量占本人工作量的45%。
徐曉建7副教授長安大學長安大學①研究了VVTM級配碎石室內力學特性(CBR、抗壓強度、抗剪強度);②提出了級配碎石設計模量、抗剪強度結構系數等路面設計參數;③對創新點(6)做出突出貢獻;④本人投入該技術研究工作量占本人工作量的45%。
雷甲8高級工程師陜西省交通建設集團公司陜西省交通建設集團公司①研究了VVTM水泥穩定碎石無側限抗壓強度、劈裂強度和抗壓回彈模量等力學特性及其影響參數;②構建VVTM水泥穩定碎石無側限抗壓強度、劈裂強度和抗壓回彈模量的增長方程;③研究了水泥穩定碎石強嵌擠骨架密實級配及VVTM水泥穩定碎石疲勞耐久特性;④對創新點(4)做出突出貢獻;⑤本人投入該技術研究工作量占本人工作量的45%。
劉海鵬9總工程師教授級高工陜西省鐵路集團有限公司陜西省交通建設集團公司①發明了級配碎石力學性能數值模擬技術;②發明了控制塑性變形累積破壞的級配碎石VVTM設計方法;③對創新點(6)做出突出貢獻;④本人投入該技術研究工作量占本人工作量的45%。
李明杰10站長教授級高工河南省交通基本建設質量檢測監督站河南省三門峽至淅川高速公路項目有限公司①研究了瀝青混合料VVTM設計方法;②構建了耐久性路面結構車轍預估模型;③提出了耐久性路面結構疲勞壽命預測方程;④對創新點(1)、(3)做出重要貢獻;⑤本人投入該技術研究工作量占本人工作量的40%。
陳浙江11副總經理教授級高工金華市交通投資集團有限公司金華市公路管理局①研究了體積參數對VVTM瀝青混合料力學特性影響;②并對比研究了Marshall與VVTM瀝青混合料現場壓實特性;③提出了級配碎石設計模量、抗剪強度結構系數等路面設計參數;④對創新點(3)、(6)做出重要貢獻;⑤本人投入該技術研究工作量占本人工作量的40%。

  八、 主要完成單位情況及創新推廣貢獻

完成單位排名對本項目科技創新和應用推廣情況的貢獻
長安大學1①發明了路面材料垂直振動成型方法(VVTM),VVTM試件與實際路面工程性質相關可達90%,解決了傳統試驗方法測試結果失真問題;②發明了瀝青混合料VVTM設計方法;③發明了控制塑性變形累積破壞的級配碎石VVTM設計方法;④全面負責和組織協調項目的研究工作;⑤制定項目的研究計劃與研究大綱,組織項目鑒定。
陜西省交通建設集團公司2①發明了面層倒裝的抗裂耐久半剛性基層瀝青路面結構,可提升路面結構抗車轍性能、抗疲勞性能分別為40%和90%;②發明了控制塑性變形累積破壞的級配碎石VVTM設計方法;③參與指導依托工程的實施、檢測;④參與向本研究項目主管部門的各階段匯報與項目驗收鑒定工作。
陜西省交通工程咨詢有限公司3①發明了控制開裂破壞半剛性基層材料VVTM設計方法,成功解決半剛性基層開裂問題,并可節約水泥約30%;②參與指導依托工程的實施、檢測;③參與向本研究項目主管部門的各階段匯報與項目驗收鑒定工作。

  九、 完成人合作關系說明
  本項目完成人共11位,其中蔣應軍/1、紀小平/4、徐曉建/7隸屬于第一完成單位長安大學,喬懷玉/2、雷甲/8、劉海鵬/9隸屬于第二完成單位陜西省交通建設集團公司,張毅/6隸屬于第三完成單位陜西省交通工程咨詢有限公司,伍石生/3、高詣民/5屬于陜西省交通運輸廳,李明杰/10河南省交通基本建設質量檢測監督站,陳浙江/11屬于金華市公路管理局。
  喬懷玉是本項目第二完成人,合作方式包括共同參與制訂標準規范,合作時間為2016年6月至2019年5月,合作成果有:(1)地方標準:振動壓實試驗法瀝青混合料設計與施工技術規范。
  張毅是本項目第六完成人,合作方式包括共同參與制訂標準規范,合作時間為2016年6月至2019年6月,合作成果有:(1)地方標準:振動壓實試驗法瀝青混合料設計與施工技術規范。
  劉海鵬是本項目第九完成人,合作方式包括共同知識產權與制訂標準規范,合作時間為2015年12月至2019年5月,合作成果有:(1)國家專利:①AC-25瀝青混合料的設計方法;②一種瀝青混合料的單軸貫入方法;(2)地方標準:振動壓實試驗法瀝青混合料設計與施工技術規范。
  各完成單位共同開展合作研究,相關完成人間的合作形式包括共同立項、共同獲獎、共同科技成果等,是集科研項目聯合攻關、人才聯合培養于一體的長期、深度合作。

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