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在青藏高原與黃土、蒙古高原過渡地帶，甘肅高海拔寒區(qū)廣泛分布，甘南草原與祁連山、阿爾金山等區(qū)域高寒氣候顯著，凍融作用強(qiáng)烈，給路基與隧道工程建設(shè)養(yǎng)護(hù)帶來巨大技術(shù)挑戰(zhàn)。

針對(duì)這一難題，甘肅省交通運(yùn)輸廳先后部署多項(xiàng)課題，歷經(jīng)十載持續(xù)推動(dòng)技術(shù)攻關(guān)和成果轉(zhuǎn)化，形成了“高海拔寒區(qū)路基與隧道工程凍融致災(zāi)效應(yīng)及韌性建養(yǎng)關(guān)鍵技術(shù)”，昔日困擾寒區(qū)交通的凍融病害難題得到有效破解，一條條道路在隴原大地安全暢通。近日，該項(xiàng)技術(shù)斬獲2025年度甘肅省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，正是對(duì)甘肅交通系統(tǒng)十余年來持續(xù)努力的肯定和印證。

寒區(qū)天塹：建養(yǎng)難題制約交通發(fā)展

高海拔寒區(qū)的極端環(huán)境，讓道路工程面臨多重“艱險(xiǎn)考驗(yàn)”。在祁連山、甘南草原等地區(qū)，冬季氣溫低至零下三十?dāng)z氏度，凍結(jié)期長(zhǎng)達(dá)數(shù)月，凍融循環(huán)作用強(qiáng)烈，導(dǎo)致路基沉陷、隧道襯砌開裂滲水結(jié)冰等凍害頻發(fā)，工程病害率居高不下。隨著西部大開發(fā)和“一帶一路”倡議加快實(shí)施，寒區(qū)道路建設(shè)運(yùn)營(yíng)里程大幅增加，加之氣候暖濕化與極端天氣頻發(fā)，傳統(tǒng)建養(yǎng)技術(shù)更顯乏力。

“過去傳統(tǒng)設(shè)計(jì)只考慮環(huán)境氣溫，忽視風(fēng)場(chǎng)和滲流場(chǎng)的熱力影響，長(zhǎng)大隧道保溫設(shè)防全靠經(jīng)驗(yàn)公式，難以適應(yīng)高海拔實(shí)際情況。”項(xiàng)目核心成員介紹，寒區(qū)道路還面臨局地環(huán)境差異大卻采用均一化設(shè)計(jì)、檢測(cè)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)缺失、傳統(tǒng)病害處治手段需長(zhǎng)時(shí)間中斷交通等諸多難題，不僅導(dǎo)致工程耐久性差，還大幅增加運(yùn)維成本，嚴(yán)重制約區(qū)域交通高質(zhì)量發(fā)展。

十年攻關(guān)：高水平團(tuán)隊(duì)破解技術(shù)瓶頸

為攻克寒區(qū)道路建養(yǎng)“卡脖子”難題，甘肅省交通運(yùn)輸廳持續(xù)發(fā)力，整合多方資源，以國(guó)家自然科學(xué)基金、甘肅省科技計(jì)劃、甘肅省交通運(yùn)輸重點(diǎn)科技計(jì)劃等項(xiàng)目為支撐，推動(dòng)甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司、甘肅省交通科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司、甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司等甘肅省內(nèi)優(yōu)勢(shì)企業(yè)和中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、西北民族大學(xué)、中鐵西南科學(xué)研究院等科研院所協(xié)同打造“政產(chǎn)學(xué)研用”攻關(guān)鏈條，組建了以穆彥虎、朱小明、張坤為核心的博士科研團(tuán)隊(duì)。這支平均年齡不到40歲的團(tuán)隊(duì)，扎根高原戈壁，歷經(jīng)十余年艱苦攻關(guān)，在寒區(qū)道路建養(yǎng)領(lǐng)域取得一系列突破性成果。

在凍融致災(zāi)機(jī)制研究方面，團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)揭示了風(fēng)場(chǎng)與滲流場(chǎng)對(duì)工程的凍融致災(zāi)效應(yīng)。通過高原5個(gè)典型路基剖面近10年現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和17座隧道長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，構(gòu)建了考慮流場(chǎng)熱力耦合的工程穩(wěn)定性預(yù)測(cè)理論，破解了傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式無法有效指導(dǎo)高海拔長(zhǎng)大隧道保溫設(shè)計(jì)的難題，大幅提升了致災(zāi)預(yù)測(cè)精度。

在韌性建造技術(shù)創(chuàng)新上，團(tuán)隊(duì)突破傳統(tǒng)均一化設(shè)計(jì)局限，提出分區(qū)分級(jí)設(shè)計(jì)新方法，編制了考慮高海拔寒區(qū)環(huán)境、地質(zhì)等要素的高精度圖集，研發(fā)了倒T型塊石層寬幅路基、隧道新型復(fù)合襯砌等系列新結(jié)構(gòu)，以及混凝土抗凍耐久新材料，形成了涵蓋設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量控制的成套技術(shù)體系，編制標(biāo)準(zhǔn)4部、發(fā)布省部級(jí)工法6項(xiàng)。

在韌性養(yǎng)護(hù)技術(shù)體系構(gòu)建上，團(tuán)隊(duì)制定了3部檢測(cè)監(jiān)測(cè)地方標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)了隧道襯砌變形智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等新設(shè)備，研發(fā)了不中斷交通隧底加固、UHPC裝配式套襯等病害快速處治技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從“被動(dòng)處治”到“預(yù)測(cè)養(yǎng)護(hù)”的理念轉(zhuǎn)變。

成果轉(zhuǎn)化：經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益雙豐收

如今，這些凝聚著科研團(tuán)隊(duì)心血的技術(shù)成果，已在甘肅、新疆、四川、青海等地廣泛應(yīng)用，指導(dǎo)和規(guī)范了1000余公里的寒區(qū)道路、近百座隧道的建設(shè)養(yǎng)護(hù)工作，有效提升了工程技術(shù)狀況水平、降低凍融病害發(fā)生率，節(jié)省全壽命周期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。同時(shí)，依托這些技術(shù)，在保溫材料、監(jiān)測(cè)設(shè)備等方面正在逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。而且，通過這些技術(shù)的應(yīng)用，減少了道路反復(fù)維修帶來的生態(tài)破壞，避免了道路維修長(zhǎng)時(shí)間封閉對(duì)交通的干擾，減小了遠(yuǎn)距離交通分流繞行的成本，間接降低了車輛排放，推動(dòng)了道路工程與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

項(xiàng)目累計(jì)培養(yǎng)研究生60余名，70余人晉升高級(jí)職稱，打造出一支扎根寒區(qū)交通的青年科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。支撐省部級(jí)科創(chuàng)平臺(tái)6個(gè)、博士后工作站3個(gè)，為寒區(qū)道路建養(yǎng)領(lǐng)域儲(chǔ)備了雄厚人才力量。

未來可期：持續(xù)深耕寒區(qū)交通科技

面對(duì)寒區(qū)交通高質(zhì)量發(fā)展的新需求，科研團(tuán)隊(duì)并未停下腳步。下一步，該團(tuán)隊(duì)將聚焦氣候暖濕化背景下的工程長(zhǎng)期穩(wěn)定性問題，深化流場(chǎng)熱力效應(yīng)—巖土—結(jié)構(gòu)的相互作用機(jī)制研究；拓展新技術(shù)在重大工程中的應(yīng)用，持續(xù)優(yōu)化寒區(qū)道路工程分區(qū)分級(jí)設(shè)計(jì)指標(biāo)體系；研發(fā)更高效的智能化監(jiān)測(cè)設(shè)備、更耐久的功能性材料和綠色低碳建養(yǎng)技術(shù)，不斷完善“設(shè)計(jì)—建設(shè)養(yǎng)護(hù)”全生命周期技術(shù)體系，力爭(zhēng)在寒區(qū)道路工程領(lǐng)域取得更多原創(chuàng)性成果，為交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)和“一帶一路”倡議實(shí)施提供更堅(jiān)實(shí)的科技支撐。

從戈壁荒漠到雪域高原，這支科研團(tuán)隊(duì)用“十年磨一劍、梅花香自苦寒來”的韌勁和堅(jiān)守，攻克了寒區(qū)道路建養(yǎng)的技術(shù)堡壘，用科技創(chuàng)新鋪就了一條條安全暢通的隴原大道。他們的探索與實(shí)踐，不僅破解了具體的工程技術(shù)難題，更彰顯了科研工作者扎根一線、服務(wù)國(guó)家的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。

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來源：甘肅交通運(yùn)輸

責(zé)編：苗挺節(jié)

校對(duì)：閆可欣

審核：余大鵬 陳露

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