道阻且長 行則將至
——記山東省交通科學研究院道路基礎(chǔ)研究中心

□ 杜月嬌

交通是興國之要、強國之基。截止到2018年年底，全國的公路里程達485萬公里，其中高速公路總里程已達14.3萬公里，位列世界第一。在這些令世人矚目的成就背后，離不開無數(shù)交通科研工作者的默默奉獻和辛勤付出，而山東省交通科學研究院道路基礎(chǔ)研究中心團隊就是他們中的杰出代表。

依托“山東省道路結(jié)構(gòu)與材料重點實驗室”“高速公路養(yǎng)護技術(shù)交通行業(yè)重點實驗室”“山東省混凝土材料與橋梁結(jié)構(gòu)工程技術(shù)研究中心”等省部級平臺，山東省交通科學研究院道路基礎(chǔ)研究中心著力打造創(chuàng)新工作室、創(chuàng)新團隊、學術(shù)帶頭人“三位一體”的創(chuàng)新組織架構(gòu)，持續(xù)聚焦交通基礎(chǔ)設(shè)施性能、安全、智慧提升等技術(shù)熱點研究，組建了“‘道可道’耐久性道路創(chuàng)新工作室”“‘礫青途治’新材料創(chuàng)新工作室”“‘砼芯同創(chuàng)’混凝土及結(jié)構(gòu)創(chuàng)新工作室”以及“耐久性道路”“高性能瀝青材料”“高性能混凝土”“道路質(zhì)量提升技術(shù)”“大宗固廢資源化路用”“智能感知與交通大數(shù)據(jù)”“路域交通安全”等創(chuàng)新團隊，先后被授予“山東省創(chuàng)新型班組”“山東省工人先鋒號”“全國工人先鋒號”等諸多榮譽稱號。

“道路基礎(chǔ)研究中心是我院開展交通科研創(chuàng)新工作的中堅力量。多年來，我們始終不忘初心，牢記使命，堅持以交通科研創(chuàng)新為引領(lǐng)，以弘揚勞模精神、‘工匠’精神為己任，不斷培育、壯大交通科研創(chuàng)新團隊，從而凝聚團隊智慧，發(fā)揮團隊力量，持續(xù)增強交通科研創(chuàng)新能力和水平，為我國的公路建設(shè)做出了積極貢獻?！鄙綎|省交通科學研究院院長王林如是說。

十五年到五十年，打造新一代綠色耐久路面

延長路面使用壽命，降低成本能耗，打造新一代路面，是山東省交通科學研究院道路基礎(chǔ)研究中心團隊追求的目標。經(jīng)過十多年的持續(xù)攻關(guān)，他們解決了表面材料早期水損壞，重載交通車轍、疲勞開裂等問題，向著新一代綠色、耐久、智慧道路不懈前進。

“傳統(tǒng)的瀝青路面壽命設(shè)計為15年，而永久性瀝青路面能達到50年以上。美國早在20世紀70、80年代就開始研究永久性瀝青路面，但重載交通作用下，永久性瀝青路面的研究則始于2000年以后，我們的研究與美國同步，并率先取得重大進展，實現(xiàn)工程應用，重載交通永久性瀝青路面典型結(jié)構(gòu)已經(jīng)在我國高速公路應用超過2000公里。”山東省交通科學研究院道路基礎(chǔ)研究中心負責人韋金城介紹說。

2004年，針對我國高速公路瀝青路面早期損壞、周期性重建造成巨大的交通、環(huán)境與資金壓力問題，山東省交通科學研究院以“永久性瀝青路面設(shè)計方法研究”等多項省部級科研項目為依托，開始了在長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)與材料關(guān)鍵技術(shù)及應用上的研究。

道路工程是一項復雜的科學技術(shù)，需要“知行合一”，理論突破需要大量工程實踐和驗證。為了驗證路面結(jié)構(gòu)性能，并確定關(guān)鍵指標“極限應變”水平，團隊依托實體工程先后修筑了10多公里試驗路并進行大量傳感器安裝及數(shù)據(jù)采集。為了實現(xiàn)“0”的突破，每到試驗路施工，課題組都要連續(xù)幾個月奮戰(zhàn)在工地一線，白天進行材料配比設(shè)計、傳感器安裝、數(shù)據(jù)采集、施工監(jiān)控，晚上就窩在工棚處理數(shù)據(jù)、制訂方案，撰寫研究報告。

功夫不負苦心人，試驗路各項指標終于達到了設(shè)計預期。但是，試驗路的實施只是萬里長征第一步，為了對路面結(jié)構(gòu)長期性能進行驗證，團隊對試驗路和實體應用工程持續(xù)進行了15年跟蹤觀測，采集了上百萬組數(shù)據(jù)，為永久路面技術(shù)轉(zhuǎn)化應用提供了系統(tǒng)數(shù)據(jù)依據(jù)。

“道可道”耐久性道路創(chuàng)新工作室團隊

基于大量科學數(shù)據(jù)和工程實踐，團隊提出了適合我國重載交通和復雜環(huán)境條件的永久性瀝青路面設(shè)計理論與方法，在國內(nèi)外引起強烈反響，先后獲得國家科技進步獎二等獎、山東省科技進步獎一等獎、國際瀝青路面聯(lián)盟（APA）“科技創(chuàng)新”獎等獎項。

“永久性路面”只是道路基礎(chǔ)研究中心團隊多年來堅持“科技強交”和創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的重要結(jié)晶之一。近年來，團隊迎難而上，敢為人先，已累計完成了50多項省部級重點科研項目，先后獲得國家科技進步獎、山東省科技進步獎、中國公路學會科學技術(shù)獎等科技獎勵30余項，獲授權(quán)國家發(fā)明專利50余項，發(fā)表學術(shù)論文100余篇，主持和參與制定國際、國家、行業(yè)和地方標準20余項。

“流變”與創(chuàng)新，新材料研究碩果累累

作為道路工程的主要原材料，瀝青材料的性能優(yōu)劣在一定程度上決定了道路工程最終質(zhì)量的優(yōu)劣。由于瀝青是一種復雜的高分子混合材料，其應用性質(zhì)不容易進行全面評價，而且現(xiàn)有行業(yè)規(guī)范的更新也相對滯后。為解決瀝青使用中的若干技術(shù)問題，團隊深入研究流變測試方法評價瀝青基材料的路用性能，促進了瀝青性能分級技術(shù)的推廣，并為一些特殊改性瀝青的工程應用提供科學的設(shè)計指導，研究成果直接構(gòu)成了相關(guān)重大科研課題的創(chuàng)新點，部分形成專利和地方標準，在具體的技術(shù)咨詢工作中用于省內(nèi)外多項工程。

作為國內(nèi)開展天然瀝青路用研究的開路先鋒之一，團隊提出了回歸法檢測天然巖瀝青軟化點的測試方案，解決了天然巖瀝青難以熔化而無法測試的技術(shù)難題；該方法已形成專利，并成為山東省地方標準《巖瀝青路用技術(shù)要求》的材料質(zhì)量檢測標準。團隊積極推廣熒光分析和流變測試技術(shù)在改性瀝青相容性檢測中的應用，實現(xiàn)改性瀝青生產(chǎn)質(zhì)控便捷、高效。目前所撰寫的涉及巖瀝青和熒光分析的3篇論文引用量已達120余次！

正是長期面向?qū)嵺`開展的試驗檢測和技術(shù)數(shù)據(jù)積累，讓團隊深諳瀝青路面材料的關(guān)鍵技術(shù)壁壘，并依托相關(guān)科研課題和攻關(guān)項目，聯(lián)合相關(guān)單位，陸續(xù)開展了一系列新型路面材料研發(fā)。部分成果已經(jīng)由山東高速集團、中石油燃料油公司、中海油氣開發(fā)利用公司等應用單位成功轉(zhuǎn)化，并成功應用于省內(nèi)外道路工程中，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

“我們團隊較早地開展了天然瀝青路用性能研究和實踐。歷經(jīng)多年，已經(jīng)全面系統(tǒng)地研究了不同天然巖瀝青的微觀結(jié)構(gòu)、組成及其對石油瀝青的改性機理，揭示了不同天然瀝青對改性瀝青性質(zhì)影響的差別，明確了巖改性瀝青組分與路用性能指標關(guān)系，成功研制了應用于高品質(zhì)瀝青混合料的巖瀝青復合改性瀝青。目前，巖改性瀝青在國內(nèi)外累計鋪筑路段超過1000km。成果對完善我國天然瀝青的應用和技術(shù)保證體系提供了重要的科學指南。”新材料工作室?guī)ь^人樊亮介紹說。

迄今為止，團隊已經(jīng)形成穩(wěn)定的科研方向，包括瀝青及瀝青基材料試驗檢測與評價、新型路用膠結(jié)料研究與開發(fā)、瀝青路面預防性養(yǎng)護、特殊土固化與資源化、路面病害處治理材料開發(fā)等。團隊在學術(shù)著作、成果專利、行業(yè)標準、技術(shù)應用等多方面取得了較為全面的學術(shù)成果，現(xiàn)已完成縱橫向課題16項，發(fā)表論文100余篇，申請專利11項，編寫行業(yè)標準和地方標準共4項；獲山東省科技進步獎、中國公路學會科學技術(shù)獎等10余項。

砼芯同創(chuàng)，打造混凝土技術(shù)新高地

東起青島主城區(qū)，西至黃島，跨越膠州灣海域的青島海灣大橋，是中國北方冰凍海域首座特大型橋梁集群工程，加上引橋和連接線，其總體規(guī)模曾為世界第一大橋。該工程建設(shè)時面臨的一大重要難關(guān)就是解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗凍耐蝕問題。

“礫青途治”新材料創(chuàng)新工作室團隊

“砼芯同創(chuàng)”混凝土及結(jié)構(gòu)創(chuàng)新工作室團隊

在工程建設(shè)過程中，山東省交通科學研究院的郭保林研究員與山東高速青島公路有限公司、清華大學、同濟大學、中交四航工程研究院等單位的科研人員一起，首次將結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計、施工控制和管養(yǎng)決策進行一體化設(shè)計，建立了凍融-氯鹽侵蝕作用下的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評定方法，創(chuàng)建了冰凍海域混凝土結(jié)構(gòu)長效聯(lián)合防護體系，研制出了抗凍耐蝕混凝土，開發(fā)了保障耐久性的系列施工控制技術(shù)，在顯著提高橋梁混凝土抗海水凍融和氯鹽腐蝕能力的同時，還將涂層施涂齡期縮短10天，顯著提高了施工工效，大幅降低了施工成本，系列成果成為山東省沿海橋梁建設(shè)的范本。

在工程建設(shè)過程中，困難有千萬種，作為工程基石的混凝土材料也面臨著多種挑戰(zhàn)?！案咝阅芑炷痢眻F隊就恰如工程建設(shè)中的“急救隊”，總是需要在第一時間解決混凝土材料在不同環(huán)境條件下遇到的問題。

“修建轉(zhuǎn)體橋是解決高速公路與既有鐵路交叉的常用方法，承臺混凝土大多是C50或C55，而單個承臺的體積就達數(shù)千立方米，水化熱高，大體積混凝土構(gòu)件易產(chǎn)生溫度裂縫。為此，我們團隊通過合理利用膠凝材料的水化放熱規(guī)律，成功開發(fā)出了大體積高強混凝土的裂縫控制成套技術(shù)，避免大體積高強混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，保證了結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性與適用性。”“砼芯同創(chuàng)”混凝土及結(jié)構(gòu)創(chuàng)新工作室負責人郭保林說。

針對山東省在役高速公路已經(jīng)突破6000km，服役超過15年的高速公路已超過3000km，有些橋隧工程已經(jīng)出現(xiàn)了較為嚴重的結(jié)構(gòu)耐久性劣化甚至失效的現(xiàn)狀，該團隊建立了結(jié)構(gòu)病害識別與成因分析的技術(shù)體系，這對降低生產(chǎn)成本、減少資源能源損耗、保障交通安全、提高管理與服務水平等有重要意義，將在未來的交通發(fā)展中產(chǎn)生不可估量的作用。

智慧道路，從服役性能智能感知開始

“國內(nèi)外對道路服役性能評價大多仍以人工、點狀、經(jīng)驗、表象、反演為主，不能實時、全面地掌握道路服役狀況，進而影響了新建道路合理設(shè)計、養(yǎng)護時機決策和道路服務能力改善，造成資源浪費?！薄爸悄芨兄c交通大數(shù)據(jù)”團隊技術(shù)負責人韓文揚介紹說。

那么，有沒有一種方法能夠更加智能、精準且及時地反映路面服役性能狀況呢？

為了回答這個問題，韓文揚自2009年加入團隊以來，已經(jīng)在道路結(jié)構(gòu)損傷無損快速檢測、道路結(jié)構(gòu)響應智能感知和交通大數(shù)據(jù)方面開展了十年研究。

為了解和借鑒國際上相關(guān)領(lǐng)域的研究進展和技術(shù)路線，2018年他遠赴美國國家瀝青技術(shù)中心（NCAT）做訪問學者,加入美國道路結(jié)構(gòu)力學研究領(lǐng)域著名教授David Timm研究團隊。訪學期間一年365天幾乎全都泡在工地上埋頭苦干，全程參與了美國運行時間最久、成果最豐富的NCAT足尺試驗環(huán)道的傳感器標定布設(shè)、數(shù)據(jù)采集分析工作,被NCAT同行贊譽為“最受歡迎訪問學者”。

NCAT環(huán)道結(jié)構(gòu)力學研究團隊工作留影（左二為山東省交通科學研究院訪問學者韓文揚）

圍繞實際交通荷載與路面結(jié)構(gòu)響應監(jiān)測等一系列技術(shù)難題，道路基礎(chǔ)研究中團隊有針對性地開展研究，研發(fā)了道路損傷無損檢測技術(shù)，開發(fā)了面向道路服役性能的交通軸載譜和路面結(jié)構(gòu)響應監(jiān)測成套技術(shù)，構(gòu)建了實際交通荷載與自然環(huán)境耦合作用下的路面結(jié)構(gòu)響應性能模型，突破了道路服役性能智能監(jiān)測技術(shù)難題，為智能路面研究開拓了一片嶄新的天地。

在“交通大數(shù)據(jù)”方面，團隊依托山東省6000余公里高速公路網(wǎng)，在道路服役性能衰變機理及仿真方面進行了十多年持續(xù)攻關(guān)研究，獲省部級以上科技獎勵近10余項，獲授權(quán)國家發(fā)明專利15項，取得計算機軟件著作權(quán)12項，主持或參與制定行業(yè)和地方標準3項，發(fā)表學術(shù)論文30余篇。

“道可道網(wǎng)”系統(tǒng)平臺

為了更好地服務于行業(yè)，道路基礎(chǔ)研究中心團隊建設(shè)了“道可道網(wǎng)”系統(tǒng)平臺（www.daokedaoroad.com），其中的在線路面結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料設(shè)計、交通及環(huán)境大數(shù)據(jù)系統(tǒng)首開行業(yè)先河，為道路結(jié)構(gòu)及材料設(shè)計、交通軸載監(jiān)測、道路內(nèi)部溫度場監(jiān)測、道路預防性養(yǎng)護、料源信息等提供專業(yè)在線系統(tǒng)和支持，同時為相關(guān)科研和技術(shù)應用提供共享數(shù)據(jù)和信息交流平臺。從基礎(chǔ)研究到工程實踐，再到平臺服務，道路基礎(chǔ)研究中心始終在探尋讓公路交通更加現(xiàn)代化、智能化的方法。

品質(zhì)工程，創(chuàng)新與奉獻鑄就

在開展科學研究的同時，團隊始終把技術(shù)服務和成果轉(zhuǎn)化放在第一位，特別強調(diào)科研課題服務于工程建設(shè)，認為只有這樣，科研才有生命力，同時強調(diào)科研人員要具有為工程服務的意識和責任感，服務于生產(chǎn)建設(shè)大局，而不能僅僅局限于課題研究的思維。

“道路質(zhì)量提升技術(shù)咨詢”團隊廣泛開展技術(shù)服務工作，足跡已經(jīng)遍布我國山東、內(nèi)蒙古、廣東、四川等十幾個省市、自治區(qū)以及俄羅斯、南非、肯尼亞等多個國家，累計指導高速公路新技術(shù)應用超過1萬公里。

混凝土團隊在新建工程的混凝土品質(zhì)提升、施工期混凝土缺陷識別與處治、在役橋隧結(jié)構(gòu)的維修加固等領(lǐng)域取得了累累碩果。在濟青高速改擴建工程、甘肅渭武高速公路工程、濰日高速公路工程、青島新機場高速公路工程、青島地鐵工程、濟南地鐵工程中都有團隊智慧凝結(jié)的成果，全國20余省、市、自治區(qū)的200余項橋梁、隧道、地鐵、核電站、機場等基礎(chǔ)設(shè)施項目上留下了他們的閃光足跡。

在技術(shù)服務過程中，涌現(xiàn)出了一大批業(yè)績突出、事跡感人的先進工作者，他們在平凡的崗位上無怨無悔地奉獻著自己的青春，貢獻著自己的力量?，F(xiàn)場新技術(shù)服務往往工期緊、任務重，現(xiàn)場協(xié)調(diào)和培訓工作千頭萬緒，“5+2”與“白加黑”是技術(shù)服務工作的常態(tài)。例如，在300多公里濟青高速公路改擴建工程中，團隊技術(shù)骨干胡家波與小組成員加班加點進行材料設(shè)計，為不影響施工單位生產(chǎn)時間，無論白天還是黑夜，根據(jù)施工單位進度安排，隨時進行生產(chǎn)配合比設(shè)計，及時解決工地上遇到的質(zhì)量問題，常年來回奔波于坑洼不平的施工便道，車輛每月跑1萬多公里是常事。為表彰團隊對濟青高速公路建設(shè)質(zhì)量保證與技術(shù)創(chuàng)新的突出貢獻，山東省總工會分別授予科研團隊和胡家波個人“山東省工人先鋒號”“山東省五一勞動獎章”榮譽稱號。

“道路質(zhì)量提升技術(shù)咨詢”團隊

憑著拼搏奉獻精神，團隊參與打造了濟青高速改擴建、長深高速青臨段、京藏高速呼包段、佛山一環(huán)改造工程、青島海灣大橋等一項又一項品質(zhì)工程，為我國道路基礎(chǔ)設(shè)施質(zhì)量保證和品質(zhì)提升貢獻了科技力量。

“把先進的交通科研技術(shù)應用到實踐中，是我們交通科研人的初心和使命。在一般人看來，我們科研人員的工作就是常年待在實驗室里，其實我們更多的是在施工一線。高速公路施工現(xiàn)場多在野外，條件異常艱苦，我們曾在肯尼亞與索馬里交界處的拉姆地區(qū)進行公路建設(shè)前期技術(shù)可行性考察和檢測，輾轉(zhuǎn)下飛機后著實嚇了一跳，機場跑道還是砂石土道，塵土飛揚，當?shù)啬滤沽质勘蓸寣崗?，考察過程中一前一后兩部保安車、四個士兵護衛(wèi)，蒼蠅、蚊子橫飛，有時候連飯都吃不上……在花久高速果洛段安裝傳感設(shè)備，當?shù)靥幵诤０?000米以上的青藏高原，我們都是靠吃藥和掛吊瓶應對高原反應……”從韋金城的話語中記者感受到了交通科研人的執(zhí)著和艱辛。他本人也先后榮獲“山東省有突出貢獻的中青年專家”“山東省杰出工程師”“中國公路青年科技獎”“交通運輸行業(yè)中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”“全國五一勞動獎章”等稱號。

道阻且長，行則將至?！翱萍紡娊弧钡拿篮迷妇埃^不是輕輕松松、敲鑼打鼓就能實現(xiàn)，面對諸多問題和挑戰(zhàn)，不可避免要“爬雪山”“過草地”，付出艱巨、艱苦的努力。雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越，山東省交通科學研究院道路基礎(chǔ)研究中心團隊始終不忘初心，堅守科研，在服務社會、服務行業(yè)的道路上一路前行，力爭為“交通強國”“交通強省”建設(shè)做出更大的貢獻。