1、12018 年度国家科技进步奖拟提名项目公示根据国家科学技术奖励工作办公室关于 2018 年度国家科学技术奖提名工作的通知 （国科奖字201744 号） ，中国铁路总公司拟提名由中国铁道科学研究院、中国铁路设计集团有限公司、东南大学、中国铁路沈阳局集团有限公司、中国铁路哈尔滨局集团有限公司、哈大铁路客运专线有限责任公司、中铁第一勘察设计院集团有限公司 7 家单位共同完成的“严寒季冻区高速铁路毫米级变形标准下路基平稳性控制技术及应用”项目申报 2018 年度国家科技进步奖二等奖，现将项目基本情况公示如下：一、项目名称严寒季冻区高速铁路毫米级变形标准下路基平稳性控制技术及应用二、提名者及提名意见1
2、.提名者：中国铁路总公司2.提名意见我单位认真审阅了该项目提名书及附件材料，确认材料真实有效，相关栏目均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。按照要求，我单位和项目完成单位正在组织对该项目的拟提名情况进行公示。该项目紧密结合严寒季冻区复杂恶劣环境给高速铁路建设、运营及维护带来的重大挑战，历经近十年的科研攻关，形成了具有自主知识产权的严寒季冻区高速铁路毫米级变形标准下路基平稳性控制关键技术。创新成果包括发现了细颗粒“簇团”结构，揭示了高速铁路粗粒土填料冻胀机理；创新了路基防冻胀精细化设计方法，构建了结构与材料一体化的冻胀控制技术体系；创新了路基冻胀实2时自动监测技术，提出了路基平稳性保持技术
3、。成果应用于世界首条严寒地区高速铁路哈大高速铁路，为哈大高速铁路实现冬夏一张图运营提供了重要技术支撑。目前成果已成功应用于国内严寒季冻区 8000 公里高速铁路的建造与运营，以及俄罗斯莫斯科至喀山高速铁路的设计中，取得了巨大的经济和社会效益。该项目研究获得了一系列成果，为严寒地区高速铁路的发展积累了宝贵经验，推动了我国乃至世界寒区高速铁路设计、建设技术的进步，也为中国高速铁路“走出去”战略的实施提供了坚实的支撑。三、项目简介我国是冻土大国，约 1/4 国土分布多年冻土，超过 1/2 国土分布季节性冻土。青藏铁路攻克高寒多年冻土工程世界难题，掌握了保持多年冻土“不融化”技术，成为世界铁路史上一座
4、丰碑。季节性冻土冬天冻结、春天全部融化，年复一年的冻融循环是影响铁路路基平稳性的主要因素。要控制冻融循环的影响，核心是控制路基冬天“不冻胀” 。我国高铁要求路基冻胀变形量在 8mm 以内，远高于公路和普速铁路的厘米级。我国严寒季冻区高铁服役最低气温达-45，最大冻深达 3m，即使使用既有标准中冻胀率不大于 1%的“不冻胀填料” ，冻胀量也难以控制在毫米级。日法德等国虽然在季冻区修建了高铁，但其最低气温与最大冻深不及我国的 1/2，冻胀矛盾不突出。因此，我们要想在严寒季冻区修建高铁，必须依靠自主创新破解毫米级变形标准下路基平稳性控制难题。项目组在国家和部委支持下，历经十余年理论技术创新，攻克三大
5、技术难题：破解粗颗粒土填料的冻胀机理；攻克毫米级变形标准下的路基冻胀控制技术；突破低温严酷环境下高铁维护技3术，形成了自主知识产权的严寒季冻区高速铁路毫米级变形标准下路基平稳性控制关键技术及应用体系。创新点如下：1.发现了粗颗粒填料中细颗粒“簇团”结构，揭示了高速铁路路基冻胀机理。提出微观簇团结构自动识别方法，建立簇团率分析算法及程序，揭示填料中簇团率与细颗粒含量的映射关系。发现簇团是粗颗粒填料主要持水结构，簇团内冻结产生水分微迁移，冻结膨胀推动粗颗粒骨架位移、错位形成路基宏观冻胀。提出基于簇团率控制的细颗粒含量限值。成果为毫米级路基冻胀精准控制提供了支撑。2.创新了路基防冻胀精细化设计方法，
6、构建了结构与材料一体化的冻胀控制技术体系。提出了基于簇团率控制的渗透性级配碎石及水泥改性级配碎石构成的防冻胀路基结构，研发了基于抗冻胀材料及双向预应力轨道板的防冻胀无砟轨道结构，解决了严寒季冻区高速铁路路基冻胀控制及无砟轨道平顺性、耐久性等问题。成果纳入高速铁路设计规范 铁路工程粗粒土冻胀试验方法等标准中。3.创新了路基冻胀实时自动监测技术，提出了路基平稳性保持技术。融合地面自动监测、车载动态检测、北斗卫星遥感等技术，构建了“空、车、地”多源数据融合的冻胀监测预警体系，首次提出了基于静、动力映射关系的高速铁路无砟轨道路基冻胀管理标准，研发了毫米级标准下路基内靶向精准注浆和线路长期适度平顺的冻胀
7、维护综合技术，实现了严寒地区高速铁路线路平稳性的可控。项目申报专利 40 余项，授权发明专利 11 项，其它知识产权 16项。制修编标准 12 项，发表论文 150 余篇，出版专著 1 部。获省部级特等奖 1 项、一等奖 3 项。多位院士评审认为成果“具有创新性、系统性和实用性，整体达到了国际领先水平。 ”成果为季冻区高铁建4设提供了重要支撑，在哈大、哈齐等十几条高铁 8000 余公里线路成功应用，彻底实现了冬季 300km/h 运营。哈大高铁应用成果后时间压缩近 2 小时，形成了哈尔滨、长春、沈阳、大连为核心的 1 小时交通圈，旅客发送量年均增长 21%。成果应用新增销售额近 40 亿元，新
8、增利润超 10 亿元。支撑了高铁“走出去战略” ，已为莫斯科至喀山高铁提供了“中国方案” 。四、客观评价1、与国内外同类技术的比较与国外严寒地区高速铁路应用较多的日本和德国相比，由于我国环境和气候条件更加严酷，为达到高铁的高平顺性，我国需要对填料冻胀机理进行更加深入的研究（详见创新点一） ，需要采用更加严格的冻胀控制技术（详见创新点二）及高铁运营维护体系。中国严寒地区高铁设计、建造、运营维护技术已领先世界。表 1 与国外高速铁路相关技术的比较建造、运营技术指标对比 该项目 日本 德国 法国 结果对比最冷月平均气温-24（哈大线） -5 （北海道新干线）-1.4（慕尼黑-汉堡）-0.5（TGV欧
9、洲东部线）最低气温 -45（齐齐哈 尔） -28.5（札幌） -29.1（汉堡） -23.2梅斯（ Metz）负温持续时间7 个月（齐齐哈尔）4 个月（札幌）2 个月（汉堡）2 个月（梅斯）建造运营环境最大冻深 3.0m 1.1m 0.7m 0.5m建造运营环境更为恶劣线路平顺性要求 2mm 3mm 2mm 3mm冬季运营速度300km/h（哈大） 260km/h（北海道新干线）恶劣天气下限速200km/h 无限速防冻胀填料要求细颗粒含量 5%细颗粒含量15%细颗粒含量 10%细颗粒含量12%防冻胀结构防排疏渗综合设计 表层设置防水层，底层采用防冻胀填料运营要求及技术指标冻胀管理标准 有 无
10、无 无运营、建造技术指标更为严格2、该项目的鉴定评价意见（1）中国铁路总公司邀请卢春房、岳清瑞、缪昌文等多名院士、5业内知名专家对严寒地区高速铁路毫米级变形标准下的路基平稳性控制关键技术及应用进行技术评审。评审结果认为：“该成果具有创新性、系统性和实用性，研究成果整体达到了国际领先水平，建议进一步扩大推广应用。 ”（2）原铁道部邀请周镜院士等专家对项目的技术评审认为：“项目对填料的冻胀性二级分类、冻土路基防冻胀设置、中国铁路冻土区冻胀特性分区对铁路设计有较好的参考价值。 ”（3）中国铁路总公司组织专家对项目的技术评审认为：“项目建立了高速铁路运营长期连续观测技术体系，揭示了高铁路基冻胀发生发展
11、规律，提出了高铁填料冻胀的主要影响因素，创建了适宜严寒地区高速铁路路基冻胀整治技术措施及标准，取得了显著的社会经济效益，整体达到国际领先水平。 ”（4）国家科技部组织专家对“863”项目高速铁路基础设施服役状态检测技术的技术验收意见：“课题完善了我国高速铁路基础设施服役状态检测技术体系具有创新性，形成了具有自主知识产权的多源数据整合的高速铁路基础设施检测检测系统” 。（5）中国铁路总公司项目哈大高速铁路运营长期连续观测技术及冻胀整治技术研究的技术验收意见：“深入开展了哈大高速铁路路基冻胀规律及整治技术的研究为哈大高速铁路运营期路基养护维修和冻胀整治提供了技术支撑,综合评级为 A 级” 。（6）
12、中国铁路总公司项目严寒地区高速铁路路基微冻胀填料冻胀机理及分类标准研究的技术验收意见：“通过室内试验、理论推导、数值分析获取了微冻胀填料土水分布特征，揭示了微冻胀填料冻胀机制，提出了技术要求及分类，研究严谨深入” 。3、获奖情况6（1）相关项目“严寒地区高速铁路建造与维护关键技术”获2015 年中国铁道学会科学技术特等奖；（2）相关项目“严寒地区高速铁路路基防冻胀结构与冻胀监测技术研究及应用”获 2014 年中国铁道学会科学技术一等奖；（3） “哈尔滨至大连客运专线总体设计”获国家铁路局“2013-2014 年度铁路优秀工程设计一等奖” ；（4） “哈大客专（沈阳至哈尔滨段）工程地质勘察”获
13、2013 年中国勘察设计协会“优秀工程勘察一等奖”7五、推广应用情况该项目成果已广泛应用于我国严寒地区高速铁路设计、建设及运营维护中，经过哈大高速铁路 5 年、兰新铁路 3 年的运营考验，以及在哈齐、盘营、沈丹、哈牡、哈佳等 10 余条寒区铁路的成功应用，表明了严寒地区高速铁路路基冻胀与线路平顺性控制关键技术及应用的成果很好的解决了严寒地区高速铁路路基冻胀问题，减少了运营期间的养护维修工作量，研究成果成熟可靠、应用前景广泛。应用单位名称 应用技术 应用起止时间 应用单位联系人/电话 应用情况中国铁路设计集团有限公司 整体应用 2012.12 至今吕菲/18602263107哈齐、盘营、沈丹、哈
14、牡、哈佳等中铁第一勘察设计院集团有限公司 整体应用 2013.05 至今杨西锋/13991256773 兰新、宝兰全线中铁工程设计咨询集团有限公司 整体应用 2013.05 至 2017.5钱国玉/18500370197 吉图珲全线中国中铁二院工程集团有限责任公司 整体应用 2014.12 至今李安红/13808039351 莫喀高铁哈大铁路客运专线有限责任公司 整体应用 2013.05 至今杨春枝/13840053001 全线应用中国铁路沈阳局集团有限公司 冻胀维护技术 2012.12 至今李晓光/13889688878哈大、丹大、京沈等中国铁路哈尔滨局集团有限公司 冻胀维护技术 2013.
15、02 至今张园亮/17703600369哈大铁路哈尔滨局管段中国铁路兰州局集团有限公司 冻胀维护技术 2014.12 至今戚志刚/13649316813兰新客专兰州局管段中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司 冻胀维护技术 2014.12 至今谯泽诊/13909928657兰新客专乌鲁木齐局管段哈齐铁路客运专线有限责任公司防冻胀填料、结构及监测 2013.05 至今李秋伟/13313691339 全线应用京沈铁路客运专线辽宁有限责任公司 防冻胀结构 2013.05 至今 024-62022777 全线应用兰新铁路甘青有限公司防冻胀填料、结构 2014.06 至今于军/18993104650兰新甘青段、
16、宝兰甘肃段兰州铁路新疆有限公司防冻胀设计方法、路基结构 2013.05 至今张成波/13565856666 兰新客专新疆段8六、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 状态发明专利土体冻胀检测装置和检测土体冻胀量方法中国 ZL201410189760.1 2015 年 12 月 2日 1867085中国铁路总公司；中国铁道科学研究院铁道建筑研究所；中国铁道科学研究院赵国堂；叶阳升；杨国涛；张千里；蔡德钩；闫宏业；姚建平；程爱君；陈锋；朱宏伟；史存林有效发明专利冻土冻胀实验装置以及测量冻土冻胀测量的方法中国 ZL
17、201410188428.3 2016 年 5 月 11日 2065813中国铁路总公司；中国铁道科学研究院铁道建筑研究所；中国铁道科学研究院叶阳升；赵国堂；杨国涛；张千里；蔡德钩；程爱君；闫宏业；姚建平；陈锋；朱宏伟；史存林有效发明专利一种高速铁路路基级配碎石设计的方法中国 ZL201410401941.6 2016 年 3 月 16日 1989199 东南大学蒋金洋；赵国堂；佘伟；潘利有效发明专利一种关于高速铁路路基用水泥级配碎石的制备方法中国 ZL201410401926.1 2015 年 11 月18 日 1844633 东南大学蒋金洋；赵国堂；佘伟；潘利有效9发明专利一种无砟轨道铁路
18、路基面封水层结构中国 ZL201410049551.7 2016 年 6 月 15日 2110093 铁道第三勘察设计院研 究集团有限公司崔维孝；冷景岩；李季宏；刘东；张戎垦；邓建义有效发明专利一种自密实沥青混凝土防水封闭层及其施工方法中国 ZL201410487243.2 2016 年 8 月 24日 2212961东南大学；中国铁路总公司；中国铁道科学研究院；中国铁道科学研究院铁道建筑研究所陈先华；杨军；赵国堂；杨国涛；王征；蔡德钩；叶阳升；韩自力；张千里；王建伟；闫宏业有效发明专利一种存在冻胀问题的铁路无砟轨道维护处理方法中国 ZL201410309370.3 2016 年 8 月 17
19、日 2169769 陈志新；王晓明；李晓 鸥陈志新；王晓明；李晓鸥；高文；赵文国；刘勇；常占禄；贺立冬；邱原；张魏伟；马德东；张柏生；艾强；韩旭有效发明专利一种凝结时间可控的水泥乳化沥青砂浆及其制备方法中国 ZL201510224910.2 2017 年 4 月 5日 2434162中国铁道科学研究院金属及化学研究所；中国铁道科学研究院；北京中铁科新材料技术有限公司；铁科纵横（天津）科技发展有限公司王涛；李海燕；邵丕彦；吴韵良；魏曌；佳恒琼；刘子科；李洪刚有效发明专利一种水泥乳化沥青砂浆及其制备方法中国 ZL201510224863.1 2017 年 8 月 4日 2574596中国铁道科学研究院金属及化学研究所；中国铁道科学研究院；北京中铁科新材料技术有限公司；铁科纵横（天津）王涛；李海燕；邵丕彦；吴韶良；魏曌；佳恒琼；刘子科；李有效10科技发展有限公司 洪刚
