工程管理的“智慧”

张靖皋长江大桥是世界在建最大跨径桥梁，其目标是打造“交通强国建设江苏样板标志性工程、中国桥梁科技创新引领代表性工程、世界特大跨悬索桥建设里程碑工程”，并将创建省部级平安百年品质工程示范项目，作为实现上述目标的基本路径和首要环节。基于上述认识，指挥部突破常规的“问题→对策”单向线性思维，将“时代要求与机遇、大桥特点与定位、行业现状与短板”通盘考虑、综合分析，碰撞出“现代化的火花”。在平安百年品质工程创建上，产生了更具现代化特征的管理思路，构建了更具现代化特征的管理体系，探索了更具现代化特征的应用场景。

张靖皋长江大桥是《长江干线过江通道布局规划（2020-2035）年》中明确的“十四五”期间重点推动建设的过江通道项目，也是《江苏省长江经济带综合立体交通运输走廊规划（2018-2035）年》明确的过江通道重点实施项目，项目建成后对长三角区域一体化发展和长江经济带发展国家战略，推进扬子江城市群建设具有重要意义。

大桥全长29.8公里，其中跨江段长7.859公里，分为南、北两座航道桥和南中北三段引桥，其中南航道桥为主跨2300米的双跨吊悬索桥，北航道桥为主跨1208米的单跨吊悬索桥，建成后将超越土耳其1915恰纳卡莱大桥，成为世界最大跨径桥梁，实现中国桥梁建设从千米跨径到两千米跨径的零的突破。

张靖皋长江大桥因其世界第一跨自身秉性与建设条件，在推进建设管理的现代化之路上，面临着方方面面的困难与挑战，并因大桥跨径的突破性跨越，这些困难与挑战的层级也呈现出几何式的飞跃增长。

工程规模大

张靖皋长江大桥跨江段全长7859米，由一座梁跨布置为2300米+717米的双跨吊悬索桥和一座主跨1208米的单跨吊悬索桥组合而成，跨越规模世所罕见。项目横跨两岸三市及两个长江主航道，关联面广，关注度高，实现现代化、高质量管理的难度极大。

桥梁跨径大

因应建设条件，南航道桥主跨2300米，是目前世界在建跨径最大的桥梁，并将由此创下六项世界之最。同时，为实现超大跨径，大桥在抗风、抗震、结构体系等方面必须具备更强性能，但国内外尚无2000米级超大跨径悬索桥的设计标准，六项世界首创技术应运而生。

施工难度大

南航道桥锚碇采用世界首创支护转结构复合地连墙锚碇基础，既无过往参照，也无先进指导。南锚碇距离长江大堤仅47.6米，在确保大堤安全的同时，要实现83米深地连墙高精度铣槽、超长超重钢箱拼接及吊装下放、一二期槽段刚性接头精准对接等施工，难度极大。南航道桥主塔为350米高的钢箱—钢管约束混凝土索塔，施工中将面临超高索塔线形控制、塔底超大面积压浆、自平衡索鞍高精度定位安装等前所未有的难题。此外，大桥建设还面临着北航道桥国内公路工程最大规模沉井基础下沉、首个跨千米全钢塔悬索桥偏拉索塔法预偏等技术难题。

安全风险高

南航道桥锚碇地连墙基础大型吊装吊重大、持荷长、作业频繁，小隔舱有限空间作业时间长；南北航道桥水上和高空作业频繁、持续周期长；施工现场地下水位高，与长江水系联通，基础施工管涌、翻砂风险大；桥址处位于长江入海口，江面风速高，施工受台风、龙卷风影响大。大桥建设的整个周期均面临较高的安全风险，实现有效管控的压力巨大。

大型装备多

万吨米级塔吊、高精度铣槽机、千吨级履带吊、大吨位跨缆吊机、超大直径紧缆机、超大牵引力主缆卷扬机等大型、特种机械设备应用集中，可测、可视、可控的施工目标对设备的智能化研发提出较高要求，并对现场管理带来新的难题。

环保要求高

项目穿越长江张家港重要湿地、长江如皋段刀鲚国家级水产种质资源保护区、江心洲重要湿地和焦港河（如皋市）清水通道维护区等多处生态空间管控区，对文明环保施工提出极高要求。

张靖皋大桥项目以“精益求精、生命至上、勇攀高峰、世界一流”为建设方针，并遵循“技术创新引领，科学试验验证”的原则解决重大工程技术难题，力求将张靖皋长江大桥打造成“交通强国建设江苏样板标志性工程、中国桥梁科技创新引领代表性工程、世界特大跨悬索桥建设里程碑工程”。为实现上述目标，指挥部组织编制了《张靖皋长江大桥平安百年品质工程创建示范项目总体实施方案》，明确了平安百年品质工程项目创建，在质量、安全、环保、智慧等方面的具体目标要求。

面对大桥建设的新形势、新挑战、新要求，瞄准平安百年品质工程创建“现代化管理”方向，构建以临建标准化、工点工厂化、作业机械化、施工装配化为核心的现场工业化体系，着重实践了以地连墙施工、沉井施工、索塔施工为典型场景的建造智能化体系，以安全标准化、工艺标准化、管理标准化为要素的施工标准化体系，以数字化设计、施工全过程可溯源、建管养一体化为要素的产品数字化体系和以OA办公、进度计量、多业务协同为要素的管理信息化体系。“五化”管理体系的运行彼此联动、交互促进、良性循环，是具有现代化特征的管理体系，可全面提升大型基础设施建设管理水平。

图1 工程现代化管理架构体系

项目依托5G、北斗、BIM等新一代信息技术，围绕锚碇地连墙、沉井、钢塔等关键结构研发智能建造系统，关联大型智能化装备施工运行模块，汇聚工业化制造、智能化施工、数字化监测全过程建造数据，建立新一代桥梁工程智能建造体系，实现施工全场景可视、可测、可控。

支护转结构复合地连墙施工工序复杂，精度要求高。通过抓取施工现场全要素感知数据，实现地连墙施工铣槽、钢筋笼/钢箱下放、混凝土浇筑的全过程监控。铣槽作业过程中，通过实时获取铣槽机运行数据，对成槽过程进行数字仿真建模，对槽孔垂直度、泥浆指标进行动态纠偏；在钢箱吊装过程中，通过数据可视化技术实现了水下钢箱姿态数字孪生模型，通过姿态调整系统满足钢箱下放精度要求；混凝土浇筑过程中，对分布式光纤传感器温度监测数据进行分析，确认是否发生混凝土绕流，并进行报警，实现地连墙施工过程智能控制。

图2 锚碇地连墙智能建造系统

大桥桥址处基础软弱覆盖层深厚，为确保锚碇基础满足承载能力、抗滑移能力和防渗要求，南、北航道桥均采用了大规模深层地基加固。施工过程中，实时采集提升速度、提升步距、浆液流量等关键指标，实现旋喷施工全过程的动态监控，对高压泵、空压机等后台设备运行状态以及水、浆、气的压力和流量等参数动态监测，保证数据稳定、设备安全可靠。每根高压旋喷桩均形成独立施工数字档案，包含引孔、喷浆全过程的施工参数，便于质量溯源管理。

图3 深层地基加固智能建造系统

在锚碇沉井钢壳节段制造中，采用焊接群控技术进行智能焊接云管理，实现焊机参数预控、焊接过程监测、焊后质量追溯、设备预警维护等管理需求，有效控制壁板错台、尺寸偏差，提高焊接生产效率和质量稳定性。在沉井接高下沉施工中，搭建沉井5D智能建造系统，全方位预埋智能传感器，将数据接入平台，对沉井施工中的水位变化、土体沉降、应力应变、空间姿态等关键指标进行实时监测与孪生。同时结合智能取土装备、智能决策算法，实现沉井接高下沉过程中的全时段可视、可测、可控，减小以往施工技术人员凭借个人经验进行主观判断所带来的不利影响。

图4 沉井智能建造系统

针对钢塔节段形状不规则、截面尺寸大、吨位重、焊接控制要求高等技术难题，项目开展了后场焊接变形研究，制定合理的组焊工艺，辅以采用反变形船位焊接专机、龙门式隔板焊接机器人完成自动焊接；针对桥位钢塔拼装，开展了虚拟同位拼装技术，钢塔环缝及纵向对接焊缝首次采用轨道式机器人、履带式机器人、多位置焊接机器人等，实现桥位焊缝的自动化焊接，确保焊缝质量的稳定性。

图5 虚拟预拼装

图6 桥位自动化焊接

标准化是现代化的重要标志，也是实现工业化生产的重要手段。项目推行安全、质量管理的标准化管理，构建全方位全覆盖全过程安全质量保证体系，开展关键工序工艺试验，落实精细化施工质量管控，持续推进质量管理标准化。

在日常安全管理过程中，紧密围绕“人机料法环”五要素推进安全管理标准化，着力构建风险分级管控和隐患排查治理双重预防体系。一是人员标准化。新进场人员参加产业工人培训中心的进场体检、安全培训、技术交底，建立一人一档，严格落实岗前培训和持证上岗。二是机械设备标准化。机械设备进场前严格执行报验程序，落实特种设备一机一档。三是安全材料标准化。每日开工前进行安全生产条件核查，检查安全防护用品、劳保用品是否有损坏，全面推行安全防护设施（梯笼、人员通道等）标准化、装配化和定型化。四是施工方案标准化。严格落实专项施工方案“四审、三核、两确认、一回头”审核程序。五是现场作业环境标准化。在编制施工方案时合理规划场地布局及安全通道设施，推行5S现场管理和班组六步走标准化管理，保持良好的作业环境。

对于结构复杂、施工技术难度大的地连墙刚性接头、锚碇深层地基加固等开展工艺试验，选定试验参数，固化施工工艺，通过总结工艺试验成果，为主体工程大规模施工提供技术支撑；为保证引桥墩身、索塔承台及塔座等关键混凝土结构构件外观质量，通过材料—试块—构件多尺度、多阶段试验，确定材料配比、脱模剂型号以及振捣工艺，不断提升混凝土外观质量，确保混凝土工程“内实外美”；针对塔底大面积压浆质量控制困难、无法检测的技术难题，从材料配合比、开孔部位、压浆工艺等开展现场试验，确定工艺参数，保证灌浆效果。 

图7 深层地基加固及塔底灌浆工艺试验

响应工业4.0、物联网智能制造发展趋势，从数字化正向设计到智能化施工管控，全面布局数字化应用场景，通过一站式大数据服务平台，实现“原材料—工厂预制构件—现场桥梁结构”三级材料正反向溯源，通过平台可查验任意结构构件的原材料、设计图档、质检资料。项目完工后，交付含设计、施工、桥梁初始状态的全过程数据体系，实现真正意义上的桥梁工程数字化交付。

依托BIM、人工智能、云计算等新一代信息技术，对悬索桥基础、主梁、索塔、锚碇和缆索等关键结构，开展BIM正向设计、校审及设计可视化交付。

图8 单元结构模块化设计与生产

围绕钢筋原材进场、订单提交、加工配送等流程，开发钢筋生产MES系统，采用智能网关打通钢筋设备与云端的数据通道，实现生产任务在线下发和生产数据的自动采集。完成订单、翻样、排产、加工、配送全业务数字化以及全流程的数据整合，全面提升钢筋加工的数字化和智能化水平，降低管理成本。

图9 智慧生产云工厂

为满足世界级大跨径桥梁建设的原材料品控需求，研发材料溯源系统及智慧试验室平台，构建完整的检验综合管理和产品质量监控体系。基于移动端对材料的批次、类别、数量等信息进行登记，结合材料试验检测系统和拌和站MES系统的数据，完成原材料的“来源和去向”追踪，实现混凝土、钢筋等材料批次与结构部位正反向溯源。

图10 产品质量溯源系统

平安百年品质工程是国家立足新发展阶段、基于全寿命周期理念提出的交通工程建设高质量发展新要求。张靖皋长江大桥在平安百年品质工程创建探索中创新性提出了以“现场工业化、建造智能化、施工标准化、产品数字化、管理信息化”为典型特征的现代化管理理念，有力推动了交通工程建设管理模式由传统向现代的深度变革，展现出极大价值与强大生命力，可为后续类似工程的现代化管理建设提供一定参考经验，助力打造一批“安全耐久、经济绿色、传承百年、人民满意”的平安百年品质工程项目。