“智”取深山峡谷——花江峡谷大桥施工关键技术研发与应用技术

花江峡谷大桥项目是中国西南地区的一项重要基础设施工程，旨在连接花江峡谷两侧的交通，促进区域经济发展和旅游资源的开发。该项目的实施对于改善当地交通条件、缩短旅行时间、提升物流效率具有重要意义。

花江峡谷大桥位于中国贵州省，跨越著名的花江峡谷，该地区以其壮丽的自然景观和复杂的地形条件而闻名。大桥全长2.890km，主跨达到1420m，桥高625m，是一座具有挑战性的大跨度桥梁。项目的建成将直接惠及沿线超过100万个居民，同时为周边地区创造数千个就业机会。

花江峡谷大桥项目在设计和施工过程中采用了多项技术创新，这些创新不仅提高了桥梁的安全性和耐久性，还降低了施工成本和环境影响。

结构设计：大桥采用了创新结构，有效提高了桥梁的承载能力和抗震性能。

施工技术：项目首次在国内采用缆索吊装施工技术，该技术通过精确控制吊装过程，确保了大桥构件的精确安装，同时减少了对峡谷环境的干扰。

材料应用：大桥使用了高性能混凝土和耐腐蚀钢材，这些材料的使用显著提高了桥梁的耐久性和维护效率。

环境友好：在设计和施工过程中，项目团队充分考虑了环境保护，采用了生态友好的施工方法，减少了对峡谷生态系统的影响。

智能监控：大桥配备了先进的结构健康监测系统，能够实时监测施工的运行状态，确保桥梁施工安全。

在花江峡谷大桥的建设中，传统的全铸结构形式索鞍和铸焊组合式结构索鞍已无法满足日益增长的工程质量和安全要求。因此，项目团队首创研发了一种高性能锻焊组合式索鞍结构，该结构在设计上实现了重大突破。索鞍的鞍槽底承压部件采用整体锻造或分段锻造再焊接而成，而鞍槽的侧壁、鞍座纵横肋板及底板均采用高强度钢板制作。这种新型结构不仅具有高强度、轻量化、抗低温性能好的特点，而且在技术含量和品质保障方面都有显著提升。

新型锻焊组合式索鞍结构的优势=高强度+轻量化+抗低温性能好+技术含量高+品质更有保障。相对于传统索鞍，新型锻焊组合式索鞍结构能够实现整体结构全方位无死角100%的无损探伤检测，有效保证索鞍的制作质量，提升索鞍产品的品质水平。此外，项目还首创了铸件/锻件+高强钢丝的硬度匹配试验理论计算模型和试验方法，形成了高性能锻焊组合式索鞍的成套制造工艺技术。

花江峡谷大桥建设面临的另一个技术挑战是峡谷深、风速高、风场复杂的气候环境。为了确保大桥施工及运营安全，项目在桥位设置风观测多普勒激光雷达，对桥位风场进行观测并开展数据智能分析，获取山区桥位风场环境基本规律。通过这些数据，项目团队强化了猫道、缆吊风稳定性设计，为今后山区大跨径桥梁风稳定性设计提供了依据及案例。

在大跨径桥梁工程中，主缆的强度和耐久性是关键。花江峡谷大桥采用了大于或等于2000MPa高韧性多元合金耐候平行钢丝索股在悬索桥主缆上的应用，推进了桥梁主缆高强度、轻质化的发展。同时，项目还探索了大规格超高强度主缆索股架设安装技术，并为超大跨径桥梁的设计建设奠定了基础。此外，项目还开展了大型工程用超高强度耐腐蚀缆索组件关键技术研究与应用，突破了超高强度耐腐蚀缆索钢丝制造关键技术，实现了显著的经济效益和社会效益。

在国家“双碳”目标的背景下，花江峡谷大桥项目首次提出并应用了绿色高性能岩石粉矿物掺合料制备与应用关键技术。该技术采用石粉作为掺合料配制混凝土，有效解决了传统矿物掺合料资源匮乏的问题。通过对贵州地区盛产的石灰岩矿、硅灰石及大量隧道洞渣废弃物的岩石粉含量及特性的研究，项目团队探明了粉磨工艺及参数对岩石粉粒径与细度的作用规律，并阐明了岩石粉特征对混凝土工作性与力学性能的作用机理。

岩石粉混凝土优势=减少水泥用量+解决资源浪费+降低土地占用

通过高效岩石粉生产与物理改性技术以及岩石粉化学改性技术，项目建立了岩石粉掺合料及岩石粉复合掺合料的制备技术，并构建了不同应用需求与不同强度等级的岩石粉混凝土制备技术。这不仅提高了混凝土的耐久性，还为高性能岩石粉掺合料的大生产及其在典型混凝土工程中的应用提供了技术指南。

花江峡谷大桥项目研发了适合山区的超高索塔“竖向移动工厂”及施工智能设备匹配融合的运用研究。该系统采用iBIM模型形体拟合与CAD三维模板体系精细化建模的深化设计，并创造性地采用以液压系统为动力的“截面递减爬升平台+施工平台顶架+内挂平台”为一体的“造塔”平台。整个系统集设计研发、模架爬升、钢筋部品调位、混凝土精准布料、自动振捣、峡谷区域风环境监测智能养护、消防、防雷、施工照明、安全监控、应急避险和逃生等集成控制于一体，极大地提高了施工效率和安全性。

针对现代大跨度桥梁柔性大、阻尼低、对风作用敏感的特点，花江峡谷大桥项目开展了抗风性能研究。项目通过猫道结构风荷载参数风洞试验、猫道静动力特性研究、猫道结构静风稳定性及风致振动响应、猫道结构抗风性能提升措施研究等方面入手，有效避免了颤振、驰振等能够导致桥梁结构损坏的风致振动，并安全地估算抖振引起的风荷载。这些研究为猫道结构设计、猫道施工过程大风管理措施的制定提供了依据。

花江峡谷大桥项目开展基于北斗的基准索动态精准定位技术研究，研发了基于北斗定位技术的主缆基准索线形的实时监测成套设备。该技术能够实现对基准索垂度和主塔偏移的自动化同步监测，有效克服了晚间观测、人工观测产生的误差。这对于大桥基本准索线形实时快速监测及自适应智能调索整形入鞍至关重要。此外，项目还开发了多通道RTCM信号解码与SSR数据管理系统，研究了多基站GNSS定位粗差探测算法、多基站模糊度固定策略与算法、多基站GNSS大地坐标解算算法、主缆基准索线形拟合与形变实时监测算法，以及边缘端实时数据可视化软件开发，为一般索提供前期施工经验的实践。

技术创新背景与需求

GNSS技术在实时高精度定位领域的需求日益增长，而传统GNSS定位精度无法满足高精度行业应用的需求。为了解决这一问题，实时精密单点定位技术（PPP）被提出并迅速发展，该技术极大地改善了GNSS的定位精度。

现有技术的局限性

尽管PPP技术已经十分成熟，但其中的模糊度固定算法（AR）仍然存在许多问题，尤其是在复杂环境下，如城市、峡谷、山区等，这些问题成为专家学者研究的热点。

技术创新点

提出改进的模糊度固定方法，该方法基于数据驱动的思想对BIE模糊度固定策略进行改进，融合了LAMBDA方法与BIE方法的优点，并弥补了相应的不足，提升了复杂环境下PPP模糊度固定定位性能。

技术创新实施效果

相比于现有技术，该技术有益效果在于：针对实时复杂环境下PPP浮点解精度不高，模糊度参数过多导致的LAMBDA方法固定解精度不足、传统BIE方法固定成功概率低的问题，提出了一种适用于复杂环境的GNSS实时精密单点定位模糊度固定改进方法。首先基于固定的宽巷模糊度对原始频点模糊度进行精化，进而提升PPP收敛时间与模糊度固定成功率；同时针对传统BIE方法难以进行可靠性检核的问题，提出一种最优孔径检核方案对BIE固定可靠性进行检核。

技术创新的应用前景

不仅提升模糊度固定的可靠性,缩短收敛时间,而且对于推动PPP固定解技术在测绘遥感地理信息及地球科学领域的应用具有重要意义。

技术创新的学术认可

相关研究成果“GNSS精密单点定位模糊度快速固定与增强关键技术”获得了卫星导航定位科技进步特等奖，显示了该技术在学术界的认可和影响力。

通过上述总结，我们可以看到，该技术发明在GNSS实时精密单点定位领域的创新是显著的，不仅解决了现有技术中的一些关键问题，而且具有广泛的应用前景和学术价值。

智慧索，即智能拉索系统，是将传统桥梁拉索与现代传感技术、计算机技术、通信技术相结合的高科技产品。花江峡谷大桥项目通过在拉索内部安装传感器，实现了对桥梁受力情况、温度变化、振动频率等关键数据的实时监测。这些数据通过无线传输系统，实时发送到监控中心，为桥梁的维护和管理提供科学依据。智慧索系统不仅提高了桥梁的安全性，降低了维护成本，还提升了管理效率，并为桥梁科研和设计提供了宝贵的第一手资料。

花江峡谷大桥项目以“数字桥梁”为依托，探索大数据建桥新实践。项目采用物联网传感数据采集与无线数据传输，结合大数据先进技术应用，以北斗数字化平台管控服务和数据化关联分析能力，提高了系统缆索吊智能化运行，实现了三维精确吊装就位。这一实践不仅提高了施工效率和精度，还为未来桥梁建设提供了新的思路和方法。

桥梁长效涂装防腐蚀的必要性及困难点，腐蚀是世界各国共同面临的问题，据有关权威统计,每年腐蚀损失占各国GDP的3%～5%，远远大于自然灾害、各类事故损失的总和。腐蚀问题已经成为影响国民经济和社会可持续发展的重要因素之一。研究表明，我国的腐蚀总成本约占当年GDP的3.34%，总额超过2万1千亿元人民币，相当于每个中国人当年承担1555元多的腐蚀成本。

而对于桥梁项目来说，腐蚀除了财产损失，还会带来结构的受力风险，可以说涂装质量是桥梁项目的重中之重。搞清楚腐蚀的原理以及复合涂层的防护原理，能帮助我们更好的认知涂装防腐中的困难点。可以看到腐蚀离不开三要素，水，空气，电离子。作为复合涂层防腐第一环节也是最重要环节，锌粉的原电池效应通常并没有那么有效，传统富锌底漆并未充分利用锌含量。

在传统富锌底漆中，仅靠近钢材表面20~30um范围内的底漆发挥了原电池效应，换而言之：大量的锌被浪费，并没有用于保护结构，我们提出了三重活化锌粉技术重新定义防腐保护，活性锌技术可充分利用涂层中的所有锌含量，由此提高原电池保护效应，将原来等待消耗的锌粉转化为一个整体，如同一面盾牌，在1000h耐盐雾中，可明显观测到锈蚀得到减缓；1440h耐盐雾中，活性锌复合涂层可明显观测到锈蚀蔓延得到极大减缓，活性锌改善了富锌涂层的机械性能，焊缝处表现完美，保证基材可以长期抵御JCX极端环境！

当前，中国桥梁正在步入创新、转型和升级的高质量发展的重要战略机遇期，以5G、工业互联网、大数据、云计算、人工智能、区块链及北斗等为代表的新技术与传统土建产业的融合是未来发展趋势。

下一阶段，我们团队将聚焦桥梁工业化智能建造，交叉融合人工智能、自动化与机器人等多领域前沿技术，对山区长大桥梁建设技术展开系统集成研究，拟构建安全、高效、优质、经济、绿色的长大桥梁建设产业链，整合产业链、价值链、创新链和服务链，推动山区长大桥梁建设施工技术迈向工业化、高精化、智能化。