随着我国经济社会发展迈入高质量发展新阶段，交通强国、数字中国、黄河流域生态保护和高质量发展、工业化信息化深度融合等一系列国家重大战略的提出和深入实施，为智能桥梁发展带来了前所未有的战略机遇。
在安罗高速原阳至郑州段项目建设中，通过科技创新驱动，实现了设计、施工、管理的全过程数智化管控，将绿色建造、提升品质、降本增效做到了有机统一，在河南大跨径组合结构桥梁工业化信息化建造方面做了大量创新探索和成功实践。
黄河上的咽喉要道
安罗高速原阳至郑州段项目是国高网北京到武汉高速公路的重要组成部分，起于新乡市原阳县兰原高速，向南跨越黄河，终于郑州市中牟县连霍高速，是京武高速重要的控制性工程和跨越母亲河的咽喉要道。建成后将在京港澳高速和大广高速之间形成新的纵向通道，对加强中原城市群与京津冀和长江中游城市群融合、缓解京港澳和大广高速交通压力、助力黄河高质量发展具有重要意义。
项目全长21.655公里，批复概算106.9亿元，设计时速120公里，双向八车道。主桥宽度51.5米，设计荷载公路-Ⅰ级。工期48个月，计划2025年建成通车。
项目建设难点包括：桥位河道宽，桥位处河道游荡性强，南北大堤距离达14.1公里，主河槽宽4.7公里。地质条件差，桥址区地质以砂黏土为主，地基承载力差，地震烈度高。环保要求高，黄河湿地省级自然保护区，管控措施严。施工受限多，黄河不通航，需采用组合结构，化整为零公路运输。
针对项目特点、难点，参加单位超前谋划，在吸收引用交通运输部等国家层面推广的18项技术成果基础上，深入港珠澳大桥等国内50余个项目调研，并开展10余次设计方案比选论证，确保方案科学合理，确立了“轻型化、标准化、工厂化、装配化、绿色环保”的设计理念。
新工艺、新管理的加持
安罗高速黄河特大桥全长15.223公里，钢结构用量约22万吨，是黄河上最长、内陆地区钢结构用量最大的公路桥梁。桥塔采用无附筋钢壳混凝土组合结构，主梁采用双边箱钢混组合梁，主塔以商代青铜“中国樽”入型，寓意：礼敬黄河，礼献中原。
技术创新
传统混凝土桥塔施工功效低、污染程度高，而常规钢混组合塔纵向钢筋多、穿筋精度控制难。本项目创新采用无附筋钢壳混凝土组合塔，无须穿筋作业，可实现快速装配化施工。
黄河滩地砂黏土承载力差，摩擦桩桩长较长，而传统环管式压浆浆液分布不均匀。本项目创新采用分布式智能桩基后压浆工艺，可使压浆控制到6米一层、提高桩基承载力，缩短桩长。
传统顶推施工精度控制差、人员投入多、施工周期长。本项目创新采用双向3400米无人值守钢梁顶推系统，160台步履顶多点同步连续顶推，运用智能传感器代替人工观测，提高设备集群同步作业精度、节约劳动力、提高施工功效和精度。
传统黄河桥下部结构为桩基+承台+墩柱，工程造价高、施工风险大，承台围堰的反复开挖回填对河床破坏大、污染程度高。本项目创新采用无承台桩柱钢管复合桩，大幅减少河床开挖和施工弃渣，提高桩身抗弯承载力和抗震性能，同时有利于降低阻水率和河床演变的影响。
桥位处地震烈度高，传统耗能减震装置抗震性能差。本项目创新采用横纵向E型耗能装置，采用硅泥代替速度锁定器中的硅油，采用嫦娥钢替代普通软钢，可提高抗震性能20%以上，同时适应纵横向变形需求。
传统高强螺栓检测方法，人力投入大，抽检随机性强、结果难以溯源。本项目高强螺栓约300万套，创新大规模应用高强螺栓智能施拧监测，施拧数值实时采集上传，达到100%全监测。
传统斜拉索无法实时掌握受力状态，项目创新采用内置光纤碳纤维复材斜拉索，集结构与健康监测于一体，可长期、实时对自身受力状态及斜拉桥健康状况进行监测。
创新采用预制桥面板智慧化生产线，解决传统桥面板预制功效低、班组人员多、占地面积大、养护周期长、质量控制存在偏差等问题，节约占地的同时，可实现工厂化、标准化加工，提高施工功效、节约劳动力投入。
创新采用无模化快速施工，解决传统桥梁建设模板投入多、工序复杂、易漏浆等通病。主塔钢壳既作为浇筑模板，又作为永久结构，永临结合，节约辅材、提高施工精度和质量。
创新采用长距离桥面径流系统，解决6公里黄河湿地保护区桥面雨水污水直排问题，保护区内径流不落地、全收集、全处理，杜绝对黄河污染。
管理创新
在管理模式方面，应用“监理+咨询”模式，发挥总监办后方公司跨江跨海特大型桥梁建管经验，成立技术咨询服务组，提供全过程技术咨询；成立院士领衔的专家咨询组，为重大技术方案和科研攻关把脉问诊；开展中国施工企业管理协会全过程质量控制管理咨询评价，加强创优过程管控和现场指导；自主编制专用标准，其中47项指标高于国家现行规范、20项指标填补国家行业空白，从制度标准层面确保实体质量提升。
以数智提升品质
智慧设计
现代化勘察测量：采用无人机测量，配合数字模拟，构建高精度地表全要素三维模型，提高精度、效率，减少人工工作量。
工业化设计选型：结合黄河不通航限制条件，因地制宜，综合钢梁制造、节段运输、栈桥规模、架设方式、起重装备、现场拼装等因素，在设计阶段开展主桥、副桥、引桥等部位梁形比选。
正向设计研究：设计阶段同步建立数据模型，参数化驱动模型调整，同时采用BIM三维辅助出图，精准解决锚索与塔壁结合开孔等问题，快速统计工程量，及时发现碰撞等问题。
BIM交互审核：上部结构采用钢混组合梁结构形式，大部分为钢结构构件，项目初设阶段完成可视化BIM建模，设计阶段实现BIM展示汇报。
智能建造
新结构以桥塔为例。南京长江五桥首次采用钢壳混凝土塔，塔节段通过纵向钢筋连接。本项目在此基础上优化钢壳内加劲肋形式，取消附筋，钢结构制造采用数控下料、自动焊接、1+1预拼装等技术，约5天完成一个节段，施工功效较混凝土塔提升约50%，较带附筋钢壳塔提升约20%。
新技术以分布式智能压浆为例。以声测管均布开孔配置压降阀，实现压浆管线的优化，解决了超长桩多层环管钢筋笼制作难、对接安装耗时长等问题；采用智能监测系统，实现压力的可视化、流量的数控化、操控的自动化、监测的云端化，较传统环管压浆，桩基承载力提高25%，功效提升10%；采用自平衡法检测桩基抗压极限承载力，较压浆前提升2倍。
新工艺以顶推工艺为例。传统顶推设备协同性不能有效保障，并需大量人工测量反馈，影响作业连续性。本项目顶推长度3400米，单跨顶推100米，不设临时墩，研发“无人值守”顶推系统，以智能传感代替人工观测，实现160台顶推设备的集群同步控制，10天可完成一孔顶推，提升功效约45%，劳动力需求降低30%，施工精度提升约20%。
新检测方法以高栓检测为例。本项目高栓约300万套，应用高强螺栓智能施拧监测系统，可自动采集每个高强螺栓施拧扭矩，方便管理人员实时掌握施工情况，较传统工艺，施宁合格率达100%、抽检率达100%，人员减少80%。
新产业模式以桥面板预制为例。本项目智慧板场集布料、振捣、赶平、蒸养于一体的自动化流水线，桥面板18个小时即可完成全部工序，较传统模式，临时占地减少45%，劳动力需求降低70%，养护周期降低84%，功效提高300%。
智慧管理
项目研发应用含工程管理、安全管理、智慧工地等12大类40余板块的数字化管理平台，实现验工计价归档一体化、全过程数智化管理。在此基础上，开发特色板块，实现特殊结构动态监测，质量及精度指标显著提高。
斜拉索管理平台：搭建斜拉索生产与施工管理平台，集成厂内加工及现场安装重要工点视频监控，张拉索力实时采集上传，实现生产与施工全过程监控，确保斜拉索施工质量。
钢结构集成管理：全桥钢结构涉及山桥、宝桥、振华、沪宁钢机等多家制造企业。研发集成管理平台，打通各企业加工制造、试验检测等环节，并接入数字化平台，集生产要素、生产计划、质量检验等信息于一体，远程掌握各企业加工情况。
以科技实现本质安全
在健全双重预防体系、创新网格化安全管理、健全安全和应急管理制度体系的基础上，着重运用数字技术，强化科技管控，实现本质安全。
设备管理数智化：全线架桥机、龙门吊等90余台特种设备均安装安全监控系统，实时采集数据、风险自动预警，提升设备本质安全能力。
安全监控数智化：全线各工点安装视频监控200余个，关键工点设置智能AI监控，对习惯性违章行为实时分析识别和提醒。
隐患排查数智化：将网格化管理、双重预防体系与数字化管理平台深度融合，以施工工点为基本单位，量化各岗位考核指标，实现安全巡检自动推送。
安全培训数智化：将安全培训纳入数字化管理平台，量化培训学时；建设智信培训中心，以VR安全体验教育为载体，打造沉浸式安全教育培训。
多措并举，降本增效
在降本增效方面，项目做了一些初步测算，通过科技创新、数智赋能等一系列管理措施，可以实现较好的经济和社会效益。
大规模采用钢结构并采用甲控模式严把入围关，优选国内顶尖钢结构制造企业，从材料源头确保实体质量，钢混组合结构优势明显：具有轻量化、强度高、韧性强、质量耐久等特点，防腐涂装寿命可达25年，环氧涂层斜拉索可达50年，较传统混凝土桥梁可降低自重近2/3，大幅降低基础规模、减少工程量、降低工程造价，同时有效节约后期管养成本。
应用分布式智能桩基压浆，有效将单根桩长控制在100米内，全线共缩短桩长20000多延米，节约造价约8000万元。
无承台桩柱钢管复合桩，避免了承台结构围堰对河床的反复开挖和回填、实现钢管复合桩直接插打，较传统承台结构减少施工弃渣12万方，节约造价近3.75亿元。
建设零碳服务区，推广地源热泵、光伏发电、林业碳汇提升等技术，光伏发电可用于全线监控、景观照明等机电设备供电，集开放式服务区和大桥管养、电力储能于一体，较同地区同类服务区，预计年节约标准煤361吨，减少碳排放1017吨。
采用长距离桥面径流，对6km黄河湿地保护区内桥面危化品、污水等径流全收集，通过生态滤床处理达到直排标准，径流处理后特征污染物浓度可降低20%，养护成本较常规技术可降低60%。
产研联动，成果转化
项目坚持品质创优理念，以部分关键部位实体质量为例：特大桥全线2525根桩基全部为一类桩；预制桥面板结构尺寸合格率达100%，混凝土强度达100%，相邻桥面板铺装高差5mm；长3.4公里、重6.48万吨的钢梁顶推轴线偏位实现8mm精度控制；主桥主塔实现轴线偏位5mm、塔柱全高垂直度1/36000高精度封顶。同时，还高度重视全过程创优及产学研用联合攻关助推科技成果转化。
编制创优总体实施方案及细节，规划支撑成果260余项，开展中国施工企业管理协会全过程质量控制管理咨询评价、鲁班奖过程评价，强化创优过程管控和现场指导。
聚焦“韧性提升、智能建造、数字孪生、绿色低碳”四个方向，开展桥梁结构体系轻量化方案优化研究等4个专项、12个子项的科技创新研究。
项目参编的国家强制性行业标准《公路工程集料试验规程》已由交通运输部正式发布，3项河南地方标准已公开征求意见，3项技术成果入选河南省创新成果转化汇编，成功入选交通运输部智能交通先导应用试点。
建管养运一体化
结合国内桥梁产业的发展现状和世界先进的桥梁建造技术来看，我国的桥梁建设在下部结构预制加工和装配化施工方面还存在不足。目前，这一技术主要在少数地区得到应用，尚未在全国范围内普及和大面积推广。如桥梁立柱的建造方面，预制拼装工艺仅在港珠澳大桥等一些国内超级工程进行了创新探索和成功实践，为了适应各类桥梁建设的结构特点和施工环境，我们必须通过技术创新，通过更多的建设实践，优化下部结构预制拼装工艺，并大力推广，推动我国桥梁全桥工业化智能化建造再上新台阶。
未来，本项目还将重点攻关长大桥梁健康监测、智慧高速、超长寿耐久性路面关键技术探索等三个方向。
长大桥梁健康监测。为实时掌握桥梁结构服役状态，为养护提供科学依据，基于对大桥结构特点和主要病害分析，综合考虑设计文件基本监测要求，计划对主桥等关键部位实施结构健康监测。重点检测风速风向、地震响应、主梁变形、斜拉索索力等12个方面、27项内容、共212个检测点。
长大桥梁智慧高速。以智慧高速运营实际需求为出发点，遵循“统筹布局、因路制宜、先进适用、分步实施”原则，建设支持全天候通行、全路段感知、全过程管控的综合交通感知网，提升交通运行稳定性和路网可靠性。探索车路协同和混合交通流管控场景应用，提高伴随式服务和智慧服务区体验，提升公众出行获得感和幸福感。
探索超长寿耐久性路面关键技术。围绕特点面向需求，开展沥青桥面铺装优化，建立不同桥型的有限元模型，探究桥面铺装受力分析及性能失效规律，为铺装体系设计提供理论依据，提出完善的设计方案；综合新材料应用，通过对大跨径、超宽桥面智能化施工的关键技术研究，形成超长寿耐久性路面成套技术的河南方案。
要加快建设交通强国、数字中国，以智能化为特征的第四次工业革命已经到来。随着《桥梁学科发展规划》正式发布，通过多学科交叉突破核心理论、关键算法、技术装备及软件平台等关键技术难题，融合人工智能方法与桥梁全寿命周期理念，深入发展桥梁智能建造与安全运维，必将推动桥梁产业转型升级。
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