“智”造不止于此——双柳长江大桥智能建造探索与应用

双柳长江大桥是新港高速公路双柳长江大桥及接线工程的重要性节点控制工程，是国家高速公路网规划的G9906武汉都市圈环线重要组成部分，是国家发展和改革委员会发布的《长江干线过江通道布局规划（2020-2035年）》中近期重点建设的湖北省过江通道之一。项目建设对武汉都市圈乃至长江中游城市群建设具有重要意义，有利于推进中部崛起战略和长江经济带高质量发展。

项目位于武汉市和鄂州市境内，起于武汉市新洲区刘大房湾附近，与在建的武汉都市圈环线高速公路黄陂至新洲段对接，止于鄂州市华容区柴汤村附近，与S31黄鄂高速公路相接。项目主线采用设计速度120km/h的高速公路标准建设。航天城互通至泥矶互通段（含长江大桥主桥）采用双向八车道，路基宽度41.5m；其余路段采用双向六车道，路基宽度34m。

主桥为主跨1430m双塔单跨双铰钢箱梁悬索桥，主缆跨度布置为（430+1430+430）m；全桥共设两根主缆，主缆横向间距43.2m；加劲梁采用整体式钢箱梁，主梁梁高4.0m、全宽50.5m；北主塔高213.75m、南主塔高212.78m，采用门式框架结构。

地理位置突出，社会关注度较高。 本项目为武汉都市圈环线高速（G9906）重要组成部分，是武汉东大门第一桥，项目的建成将加快“武鄂黄黄”城市连绵带和武汉都市圈一体化发展，推动“光谷”“星谷”“武汉新城”融合成长。

跨度大桥面宽，精品建造要求高。 本项目主桥采用主跨为1430m的双塔单跨双铰钢箱梁悬索桥，全宽50.5m，为目前跨长江最宽公路悬索桥。

全程高架结构，精细管理要求高。 本项目主线采用全程高架结构，接线工程为连续32km高架桥，预制箱梁12131片，现浇箱梁226跨，涉及3条铁路交叉工程，对工程建设管理提出了更高的要求。

环境敏感点多，绿色建造要求高。 本项目主桥跨越长江，位于长江下游湖广水道出口段，为江豚、中华鲟等国家重点保护野生动物的洄游通道，环保要求高，对工程绿色设计、绿色制造、绿色建造提出了更高要求。

双柳长江大桥以打造“交通强国建设湖北样板工程”“平安百年品质创建示范工程”“桥梁智能建造创新引领工程”为核心目标，围绕“产品卓越、品牌卓著、创新领先、治理现代”16字方针，践行“三本四化”建设理念——本体质量、本质安全、以人为本、信息化管理、数字化生产、智能化建造、绿色化转型。

双柳长江大桥BIM+GIS建设管理数字孪生平台，将项目管理与BIM+GIS可视化的深度融合，实现项目数字化管理，平台围绕“全场景融合、全生命管理、全电子档案、全智慧生产”，坚持数字化赋能，打造了从起点到终点全长约35公里的双柳桥项目一张图，重点推进工程电子档案系统，以此实现信息化“最后一公里”，提升长江大桥工程项目管理效能。

平台运用数字孪生技术+BIM+GIS+大数据等技术，对双柳桥道路路线、桥梁等进行三维BIM建模呈现和管理；结合不同分辨率的GIS遥感影像等数据，实现场地地形地质等元素的浏览、查询、定位；将项目BIM建模及GIS影像等信息转化为一份数字场景，实现真实场景的数字化重建，实现数据集成、共享和分析；接入多个业务系统、智能建造系统数据实现工程数据的三维可视化呈现，推动项目建设和管理的数字化进程，实现对整个项目的“可视、可管、可测、可控”。

多图层叠加：平台基于BIM+GIS的有机结合，叠加路线总平图、倾斜摄影、BIM模型，形成集设计、施工数据一体化的数字孪生场景，清晰直观的提供工程各单体工程的进展情况，实现项目各工程点位可追溯、可视化的全方位管控，实时比对全线工程航拍、设计信息，采用不同颜色比对计划和实际进度。

对公路工程档案数据到电子档案管理的数字化转型，实现“业务－文件－档案”的一体信息化管理，同时，基于人工智能技术 建立文档资料间的关系图谱，推动档案系统由被动利用到主动利用的模式转变，进而全面提高档案系统检索的查全率和查准率。

无纸化质检资料：系统内置湖北交投交通基础设施建设项目工序报检整套表格模板，包括施工、测量、试验、材料、质检等，构建统一项目文件体系，实现业务体系与文件体系的结合。通过物联网采集数据自动引用，“一数一源”，保证数据来源可靠性，实现数据的溯源管理，使形成的电子文件来源可靠和要素合规。

全过程电子档案：双柳桥作为国档局科技试点项目，以现场工序管理为抓手，控制关键质量指标，质检表格数据自动流转，数据全过程跟踪覆盖100%，辅以“电子签名”“电子档案”，优化施工监管步骤，以此为据按质支付、自动计量，提高管理效率和项目智慧管控水平。

全流程监理工作：联动监理工作，通过固化监理工作流程，平台自动生成格式统一的现场监理工作资料，减轻了审核类工作约80%的工作量，证明类工作约50%的工作量。同时促进业主、监理、施工三方工作的协同，实现审批过程全程留痕，责任溯源。

在桥梁施工阶段，由桥梁施工监控与健康监测共享监测设备，实现了桥梁由施工到运营的监测设备的资源节约和数据共享以及双柳长江大桥由建设到运营期间的结构健康状态监测的连续性，大规模提升了双柳长江大桥全桥健康状态的感知能力，进一步提升桥梁安全保障能力。

建设以“资源集约、数据共享、AI融合、应急联动”为设计理念的新一代智慧化桥梁结构健康监测平台。“点式”传感器+光栅阵列传感技术相结合的技术手段大规模提升了对桥梁全桥健康状态的感知能力，进一步提升桥梁安全保障能力。深度挖掘各类监测数据价值，实现由“单维数据”向“数据融合”转变，助力公路桥梁智能管养，打造桥梁健康专属智慧管家。

针对传统桩基施工中的各种问题，钻进参数记录不全、溯源困难、检测桩基泥浆性能检测频率低、可重复性差、检测结果记录效率低、超长桩基导管易出现漏计、超长桩基沉渣与混凝土液面标高测量精度偏低的等问题，通过开发一系列数字化采集装置，对成孔过程钻进速度、钻进压力及扭矩等关键钻孔参数的自动化采集，自动识别成孔设备工作状态，为辅助掘进提供基础数据库，同时结合不同地层对成孔关键参数进行实时监测预警，提升超长桩基成孔质量与效率。建立不同地层泥浆性能参数匹配数据库，研制泥浆性能参数自动检测装置，可实现泥浆比重、PH值、粘度、含砂率自动检测，提升泥浆检测数字化水平。研发机械式弹性计米器，该设备能够自动贴紧导管，跟随导管上下运动计米，实现导管入孔深度自动精确测量，保证成桩质量。研发数字化沉渣探头和混凝土浇筑液面标高自动检测设备，实现沉渣厚度和混凝土浇筑液面标高测量的自动化、可视化。

双柳长江大桥北岸主塔桩基需穿透松软地层至基岩层，通过采用钻机钻进效率监测系统、浇筑导管入孔深度自动测量装置、水下混凝土浇筑标高自动监测装置等智能建造手段，实现了60根直径2.5m、总长超7000m的超长群桩桩基一类率达100%。

构建以“装配化设计、自动化下料、工厂化制作、快速化安装、智能化控制”为总体理念的超高混凝土桥塔钢筋工业化建造工艺。将施工现场钢筋人工绑扎转入工厂内机械化生产，以智能化的机器设备最大程度代替人工，用信息化的手段深度辅助施工。将工业化、智能化、信息化、标准化高度融合到桥梁建设中，改变塔柱钢筋传统施工模式，大幅提升施工效率和质量，减少高空作业人员，促进产业转型升级。项目成功搭建了湖北省首条钢筋网片柔性生产线，使钢筋网片机械化成型率达70%，设备操控人员减少至6人，布料精度达3mm以内，钢筋网片生产效率达4～6h/片。

研发了索塔钢筋部品快速装配施工成套技术，在地面上完成钢筋网片转运、翻身、组拼工作，将部品组拼完成后整体吊装上塔，利用锥型挤压锁紧接头实现快速对接，使塔顶作业人员减少60%，并取消了劲性骨架系统。钢筋保护层厚度一次性合格率达100%，塔上钢筋施工时间缩短至1天。

以筑塔全过程、全要素控制为目标开展系统构架与功能设计，研发一种集成钢筋安装、混凝土智能布料振捣、智能养护等功能于一体的新型智能筑塔装备。通过构建现浇构件模块化、部品化，实现以“标准化工序、装配化作业、在线化监测、自动化生产”为总体理念的工业化流水线生产方式，显著解决传统建造方法存在的效率、品质、安全等难题。集成信息化控制系统，由本地集中监控系统+远程集中监控系统组成，监控系统包括液压爬升系统控制、视频监控、应力检测、混凝土养护等，以及角度、风速等关键参数测量。基于新型一体化智能筑塔机的应用，成功实现超高混凝土索塔少人化建造，提高施工效率至每天0.9m，保证混凝土7d以上养护时间。

通过精准控制混凝土内部温度的降温幅度，满足大体积混凝土内部温度场和湿度场的控制要求。研发和集成无线智能监测模块、智能管冷模块、智能养护模块，开发出具备数据分析、信息推送及预警、自动控制、远程监测等功能的一体化智能温控系统，实现大体积混凝土结构物浇筑过程中有关重要性能指标的数据实时采集和分析、质量风险预警、智能养护设备和温控系统智能控制等功能。通过在锚体内部布设若干测温、测应变光缆，掌握锚碇浇筑过程及完成后，大体积混凝土内部温度和应变变化，为大体积混凝土精细数字化温控提供数据支撑，指导大体积混凝土施工工艺的选择和最佳温控措施的比选。通过仿真数据与实测温度、应变对比,结合大体积混凝土力学性能参数及收缩、徐变能变形数据，不断提高仿真分析准确性,完善高标号大体积混凝土温度应力计算分析方法。

围绕缆索结构的内部状态监控不足、缆索防腐除湿控制难等工程难题，创新性提出增加主缆内部送气管道（替换主缆中心索股）的“双路供气”主缆除湿设计方案。设计采用内置温度、湿度、应变光栅光纤的数字化缆索，实现索股全长多测点、多物理量监测的新型主缆索股结构。开发用于缆索状态/性能的智能分析与评价系统，实现长距离、大断面缆索结构关键参数的实时监测和预警。

在智能索股架设中采用智能牵引系统与光栅传感标定技术，攻克索股牵引过程中光栅易折损（保护合格率从75%提升至98%）、数据校准误差（±0.5%FS）等难题，基于光栅实现主缆应力状态全时域感知。

本项目首次在跨径100m简支钢组梁上大规模采用轻质低收缩超高性能混凝土（LUHPC）板，从轻集料陶砂参数优化设计出发，通过对陶砂类型、形态、级配、预湿程度等参数的量化控制，开展原材料配合比设计与最佳制备方法研究。目前已提出轻质-高强-高韧-高耐久-大流态协同化LUHPC材料配合比设计及制备方法，初步明确了胶凝材料、钢纤维的种类和用量，以保证轻质超高性能混凝土（LUHPC）力学性能和耐久性能。通过在LUHPC预制桥面板及湿接缝处埋设应变光纤，掌握桥面板浇筑、钢混叠合、成桥、通车等阶段桥面板湿接缝局部受力情况，验证新材料性能指标及施工质量控制措施合理性，为完善LUHPC梁板结构设计计算理论提供数据支撑。

开展可分解车辆尾气的混凝土/钢护栏研发与应用，采用紫外线光触媒技术，提升分解效率，减少汽车尾气对敏感水域的污染，实现项目示范路段汽车尾气污染物指标降低的目标。

开展兼顾夏季路面喷水降温与冬季抗凝冰融雪剂喷洒双重需求的路面喷淋系统研究，满足长江大桥运营期桥面夏季路面喷水降温与冬季抗凝冰融雪剂喷洒的双重需求。

解决涉水环境敏感区桥梁段在运营阶段面临的水环境污染风险问题，特别是特大桥梁排水设施耐久性和功能完整性，以及危化品事故径流的自动识别与收集等技术难题，提升环境保护措施技术水平和耐久质量。

使命重在担当，实干铸就未来。我们将踔厉奋发，勇毅前行，努力把双柳长江大桥建设成“交通强国建设湖北样板工程、平安百年品质创建示范工程、桥梁智能建造创新引领工程”，服务武汉都市圈，打造武汉桥梁新地标，勇当湖北建设全国构建新发展格局先行区中的“交通先行者”。