未来公路桥梁：数字化+智能化
日前，在张家港举行的中国公路学会2023学术年会发布《江苏省高速公路智能建造实践》成果，为后续江苏高速公路智能建造技术创新与发展奠定基础，也为全国同行提供了参考借鉴。活动以“公路基础设施智能建造”为主题，展示了全国公路行业在智能建造方面取得的科技创新成果和发展模式，来自国内近800名业界代表齐聚一堂，聚焦工程技术创新、探讨行业发展方向，为行业和产业界分享了智能建造领域最前沿的科技观点和发展战略趋势。
智能建造是公路建设高质量发展关键路径
高速公路建设过程中，无人压路机成群结队行驶在路面上压实沥青，不仅施工更加安全，沥青的压实均匀性更高；在智慧梁厂，一座座预制梁、墩柱在流水线上被定制出来，再运送到交通建设工地上进行装配，许多高架、桥梁，都是通过这种“搭积木”方式建设起来的。
近年来，江苏围绕公路重大基础设施建设，有效推动了智能建造发展，打造了张靖皋长江大桥、常泰长江大桥、京沪高速改扩建等一系列优秀的品质工程，取得了丰硕的阶段性成果。
“公路基础设施智能建造，是公路建设高质量发展的关键路径和重要保障。”中国公路学会副理事长周海涛表示，江苏高速公路智能建造实践，一是探索了“点—线—面”数字设计模式，构建智能建造底座；二是实现了由“场”到“厂”的转变，形成智能化、工业化建造模式；三是创新信息与工程的深度融合，丰富了智能建造场景。
中国公路学会理事长翁孟勇提出，推进公路基础设施智能建造有利于提高工程质量和安全性，有利于优化资源配置和降低成本，有利于实现公路交通绿色低碳，有利于推进智慧交通、建设智慧公路，“智能建造的核心是科技创新，推进公路智能建造必须加大科技创新投入。同时要推动建立公路智能建造的标准体系，构建有利于公路智能建造发展、跨界融合、协同创新的发展生态。”
江苏交通控股有限公司总经理陈金东介绍，江苏交控和省交建局一起投建面向未来的五峰山高速公路、苏锡常南部高速太湖隧道就使用了大量的智能建造技术。比如：采用智能分拣机器人等全自动钢筋加工设备，降低人工投入；同时设置了集现代化、智能化、信息化和机械化于一体的全封闭式混凝土供应中心，在浇筑过程中，还引入分布式光纤传感技术，克服了一系列难题，确保了隧道底板一次性浇筑成型。
高速公路未来发展趋势是数字化、智能化、网联化和绿色化。
特殊的沥青混合料，能自动调节路面温度；借助5g技术，推进bim、大数据、物联网等技术与高速公路建设深度融合，五峰山高速公路实现了20多个创新性场景的运用，其中包括首次在国内实现开放式八车道高速公路车路协同试验及示范应用。太湖隧道作为一条智能隧道，建设时结合5g技术、北斗精确定位、光纤检测、多目标雷达跟踪、大数据分析等技术，实现现代高新技术与高速公路建设的深度融合。
智能桥梁要依靠多产业协同实现升级发展
发展基础设施智能建造技术是“交通强国”战略的主要内容，促进基础设施数字化转型，是交通运输行业高质量发展的必然要求。
长大桥隧是越湖、过江、跨海通道的主要形式之一，当前，江苏正全力推进世界级过江通道工程建设。根据国家发改委发布的《长江干线过江通道布局规划(2020—2035)》，到2035年，共规划布局长江干线通道276座，其中江苏有44座。世界级桥隧工程为重大特殊结构智能建造创造了重要发展机遇与挑战。
中国工程院院士、中国公路学会副理事长郑健龙介绍，公路基础设施的智能建造技术是信息技术、数字技术、新材料技术等新技术革命成果与传统基础设施建造技术的集成与深度融合。比如港珠澳大桥就采用了智能建造技术，用工业化“搭积木”方式建设大桥，呈现大型化、工厂化、标准化、装配化特征，其中，钢箱梁工厂化预制，岛隧工程预制拼装。
中国工程院院士、中国交通建设集团首席科学家张喜刚表示，智能桥梁是在桥梁全产业链技术充分发展的基础上，面向“安全、智能、绿色”三大需求，充分融合数字化技术，以智能化为核心，实现智能设计、智能建造、智能管养、智能使用的新一代桥梁工程，基本特征是工业化、数字化、智能化。
“智能桥梁技术的研究和应用，是一个渐进的发展过程，第一代桥梁工程主要采用木、石天然材料，利用人工建成；第二代桥梁工程主要采用砼、钢材料，利用机械建造；第三代桥梁工程主要采用智能、高性能材料，通过智能的方式建设养护。”张喜刚认为，智能技术与桥梁技术融合，将会推动“第三代桥梁工程”的发展。未来桥梁发展总体发展目标是：到2025年，智能桥梁设计和仿真分析软件取得突破，搭建桥梁建养一体的大数据中心架构等；到2030年，桥梁工程数字化率达到60%，设计和仿真分析核心软件基本实现国产化，搭建全国桥梁工程智能预警网络；到2035年，桥梁工程数字化率达到90%，建立长期、高效、自动、精准的桥梁监测体系，具备与国家发展战略相匹配的建管技术及自主可控装备，形成国家级、区域级的桥梁科技创新平台。
当前，长大桥梁在结构安全、长寿保障与健康运维方面依然面临巨大挑战，技术方面需进一步突破。
“智能桥梁必须依靠多产业协同、多学科交叉融合来实现升级发展，要充分发挥数智化的产业重塑价值，推动产业升级，满足未来需求。”张喜刚说，打造桥梁“新质生产力”，是桥梁产业转型升级的必由之路。“新质生产力”之“新”源自科技创新。这需要全行业、多学科、多产业协同创新、分步落实、持续研究。必须围绕需求链、技术链、价值链部署科技力量体系，遵循技术提升、数字转型、智能建养三大步骤实施技术攻关。
据了解，目前，长大桥梁安全长寿与健康运维全国重点实验室、公路长大桥建设国家工程研究中心、东南大学桥梁研究中心等机构正奋力开展长大桥梁核心技术攻关。
江苏积极探索新时期智慧公路建设
近年来，江苏全面建设现代综合交通运输体系，截至目前，全省高铁总里程超过2500公里，高速公路里程达5087公里，过江通道累计建成18座、在建10座，全省社会物流总费用与gdp比例降至13.5%，低于全国平均水平1.2个百分点，交通运输发展水平继续保持全国前列。
随着科技革命和产业变革的持续推进，国家密集出台系列加快推进数字化和新基建的政策，智慧公路建设迈入提速阶段。江苏省交通运输厅厅长吴永宏介绍，江苏积极探索新时期智慧公路建设，出台全国首个交通运输领域新基建行动方案，率先发布智慧公路建设技术指南，建成一批智慧公路示范项目，正全力推进常泰、龙潭、张靖皋长江大桥，江阴靖江、海太长江隧道等世界级过江通道工程建设，迫切需要将新一代信息技术与工程建设深度融合，推动交通传统产业和关联产业向高端化、智能化转型，实现公路交通更高质量、更有效率、更可持续、更为安全发展。
“发展公路基础设施智能建造技术的根本目的是借助智能化等新技术，提高工程质量，延长结构寿命，增强结构韧性，降低工程造价。”郑健龙表示，随着结构设计、新材料技术、数字计算技术和人工智能技术的进步和全面应用，公路基础设施智能建造技术将会得到迅速发展，最终实现公路基础设施更安全、更耐久、更低碳、更高效的发展目标。
围绕“江苏省高速公路智能建造技术探索与实践”，江苏省交通运输厅党组成员、省交建局局长蒋振雄阐述了近年来江苏在智能建造中的诸多应用实践——依托溧宁、高宣等高速公路建设，开展3d摊铺技术的应用与推广，提升路面平整度水平；依托建兴高速建设研制应用“交融号”一体化架桥机，实现箱梁、盖梁、立柱的架设施工，提升施工效率的同时达到人力资源的节约；依托常泰大桥建设，采用智能取土、扫测机器人实现钢沉井施工过程数字化、可视化，保障下沉精度……
2035年前江苏规划新建高速公路1230公里，规划改扩建高速公路1075公里，高速公路建设规模为路基路面桥梁智能建造推广提供了重要平台，高速公路改扩建将为桥梁装配化智能建造发展提供重要舞台。蒋振雄表示，目前，基于“1739+n”的江苏省高速公路“数字交建”平台，江苏已经搭建了数字顶层架构，为智能建造提供着强大数字底座。未来，江苏高速的智能建造将聚焦全面实现全要素数字化、无人化、自动化的4.0时代，着力打造江苏高速公路的“苏式建造”品牌。
在张靖皋长江大桥建设现场，记者注意到，建设者运用无人机工业数字摄影测量技术对大桥集群式锚杆进行定位控制，据称误差小于2毫米。近日，张靖皋长江大桥南航道桥南主塔承台首层混凝土完成首次浇筑，标志着大桥四座主塔进入承台塔柱施工阶段，大桥高350米的南主塔建成后将成为世界最高悬索桥主塔，这离不开智能建造的“智慧”相助。
新华日报·交汇点记者 梅剑飞
上观号作者：交汇点