2023世界交通运输大会 傲杀除草       投稿须知
逆风而行 诠释桥梁人的使命担当

——专访中交集团首席总监、中交二航局首席科学家张鸿(图)

作者: 文/杨燕 郭潇威 图/中交第二航务工程局有限公司 来源:《中国公路》 时间:2023-08-01

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常泰长江大桥

苏通大桥、润扬大桥、泰州大桥、援马尔代夫中马友谊大桥、深中通道伶仃洋大桥、常泰长江大桥、张靖皋长江大桥的注脚都有他的名字。40年来,他肩负天堑变通途的架桥使命,敢于接受挑战、勇于创新突破,主持参与了40余项国家重大工程的技术工作,并取得了丰硕成果,多项技术创新助推中国桥梁刷新世界纪录。

他长期致力于桥梁施工技术、深水基础、智能装备和工业化智能建造研究与实践,打造了一批具备技术引领、市场竞争、可持续优化迭代的“硬核”产品。

他就是国务院特殊津贴专家、中交集团首席总监、中交二航局首席科学家、交通基础设施系列化高效建造关键技术及智能装备的首创者——张鸿。

中交集团首席总监、中交二航局首席科学家张鸿

2023年6月14日至6月17日,湖北武汉,2023世界交通运输大会召开。 

中交第二航务工程局有限公司(以下简称“中交二航局”)在这次盛会中主办了“交通基础设施工业化智能建造论坛”,邀请了数十位行业内的顶尖专家、领军人物,从桥梁、隧道、港航等多个领域探讨智能建造关键技术的应用情况。

会上,中交集团首席总监、中交二航局首席科学家张鸿以《桥梁工业化智能建造关键技术研究与示范》为主题,详细分析了当前桥梁行业的产业现状与发展目标,阐述了产业转型背景下,中交二航局对工业化智能建造的前期探索及现有技术体系,以及相关关键技术在深中通道伶仃洋大桥、常泰长江大桥等国家重点工程中的应用示范情况。

“论坛以‘交通基础设施工业化智能建造’为主题开展学术交流,有效提升了我国交通运输行业技术创新水平,有力推动我国和世界交通运输的高质量、可持续发展。”会后专访中,张鸿表示,智能是推动安全和绿色持续提升的关键和核心,中国桥梁人应当瞄准制约桥梁智能化的卡脖子和核心关键技术问题,深入地思考、谋划和行动。

港珠澳大桥

其实从苏通大桥、泰州大桥、五峰山长江大桥、瓯江北口大桥,再到深中通道伶仃洋大桥、常泰长江大桥……40年来,张鸿始终坚守在“桥梁施工控制、深水基础、智能装备和工业化智能建造技术研究与实践”的一线,践行着天堑变通途的架桥使命。

创新,不变的本色

改革开放以来的40多年是中国桥梁建设发展的黄金时期。在遵循技术发展的一般规律,以及走“集成—发展—创新”之路的基础上,中国桥梁工程取得了实质性的飞跃,建成了以苏通大桥、天兴洲长江大桥、卢浦大桥等为代表的多座特大型桥梁,将许多结构新颖、设计施工难度大并采用复杂高科技材料和工艺的桥梁由蓝图变成现实。张鸿便是在“第三阶段”创新超越时期成长起来的新一代桥梁工程施工领域技术带头人,而苏通大桥正是他以项目总工程师的身份征战世界级桥梁的“第一战”。

苏通大桥

由拉索撑起桥面的斜拉桥,是大型桥梁的一种基础桥型,但因其结构受力行为十分复杂,斜拉桥主跨相对较小。在当时悬索桥主跨早已逼近2000米的情况下,斜拉桥主跨能否超过1000米,在业内仍有很大争议。

“正是因为没有人尝试过,我们的成功才更有意义。”面对争议与挑战,刚刚出任中交二航局总工程师的张鸿主动请缨,承担起了中交二航局苏通大桥项目总工程师的重任。2003年,世界首座主跨超千米的斜拉桥——苏通大桥开工建设。

如果给苏通大桥贴一张标签,“创新”再恰当不过了。“苏通大桥的创新目标不仅是建设一座跨径超千米的斜拉桥,更重要的是实现关键技术突破。”在专访中张鸿回忆道,在近10年的时间里,业主、设计、施工、科研等单位围绕主桥结构体系、抗风、抗震、减震、主桥架设等10项关键技术,从机理和理论、计算分析方法和手段、设计与施工3个层面开展研究,逐一破解,最终攻克了10项世界级技术难题,创造最大主跨、最高桥塔、最长拉索、最深基础4项世界纪录,实现了世界斜拉桥的“千米跨越”,形成了许多在国际桥梁界有影响的自主创新成果。其中,由张鸿负责研发的“千米级斜拉桥自适应几何控制法”便是关键技术之一。

张鸿带领团队创新性地提出了集成构件无应力几何 形态控制、工厂制造安装与运维全过程控制、施工误差自动调整处理的千米级斜拉桥全过程自适应几何控制理论 与体系。这项技术不仅填补了国际上的空白,而且最终帮 助苏通大桥实现了高塔倾斜度从1/3000提高到1/42000、 长索制作精度从1/5000提高到1/20000、主梁标高误差 不超过L/4000、桥轴线误差不超过L/45000,将误差控制在了毫米之间。 

“300.4米高的桥塔要笔直,设计要求从塔顶到塔底 的垂直度误差不能超过10厘米,而苏通大桥把垂直度做 到了1/42000,误差仅仅9毫米,这个高精度就体现了高技 术含量。”在苏通大桥全线开通典礼上,交通运输部专家 委员会主任、原总工程师凤懋润如此评价道。 

中马友谊大桥

很多时候,起跑便决定了速度和高度。刷新国内工 程规模纪录的江苏润扬大桥、世界垂直高度最高的贵州 北盘江大桥、创3项世界之最的伶仃洋大桥……在此后所 负责的一系列特大型桥梁建设中,张鸿不断突破自我,多 项创新技术荣获国家科技进步奖与专利奖。 

作为粤港澳大湾区又一重要交通大动脉,深中通道 是继港珠澳大桥之后,集“隧、岛、桥、水下互通”四位一 体的又一世界级跨海通道集群工程。深中通道的控制性 工程——伶仃洋大桥正以新的“高度”,让中国人民在世 界建桥史上书写下浓墨重彩的一笔。 

伶仃洋大桥的锚碇成槽深度66.8米,混凝土用量40 万立方米,总重100万吨。如何保证锚碇基础扎根海上,成 为伶仃洋大桥的最大挑战之一。张鸿带领团队就施工方 案反复论证,最终发明了软弱地质条件下海上成岛自平 衡柔性约束圆形钢板桩围堰组合结构体系,提出了以柔性 拉索主动调节堰体变形的控制方法,创建了海中锚碇基础施工全过程数智化控制技术,解决了宽阔海域深水、厚 淤泥条件下锚碇施工技术难题,优化后的结构应力下降 41.5%,工期节省近60天,产生不小的直接经济效益。 

凭借着桥梁建设领域的一系列创新业绩,2017年张 鸿获得首届“全国创新争先奖”。

深中通道伶仃洋大桥

智能,时代的机遇

过去的40多年,中国桥梁快速发展,已经形成了良好 的产业发展条件和技术储备,为未来跃升发展打下了良 好的基础。然而,当前和今后一个时期,交通强国、科技 强国、质量强国、数字中国、绿色发展等一系列国家重大 战略的提出和深入实施,又将为桥梁产业发展带来前所 未有的战略机遇。如何抓住难得的时代发展机遇,加快构 建现代化桥梁产业体系,建设桥梁强国,是中国桥梁人需 要共同面对的新命题。 

其实,面对新挑战,张鸿带领其团队早已开始布局, 并在“智能建造”这一领域,持续攻关。 

2021年,中交集团启动首个揭榜挂帅项目“桥梁工业化智能建造关键技术研究及产业化示范(一期)”,张 鸿担任项目首席专家,除了研发钢筋部品工业化智能建 造成套技术之外,还牵头研制了全球首台基于“竖向移动 工厂”的混凝土桥塔工业化建造装备——一体化智能筑 塔机,该装备集模架爬升、混凝土布料、辅助振捣、智能 养生、应急避险和安全监控功能于一体,以流水线方式进行全功能一体化施工;牵头研发了多参数自感 知缆索关键技术、特大型水中沉井基础智能建造 技术、基于人工智能驱动的混凝土产业绿色化关 键技术、桥梁预制结构工业化建造关键技术、桥 梁智能建造与服务云平台关键技术等国际领先技 术。2022年12月,“桥梁工业化智能建造关键技术 研究及产业化示范(一期)”顺利通过中期评价, 其中6项科技成果获评国际领先水平。

一体化智能筑塔机

全预制装配式桥梁一体化架桥机

在深中通道建设中,一体化智能筑塔机大显 身手;常泰长江大桥工地上,智能机器人在24层楼 高的巨大沉井“埋头苦干”、混凝土数字化云工厂 “腾云驾雾”;瓯江北口大桥上,智能索股入鞍机 器人的实时动态监测……张鸿及其团队所研发的 一批独有核心领先装备,在这些世界级大桥中应 用,为推动桥梁产业数字化迈出了重要的一步。 

展望“十四五”的后两年乃至更长的一个时间 段,张鸿将更多精力放在了“桥梁工业化建造全过 程多要素协同控制”这条更加精准的跑道上。 

“桥梁工业化建造全过程多要素协同控制不 仅仅实现了新一代信息技术应用,更映射了建造 桥梁的新型理念,即产品化思维、工业化建造和 模块化生产经验。”张鸿表示,在传统思路中,做 工程只要汇集一个项目的数据,而现在要把做工 程变成做产品,将一个工程分散成很多产品,分别 实现工业化和智能化,最终通过控制技术将不同 产品组装结合起来。否则,只是一事一议,每次只 能获得低水平的特殊知识,而模块化制造则可以 赋能柔性建造。

组图:特大型水中沉井基础建造技术

组图:超高桥塔工业化建造技术

其实,随着“智能建造”技术的发展,“控制技术”已在桥梁建设工程中逐步应用。但过去的 控制对象及采集参数主要是桥梁线形、结构内力 等,并不包括工效、安全等信息,无法保证多要素 协同。而现在,传感技术、互联网技术、数字孪生 等新一代信息技术的应用,为“控制技术”赋能分 析判断、决策反馈等更多可能。

在专访中,张鸿不断提到“生产力”与“生产 关系”的辩证关系。在他看来,数字孪生、智能控 制技术等不仅仅是新的技术手段和生产力,同时 也是新的生产关系。数字孪生技术和智能控制技术代表着新的建造模式。

例如,在混凝土云工厂中,通过“智能控制技术”能够发现 何地石料供应最充足,从而设计出最合适、最经济的方案;可以 在云工厂的其他车间进行石料废料的组装,从而最大化利用材 料效率,实现环境友好。数字孪生和数据驱动使得管理者不断 发现技术问题和管理问题,进而不断迭代和改进,驱动实现高 质量、高效益、高品质、绿色环保的总体目标,以问题为导向推 动产业升级。

身兼科学家与管理者双重身份的张鸿,不仅将这一新的工 作理论方法应用在桥梁项目建造中,还将其延伸到企业管理中。 “企业的管理目标包括生产效率、经济节约、劳动成本、行业贡 献度等方面。过去,企业管理考核比较泛泛,而现在更侧重量化 考核,为精细化管理提供支撑。”张鸿表示,在管理方式革新的 导向下,项目工作以目标为导向,接受考核,并通过财务报表的 方式展示。从企业发展的角度,量化管理可以帮助其找到更好 地降低成本的办法;从社会角度来看,量化管理可以帮助其识别 不同装备的发展趋势,进而选择重点研发方向。

站在提升世界一流桥梁建造核心竞争力、打造世界一流桥 品牌的新起点上,借助新的管理理念,张鸿将带领中交二航局 的中国建桥“梦之队”,助推桥梁工程管理从粗放化向精细化的 高质量发展转型升级。

时代赋予了中国桥梁更多的机遇,面向未来,张鸿表示,他 将锚定这一目标,笃定前行,为桥梁产业发展的又一次飞跃贡献力量。

组图:混凝土和钢筋云工厂建造技术

人才,永续的动力

面向中交集团建设具有全球竞争力的科技型、管理型、质量型世界一流企业的目标,中交二航局也呼唤更多的人才加入追求卓 越的行列中来。

“创新之道,在得人。”作为中交二航局首席科学家,张鸿深知 人才对于企业发展的重要性,并围绕“12115”重点人才培养工程, 系统性推进高素质专业化人才队伍的建设。尤其是“领军人才”培养 计划中创建的首席专家制度,培育了在行业内具有较强影响力的科 技领军人才、管理专家,打造了具有中交二航局特色的“专家文化”; “品牌团队”培养计划的实施,培养了一批项目经理、项目总工、项目 现场总监等专业人才,为中交二航局在科技创新、项目管理等多个领 域打造了专业团队;“高技能人才”培养计划更是打通了技能人才职 业发展通道……一项项措施精准落地,使得中交二航局的科技创新 人才队伍不断壮大,创新创业氛围日益浓厚。 

张鸿表示,依托“领军人才”培养计划,中交二航局建立了专家梯 次结构,从首席专家团队到专家组,从攻关小组再到QC革新小组等, 让更多的人参与进来,变“独角戏”为公众性经济技术创新工程,让研 发群体实现真正意义上的“激情飞扬”。

沪苏通长江大桥

如果说人才培养工程是人才培养的“摇篮”,那么科技创新平台建设则成为集聚人才 的“强磁场”。 

“我们高度重视科技创新平台建设,并 通过搭建科研平台聚集人才,以科技项目培养 人才,以科技成果奖励激励人才。”在专访中, 张鸿讲述了中交二航局的科技创新平台建设 布局蓝图。

2017年,中交二航局“湖北省桥梁智能建 造工程技术研究中心”“交通运输行业交通基 础设施智能制造技术研发中心”“中国交建桥 梁与地下工程智能建造研发中心”相继获批; 2019年,中交二航局“水下隧道智能设计、建 造与养护技术与装备研发中心”获批;2020 年,中交二航局与中科院岩土所联合共建的 “中国科学院地下工程灾变与防护工程实验 室”获批……经过多年的探索和实践,中交二 航局逐步形成了以国家级企业技术中心为核 心,1个国家工程研究中心、4个重点实验室、 1个博士后科研工作站、8个工程技术研究中 心、5个协同创新联盟为重要支撑的创新平 台体系,建立了技术中心、设计研究院、武港 院、建筑科技公司、专业化分中心为重要组成 部分的研发体系,夯实了中交二航局高水平科 技自立自强基础。 

温州瓯江北口大桥

“我们坚持让企业成就人才,让人才成 就企业,释放科技领先和人才领军的聚合效 应。”张鸿表示,人才培养计划和重大科研创 新平台为中交二航局吸引并培育了大批人才。 目前,中交二航局拥有专业技术人员逾6000 人,其中高级以上职称超过30%;6人享受国务 院政府特殊津贴,80余人次获省部级及以上 荣誉称号。 

雄厚的人才实力,有力推动了企业的跨越 式发展。截至目前,中交二航局共获国家科技 进步奖6项,中国专利奖6项,省部级科学技术 奖354项,有效专利约3000项,主持或参编国 家、行业和地方标准规范172项,100余项成果 达到国际领先和国际先进水平。

五峰山长江大桥

【编辑:朱海洲】

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