以工可批复和项目法人成立为标志,港珠澳大桥主体工程正式进入建设期。在各专业工程实施前,项目法人都会根据各专业工程的特点和目标要求,做出有针对性的实施策划,如岛隧工程推行“设计施工总承包”模式,桥面铺装以“露天工厂化”为管理理念:提出“以认证保材料,以考核保人员,以设备保工艺,以工艺保质量”的管控手段;交通工程推行“系统集成、综合平衡”管理理念,采用系统集成总承包模式;管养中心房建工程根据建筑用地处在群山之中,确立了“筑隐于山”的建筑理念,推行“粗才精做、样板先行”施工管控模式。通过制订有针对性的管理模式、以生产流程和工装设备的全面升级为抓手带动产品升级,取得了丰硕的管理和技术成果。
下面以桥梁工程钢结构为案例述之。
港珠澳大桥桥梁工程上部结构钢梁用钢量达到42.5万t,体量大约相当于60座艾菲尔铁塔或10座鸟巢,是全球跨海通道首次如此大规模地使用钢箱梁。早在钢结构策划方案最终决策落地前,钢箱梁的疲劳问题一直未能得到很好解决;钢结构制造合同工期为36个月,与3.6万t规模的香港昂船州大桥钢结构制造工期相当。因具有体量超大(42.5万t)、质量标准高(达到或超过香港昂船洲大桥水平),工期紧张(3年)等特点,是名副其实的“超级钢桥”。
而“四十年前的厂房、二十年前的设备”是港珠澳大桥钢结构制造招标之前,国内主要桥梁钢结构制造企业的真实写照,其时国内行业现状是总体平均工装及技术水平较低、产品质量及稳定性受人为因素影响较大,在国内市场上,具备与港珠澳大桥钢结构制造类似业绩,在生产产能、质量保证、工期保障、基地部署等方面能够相匹配的市场资源几乎没有。如果采用常规的组织模式,质量和工期必定故此失彼、甚至两者全失,两者所构成的巨大矛盾,突兀地摆在建设者面前,无论在技术还是管理层面,都是整个桥梁钢结构制造行业面临的严峻挑战。
解决矛盾、攻克挑战的方法,是在经历痛苦的思维历练后,基于汽车制造业流水线生产模式带来的灵感,创造性提出并实践钢箱梁的工业化制造管理模式,包括板单元自动化生产和采用机器人全自动焊接等。项目法人组织的国际调研发现,日本虽是钢结构制造的强国,但其钢箱梁在板单元制造上主要采用“机器人+人工”生产方式,即部分工序采用机器人焊接,部分工序采用人工焊接,总体上并没有实现钢箱梁的流水线制造。因而,中国钢箱梁的制造水准是有可能通过生产方式的变革,以后发优势超越日本。
反复甄别港珠澳大桥42.5万t钢结构,可以分为两大部分:① 钢箱梁,包括130个钢箱梁大节段,148个组合梁大节段,总用钢量为40.6万t,占整个钢结构的95.5%。②5个钢塔,以及钢结构形撑和钢锚箱,总用钢量约为1.9万t,只占整个钢结构的4.5%。钢箱梁的形状规则,有利于标准化生产,钢塔的形状不规则,属于个性化订制的产品。甄别管理对象后的再认识,使钢箱梁的工业化制造思路更为清晰,形成了“板单元人最少,采用工厂全自动流水线制造”和“总拼厂人最好,变工地化施工为工厂化制造”的管理思路和组织架构,系统构建了“基于全局的工程管理策划——桥梁钢结构制造创新综合体系”。
图基于全局的工程管理策划——桥梁钢结构制造创新综合体系
经过自动化设备开发和产品调试,全球最早的两条板单元生产线先后建成。港珠澳大桥钢结构制造过程中,创造了多项世界领先的工艺和技术。同时,首次在钢箱梁桥面板焊缝检测中引入了相控阵检测技术,为提高钢桥抗疲劳性能性能提供了保障。自港珠澳大桥开始,中国桥梁钢结构制造迈入了世界领先行列。