一、重大工程技术创新的特征
(一)以工程需求为导向
企业的技术创新通常以市场为导向，而重大工程的技术创新则首先是实现创新技术的工程价值，其次才是实现技术创新的市场价值。即工程的技术创新是被“逼”出来的。工程的技术创新一定以工程实际需求为驱动，即某些关键技术难题不解决，工程就难以建成。因此重大工程的技术创新必须以解决工程问题为目标，这也是技术创新的共性成果在行业内其他工程推广应用的重要前提。
(二)技术创新难度大
重大工程的技术创新问题源自于工程需求，其自身的复杂性往往会提高技术创新的复杂性。因此重大工程的技术创新问题通常是世界级难题，采用继承性创新方法，对已有成熟技术的简单改良或整合而形成的新技术一般还不能满足重大工程的技术需求。因而需要业主联合设计施工企业、学研单位，乃至境内外咨询机构等多主体共同参与，联合攻关。当然，此类问题一旦解决，便能够成为行业内甚至世界范围内的标志性创新成果。
(三)创新成果层次高、影响大
《国家技术创新计划管理办法》第三条明确提出“创新计划围绕国民经济发展的总体要求，针对国家产业及产品结构调整中的突出问题，通过开展技术创新，重点解决产业中的共性、关键性和前瞻性技术，并有效地促进科技成果转化为现实生产力，实现产业优化升级，保障国民经济持续快速健康发展。”重大工程作为国家重要的战略资源，是国民经济发展的基础。它不仅是一项重大基础设施，更是工程技术创新活动的主战场。重大工程技术创新项目的研究是响应国家科学和技术发展规划的科研实践，必须以科学发展观为指导开展关键技术研究，同时应坚持建设资源节约、环境友好型工程，促进工程建设与人口、资源、环境相和谐，实现可持续发展。
(四)时间约束性强
由于技术创新成果的产生具有一定滞后性，若不能及时有效地解决工程实际问题，则会严重影响工程质量、成本、进度等各项目标顺利实现。因此，重大工程项目技术创新工作受到工程工期的约束，具有较为强制性的时间约束性。
(五)技术创新成果应用难
重大工程创新成果技术性强，应用前景巨大，但工程项目的临时性与组织的独立性特征使得各技术创新主体不一定能在未来的项目中再次集结，因此技术创新很难连续、系统地进行，重复研究较多并且零散的创新也很难有效地按项目集成，造成技术创新成果容易流失，难以被保存与再用，不利于我国的重大工程建设管理与创新水平的提高。
二、重大工程技术创新定位与管理流程
根据上述分析可知，重大工程技术创新的基本特征是以工程需求为导向，在对工程技术创新项目进行规划时，首先要考虑工程对技术创新的需求。然而重大工程的技术难度大，技术创新复杂性强，创新成果水平高，因此有必要在满足工程需求的基础上，考虑这类技术创新的“溢出效应”与国家战略目标的一致性。因此，应集中多方向的科研力量对技术难题进行深化研究，形成行业层面多领域的关键技术创新平台。因此重大工程技术创新一般都会存在一个从工程层次，到行业层次，再到国家层次的提升过程，进而形成一个金字塔形的重大工程技术创新目标结构。随着这三个层次的递进，创新的目标越来越凝练，从满足工程需求，到提高行业创新的竞争力，最后形成国家创新的竞争力。
(一)工程级项目
为了保证重大工程的顺利建设，首先应围绕工程层面的需求与问题开展技术创新活动。在这一过程中，首先由业主单位根据工程需求与国家战略目标制定工程级技术创新规划，再根据建设市场体制、企业技术和资金能力以及工程技术创新的特征，向设计施工企业提供资金支持和创新环境保障。设计施工单位负责应用该阶段研究成果。业主单位负责检查、督促创新活动，组织审查创新成果和评估应用效果。
(二)部省级项目
在工程层面技术创新基础上，业主单位配合行业部门的相关政策规划，结合工程层面的创新成果进行进一步分析与提炼，形成凝练后的技术创新项目，并组织设计、施工和科研等单位开展相关课题研究，由行业主管部门组织专家进行评审，争取形成行业内的共性技术创新成果。
(三)部级项目
由业主单位根据国家科技发展规划纲要，并在工程层面和行业层面的创新基础上总结提升，形成部级项目的初步规划，并向科技主管部门进行申报。项目正式立项后由交通部作为项目组织单位，业主单位作为项目承担单位，并由业主单位具体组织设计和施工单位开展相关课题研究。最后由科技主管部门组织专家进行评审和认定。
三、重大工程技术创新的战略选择及原则
重大工程技术创新的目标体系呈金字塔形，从工程级项目到部省级项目，再到部级项目，其立项的课题数量表现为逐渐递减，而课题的质量则表现为逐渐提升的趋势。这就要求业主单位必须对不同层级上的创新课题进行选择与凝练。一般而言，对课题进行选择时应满足以下几点条件:首先课题应为本工程提供技术保障，能够对工程建设瓶颈形成突破或者显著提升工艺水平和施工能力，实现工程建设的各项目标。其次课题应为行业持续、协调、快速发展提供技术支持，具有行业领先水平，能够形成行业核心竞争力。第三，课题的预期成果先进、成熟、适用，具有在行业层面以及国家层面，乃至世界层面具有普遍推广意义，且推广应用后，能够形成示范效应。具体地，在对课题进行战略选择的过程中应遵循以下几条原则:
(一)系统性原则
工程层面与行业层面的技术创新课题通常分别由多个不同的设计与施工企业进行研究，由于重大工程技术创新具有高度的复杂性与学科交叉性，在研究的过程中会涌现出一些共性的研究问题，为了避免重复研究并提高研究成果的水平，业主单位会考虑系统性原则，将这些研究课题进行整合与打包。例如，泰州大桥针对多塔连跨悬索结构的重大技术问题，把工程层面的多项课题整合为行业层面的“多塔连跨悬索桥结构体系与结构性能研究”，该成果不仅满足了泰州大桥的建设需求，还能够对同类型大桥的设计施工提供指导和借鉴，为行业规范、标准的修编和完善提供重要成果。
(二)先进性原则
业主单位经过前期调研、建立科研规划、签订科研合同等几个阶段，技术创新的研究工作便正式展开。经过一段时间的研究，业主单位需要根据各单位的研究成果重新考虑下阶段课题的筛选工作，为了保证课题成果的先进性，其中某些没有达到预期研究目标的课题，或者不是更高层面上共性关键技术的课题将被删除。例如，部省攻关阶段所设立的“三塔悬索桥上部结构施工技术研究”虽然和结构体系有关系，但是总体的施工技术与传统的结构相差不大，因此该课题没有入选国家科技支撑计划项目。
(三)动态性原则
为了确保工程的顺利建设，降低工程建设过程中的风险与成本，工程层面的课题通常采取提前规划，由业主单位根据工程建设各个阶段的特点，以及所面临的技术难题，征询相关部门和设计、施工单位的意见和建议，并参考有关专家和相关高校以及科研院所的建议，在工程正式施工前确定科研项目目录。但随着工程的开展，业主与相关设计施工单位会根据施工中面临的实际问题随时调整规划的技术创新课题。例如，泰州大桥初期科研规划阶段的“国产大跨径悬索桥主缆干空气除湿系统研发”课题经调整后，并入行业层面的“三塔悬索桥上部结构施工技术研究”课题中。“大跨径桥梁设计及施工风险评估”中的“中塔鞍座抗滑安全性评价”调整至行业层面的“多塔连跨悬索桥中间塔关键技术研究”等等。
四、泰州大桥技术创新案例分析
跨江越海桥梁建设是21世纪桥梁工程界面临的重要课题。在直布罗陀海峡、白令海峡、英伦三岛间、日韩海峡、我国东南沿海岛屿间、琼州海峡、渤海湾、台湾海峡等地均规划了大型跨江越海工程，而目前这些大型桥梁工程的首选桥型多为悬索桥，这对悬索桥的跨越能力提出了极高的挑战。由于单一主跨跨越能力的限制，目前传统的两塔悬索桥难以满足宽阔水面情况下的超长跨越需求。泰州长江公路大桥主桥采用三塔两主跨悬索桥桥型方案，在这之前国内外还没有同类型大跨径悬索桥的建设经验，已建成的多塔悬索桥工程实例还只限于中小跨径。由于没有现成的经验可循，大桥在建设过程中遇到很多技术挑战:三塔两跨悬索桥结构受力复杂，该桥型全桥刚度较小，主梁挠跨比大、中塔顶主缆不平衡力会导致主缆在鞍槽内滑动、中塔柱根部受力大且不均匀;施工技术复杂，在解决好工程设计关键技术问题的同时，还必须解决好诸如深水基础、钢塔架设、缆索系统、钢箱梁、钢桥面铺装以及施工安全等难题。面对众多技术难题，泰州大桥经历了指挥部规划课题、交通部攻关项目以及国家科技支撑计划课题三个层次的技术创新过程，从勘测、设计、施工乃至运营全过程对大桥进行必要的专项科学研究，确保优质优量地完成工程建设。
(一)指挥部立项的科研项目
为了系统地开展泰州大桥的科研工作，2007年初，江苏省大桥指挥部开始了《泰州大桥科研规划大纲》(以下简称《大纲》)的编制工作，对泰州大桥提出系统的科研规划。在《大纲》初稿编制完成后，先后大量征集了设计、施工、管理、科研等单位以及国内许多专家的意见，在吸收了各方面意见的基础上，对《大纲》进行了完善，于2008年中完成了修订稿。根据《泰州大桥科研规划大纲》，泰州大桥建设指挥部从8个方面规划的科研课题达到300多项。建设指挥部具体开展的专题课题研究达88项。
(二)交通部重点项目
在积极推进《大纲》科研项目的基础上，指挥部将其中的重要项目归纳、整合成6个重点项目:多塔连跨悬索桥结构体系与结构性能研究、多塔连跨悬索桥中间塔关键技术研究、深厚覆盖层地区桥用锚碇基础关键技术研究、长大桥梁深水超大型沉井基础施工成套关键技术研究、三塔悬索桥上部结构施工技术研究以及泰州大桥混凝土结构耐久性关键技术研究。重点规划的这6项科研项目于2008年6月申请了交通部部省联合攻关项目。2008年11月交通部以交科教发［2008］476号文下达了2008年度交通科学技术项目执行计划，这6个项目被列入。泰州大桥从项目级课题到部省级课题的凝练过程遵循了重大工程技术创新战略选择的基本原则。例如，项目初期，指挥部对三塔悬索桥上部结构施工的安装、制作、施工控制等多层面问题进行了初步调查研究，随着项目建设的开展，至建设中期，上部结构施工的关键问题得以汇总提炼，基于系统性原则，将上述研究问题汇总为“三塔悬索桥上部结构施工技术研究”;此外，课题“大跨径混凝土结构耐久性关键技术研究”早在江阴大桥和润阳大桥都研究过，但都没有取得满意的研究成果，所以该课题被选入了泰州大桥部省级攻关项目，但在对部级课题申报立项时发现该课题的研究成果不具有国家层面的先进性，因而又再次被删除。
(三)国家科技支撑计划项目
2008年初，泰州大桥指挥部启动了国家科技支撑计划申报的准备工作，编制了《多塔连跨悬索结构及工程示范》国家支撑计划的项目建议书，于3月赴交通部向科教司进行了专题汇报，科教司提出了许多非常中肯的意见，指挥部根据交通部的意见对建议书进行了完善，整合优化为“多塔连跨悬索桥结构体系与结构性能研究”、“多塔悬索桥中间塔关键技术研究”、“超大跨连续大柔度桥道系结构行为特性及其铺装关键技术”三个课题，于2008年8月向科技部申报了国家科技支撑计划项目“多塔连跨悬索结构及工程示范”，在交通运输部和科技部的大力支持下，已于2009年2月获科技部立项，并于2010年3月被列为“十一五”国家科技支撑计划项目，获得了对多塔连跨悬索新结构科技攻关的国家层面支持。交通部于2010年5月19日在泰州召开了项目启动会议。泰州大桥的关键原始创新在于“多塔连跨悬索桥结构体系”以及由结构体系带来的“多塔悬索桥中间塔关键技术研究”两个核心课题。部省攻关阶段所设立的“三塔悬索桥上部结构施工技术研究”虽然和结构体系有些关系，但是总体的施工技术与传统的结构相差不大;基于先进性原则，“上部结构施工技术研究”课题未入选部级课题;而泰州大桥的大跨径使得桥道系结构特性表现得更“柔”，并带来桥面铺装上的高度技术挑战，基于动态性原则，“超大跨连续大柔度桥道系结构行为特性及其铺装关键技术”被确定为部级课题重点研究。此外，三塔两跨的结构体系使得大缆拉力反而减小，“深厚覆盖层地区桥用锚碇基础关键技术研究”中的施工方法并没有高水平的创新，因此该课题没有入选国家科技支撑计划项目。在三层次技术目标体系的指导下，泰州大桥取得了多项科技创新成果。其科技攻关成果一方面为今后我国沿海及连岛工程的大跨径桥梁建设提供了新技术，提升我国大跨径桥梁的自主创新能力做出了应有的贡献，如，部分成果已在九江长江大桥、南京长江四桥、崇启大桥、武汉二七长江大桥、马鞍山长江大桥、武汉鹦鹉洲长江大桥和港珠澳大桥岛隧工程等项目得到应用;另一方面泰州大桥的自主创新技术成果将有着广阔的推广应用前景，所形成的技术指南、标准，专利、工法以及软件系统，将大大提高我国大跨径多塔悬索桥建设的国际竞争力，为“中国创造”走出去再添竞争力。
五、结论
在目前我国重大工程建设规模越来越大型化和多样化，新材料、新设备、新工艺等日益发展的情况下，应进一步深入思考提高工程技术创新成果的水平与层次的新路径，本文对重大工程技术创新的目标进行定位，并分析技术创新课题的战略选择方法。本文提出的方法在泰州大桥技术创新中成功实践，使得泰州大桥在满足工程需求与响应国家科技战略的前提下，有效克服由时间约束性与组织临时性带来的挑战，提高科技成果应用的及时性与有效性。这不仅有利于在行业层面的其他类似工程上有效地推广与应用其成果，还可以通过向国际上同类工程提供技术支持提高我国工程技术的核心竞争力。
作者：刘慧敏 盛昭瀚 夏国星 阮静 单位：南京大学工程管理学院 江苏省长江大桥建设指挥部