青岛海湾大桥是我国北方冰冻海域首座特大型桥梁集群工程，受环保、通航、航空、气候、水文、地形和地质结构条件的制约，建设条件复杂、工程技术难度大，有多项技术创新课题有待攻关。为了铸造百年精品工程，建设单位向创新要效率，向科技要质量，创造了多项国家专利和世界首创技术。
大桥设计之初，遇到了许多技术难题。大桥所在的海域是养殖、旅游重点区域，对建设施工、运营期间的环保要求很高，而且地处冰冻海域，年平均天然冻融循环四五十次，海盐量达到30‰左右，桥体的水下部分极易受到腐蚀，对结构耐久性提出了非常高的要求。为了解决这两个棘手的难题，桥梁建设者们转变思路，将原设计中的上部结构由海上作业改为陆地工厂化施工，也就是说，将箱梁在陆地上预制完成后，再运到海上进行组装，大大减少了施工对海洋的污染。同时，在桩基外面罩上钢护筒，既作为混凝土浇筑的模板，又可以加强防腐蚀的能力；除此之外，部分承台采用了混凝土套箱这项世界首创技术，既改善了承台混凝土浇筑的环境，又延长了外界侵蚀性介质进入承台的时间。
海湾大桥各类承台总计1258个，混凝土套箱关键技术的运用，总计节省了1.6亿元的直接经济支出，其核心技术已应用到港珠澳大桥的设计中。为确保海湾大桥质量安全，建设单位还大胆引进新结构、新工艺、新材料，目前已取得多项技术成果，并同丹麦、日本等国际知名的技术咨询公司建立了合作关系，从大桥开工到现在，已有多项创新和技术攻关项目获奖。
