10月30日，濟(jì)南黃河渡口旁，“泰山號(hào)”盾構(gòu)機(jī)巨大刀盤(pán)破土而出，“萬(wàn)里黃河第一隧”濟(jì)南黃河隧道工程?hào)|線(xiàn)隧道率先貫通。這標(biāo)志著我國(guó)在建的最大直徑公軌合建盾構(gòu)隧道取得重大進(jìn)展，是人類(lèi)歷史上首次穿越地上“懸河”。
“君不見(jiàn)，黃河之水‘天上流’”
黃河攜帶著大量泥沙，到出海前不斷放緩、沉積，形成了地上懸河。在濟(jì)南濼口段，河床高出南岸天橋區(qū)地面5米，最大洪水位高出11.62米。
“萬(wàn)里黃河第一隧”濟(jì)南黃河隧道位于濟(jì)南城市中軸線(xiàn)上，全長(zhǎng)4760米，其中盾構(gòu)段長(zhǎng)2519米，南接主城區(qū)濟(jì)濼路，北連新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換先行區(qū)。
中鐵十四局集團(tuán)項(xiàng)目部盾構(gòu)經(jīng)理董冰介紹，隧道采用兩臺(tái)開(kāi)挖直徑達(dá)15.76米的超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機(jī)施工，管片外徑15.2米，隧道最低點(diǎn)位于河床下54米，最大水土壓力6.5巴，施工風(fēng)險(xiǎn)高。
待隧道建成后，“君不見(jiàn)，黃河之水‘天上流’”，人們行駛其中，根本感受不到頭頂就是奔騰不息的黃河。
和堅(jiān)石硬碰硬，巧吃“年糕”
掘進(jìn)過(guò)程中，有最長(zhǎng)1000米區(qū)間為鈣質(zhì)結(jié)核“密集區(qū)”，最硬巖石強(qiáng)度達(dá)到45兆帕，相當(dāng)于高鐵橋墩鋼筋混凝土的強(qiáng)度。最難的一次，26個(gè)小時(shí)只掘進(jìn)了2米，取出58塊堅(jiān)硬的石頭。
復(fù)雜的地質(zhì)導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)刀具嚴(yán)重磨損，刀齒崩斷，換刀作業(yè)頻次高，難度大。同時(shí)，大塊鈣質(zhì)結(jié)核堵塞格柵，造成了泥水循環(huán)系統(tǒng)排漿困難，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致停機(jī)、管道被磨穿。
項(xiàng)目部改用新型成型管道，輪換管道提高使用壽命，在易磨管道位置提前焊接鋼板打“補(bǔ)丁”，和堅(jiān)石硬碰硬，順利通過(guò)難關(guān)。
這段黃河下地層主要為粉質(zhì)黏土層，盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)易結(jié)泥餅，就像吃年糕粘牙一樣難以甩脫。
項(xiàng)目部技術(shù)人員研發(fā)應(yīng)用“超大直徑泥水盾構(gòu)廢棄泥漿環(huán)保處理及資源化關(guān)鍵技術(shù)”“高粘粒地層超大直徑泥水盾構(gòu)防結(jié)泥餅技術(shù)”，針對(duì)黃河隧道地層特點(diǎn)，制定刀盤(pán)結(jié)泥餅判斷及位置檢測(cè)方法，研發(fā)一套泥餅形成的預(yù)測(cè)軟件，解決“粘牙”問(wèn)題。
采用盾構(gòu)法穿越“江河湖海城”，本身就是對(duì)環(huán)境影響最小的施工方式之一。“萬(wàn)里黃河第一隧”設(shè)計(jì)為雙管雙層公軌合建隧道，上層為公路雙向6車(chē)道，下層為軌道交通以及管線(xiàn)和逃生通道，實(shí)現(xiàn)了一次穿越黃河的利用率最大化，極大降低了對(duì)環(huán)境的影響。
市民福音，4分鐘“穿越黃河”
自2019年12月隧道東線(xiàn)正式盾構(gòu)掘進(jìn)以來(lái)，項(xiàng)目部充分發(fā)揮在水下大盾構(gòu)施工領(lǐng)域核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在院士專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)下，依托大數(shù)據(jù)、BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)隧道遇到的復(fù)雜難題進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)科研攻關(guān)。
穿越過(guò)程中，中鐵十四局集團(tuán)李海振創(chuàng)新工作室已形成“超大直徑泥水平衡盾構(gòu)穿黃施工掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)研究”等成果18項(xiàng)，報(bào)審專(zhuān)利13項(xiàng)，進(jìn)一步提升了我國(guó)盾構(gòu)隧道建造能力和技術(shù)水平。
歷時(shí)11個(gè)月，濟(jì)南黃河隧道東線(xiàn)順利貫通。目前西線(xiàn)隧道正按照計(jì)劃順利掘進(jìn)，預(yù)計(jì)春節(jié)前貫通。
據(jù)介紹，這項(xiàng)工程是山東省新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換標(biāo)志性工程，隧道計(jì)劃于2021年10月建成通車(chē)。屆時(shí)，濟(jì)南市民開(kāi)車(chē)通過(guò)水下隧道，最快4分多鐘即可“穿越黃河”，比繞道濟(jì)南黃河大橋節(jié)約近一個(gè)小時(shí)，將打破黃河天塹對(duì)濟(jì)南城市發(fā)展的制約。
記者 白波
