万里黄河第一隧全线贯通！最快2分半穿过黄河
科技日报2021-01-24 00:00
科技日报记者 矫阳
1月23日，“万里黄河第一隧”，也是在建最大直径公轨合建盾构隧道——济南黄河隧道工程西线隧道贯通。
济南黄河隧道工程位于济南城市中轴线上，南接主城区济泺路，北连新旧动能转换先行区。隧道长3890米，其中盾构段长2519米，隧道管片外径15.2米。设计为双管双层，上层为双向六车道公路，下层为济南轨道交通5号线。
万里黄河自流入河南开始形成地上“悬河”。到达济南泺口段，河床高出南岸城区地面5米，最大洪水位高出河床11.62米，是一条罕见的、水量巨大的地上“悬河”。
2019年9月开始，由济南城市建设集团和中铁十四局集团联合打造“黄河号”和“泰山号”两台超大直径泥水平衡盾构机，首次开启对地上“悬河”的穿越。
“每台盾构机长166米，总重4000吨，装机总功率8688千瓦，最大推力199504千牛。”中铁十四局项目总工程师杜昌言说，刀盘开挖直径15.76米，相当于5层楼高，刀盘主驱动的核心有14个变频电机，总功率4900千瓦。
穿越最上最大悬河，防水是设计建设的关键。
隧道最低点位于河床下54米，最大水土压力6.5巴。“相当于一个人手掌大小的面积上承受两个成年男子的重量。”全国勘察设计大师、中国铁建铁四院副总工程师肖明清说。
为保证城市安全，设计团队提出了双道防淹门解决方案，以实现全方位有效封堵；设计双管双层公轨合建盾构隧道，以及排烟通道、管廊和逃生通道，实现一次穿越黄河的利用率最大化，极大降低了对环境的影响。
济南黄河隧道掘进先后攻克了大断面、长距离、浅覆土、深基坑、高水压等五项技术难题。
“最大的难题是钙质结核和粉质黏土不规则分布，甚至是交叉出现，造成了盾构机在掘进中刀齿崩断、卡泵、滞排、废浆量大等。”杜昌言说，掘进中遇到的岩石强度普遍达到45兆帕，使格栅严重堵塞，造成泥水循环系统排浆困难。
项目技术团队采取在盾构机上设计加装了采石箱，改用新型成型管道，将进、出桨管道倒换使用，提前在易磨管道位置焊接钢板加厚“补丁”，解决了钙质结核给掘进带来的难题。
“项目已形成科研成果18项，中文核心期刊发表论文7篇，申请专利35项，其中实用专利16项，进一步提升了我国超大盾构的建造能力和技术水平。”项目负责人历朋林说，研发成果包括“超大直径泥水盾构废弃泥浆环保处理及资源化关键技术”、“高粘粒地层超大直径泥水盾构防结泥饼技术”、针对黄河隧道地层特点制定刀盘结泥饼判断及位置检测方法，以及一套泥饼形成的预测软件治理“粘牙”问题等。
济南黄河隧道工程还采用许多智能新手段。
建设了国内第一条15米以上管片智能化自动化生产线，所有管片和箱涵实现了预制生产全过程监控、二维码“身份”信息验证、质量终身可追溯。经第三方机构检测，整条隧道2万多条拼装接缝，平均错台误差仅2毫米；研发了管片抹面机器人、管片3D智能检测系统，设备优良率保持在96%以上；在国内首次采用超大π型箱涵同步安装工艺，研制了新型模板台车，液压收模、电动行走，集预制、吊装、运输、安装等为一体，操作方便，节省人工，提高功效。
济南黄河隧道计划10月份建成通车。届时开车最快4分钟、乘坐地铁2.5分钟可穿越黄河。
编辑：刘义阳
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