“萬里黃河第一隧”全線貫通，成功穿越地上懸河
2月9日，山東省濟南市濟濼路穿黃隧道路面工程正在推進。不久前，隨著濟南黃河隧道工程西線隧道貫通，加上已經貫通的東線，至此，這條“萬里黃河第一隧”全線貫通。據介紹，這條隧道計劃2021年10月份建成通車，屆時，開車最快4分鐘、乘坐地鐵2.5分鐘可穿越黃河，比繞道濟南黃河大橋節約近一小時車程。
雙管雙層設計充分利用空間
濟南黃河隧道工程位於濟南城市中軸線上，南接主城區濟濼路，北連新舊動能轉換先行區。工程線路全長4760米，隧道長3890米，其中盾構段長2519米，設計為雙管雙層，市政道路與軌道交通合建，上層為雙向六車道公路，下層為軌道交通。隧道管片外徑15.2米，是目前黃河流域最大直徑的隧道，也是目前國內在建最大直徑的公軌合建盾構隧道。
萬里黃河自流入河南開始形成地上懸河。到達濟南濼口段，河床高出南岸城區地面5米，最大洪水位高出河床11.62米，是一條罕見的、水量巨大的地上懸河。
穿越地上懸河，防水是關鍵。以全國勘察設計大師、中國鐵建首席專家、鐵四院副總工程師肖明清為核心的鐵四院設計團隊，提出了雙道防淹門解決方案，並將隧道設計為雙管雙層公軌合建盾構隧道，上層為公路雙向6車道，下層為軌道交通以及排煙通道、管廊和逃生通道，實現一次穿越黃河的利用率最大化，最大限度利用了空間，節約使用土地資源。
“濟南黃河隧道工程內設定了消火栓、水噴霧、滅火器、廣播、緊急電話、影片監控、裝置監控等完備的防災救援設施，透過中央計算機形成有機系統，如遇突發狀況，可實現上層道路6分鐘完成疏散，下層地鐵區間30分鐘完成疏散。”中國鐵建鐵四院隧道專業高階工程師何應道說。
連克復合地層多重“夾擊”
2019年9月開始，由濟南城市建設集團和中鐵十四局集團聯合打造的“黃河號”和“泰山號”兩臺超大直徑泥水平衡盾構機先後始發掘進。
每一臺盾構機長166米，總重4000噸，裝機總功率8688千瓦，最大推力199504千牛。刀盤開挖直徑15.76米，相當於5層樓高，刀盤主驅動的核心有14個變頻電機，總功率4900千瓦。隧道最低點位於河床下54米，最大水土壓力6.5巴(相當於一個人手掌大小的面積上承受兩個成年男子的重量)。
掘進中，中鐵十四局大盾構建設者連續攻克了大斷面、長距離、淺覆土、深基坑、高水壓等五項技術難題。
“最大的難題是鈣質結核和粉質黏土不規則分佈，甚至是交叉出現，造成了盾構機在掘進中刀齒崩斷、卡泵、滯排、廢漿量大等。”中鐵十四局專案總工程師杜昌言說。
掘進中遇到的岩石強度普遍達到45兆帕，最大為90兆帕，相當於高鐵橋墩鋼筋混凝土強度的兩倍還多。最困難的一次26個小時只掘進了2米，取出58塊堅硬的岩石。
大塊鈣質結核堵塞格柵，造成了泥水迴圈系統排漿困難，嚴重時可導致停機、管道被磨穿等問題。專案技術團隊採取在盾構機上設計加裝採石箱，改用新型成型管道等方法，將進、出槳管道倒換使用，提前在易磨管道位置焊接鋼板加厚“補丁”，解決了鈣質結核給掘進帶來的難題。
智慧新手段支撐穿“黃”
在濟南黃河隧道工程施工現場，除了最智慧最先進的盾構機，還處處可以感受到大資料、BIM、物聯網技術、資訊科技等對這一超級工程的強大支撐。
“專案已形成科研成果18項，中文核心期刊發表論文7篇，申請專利35項，其中實用專利16項，進一步提升了我國超大盾構的建造能力和技術水平。”專案負責人歷朋林說，研發成果包括超大直徑泥水盾構廢棄泥漿環保處理及資源化關鍵技術、高粘粒地層超大直徑泥水盾構防結泥餅技術、針對黃河隧道地層特點制定刀盤結泥餅判斷及位置檢測方法等。
專案團隊建設了國內第一條15米以上管片智慧化自動化生產線，所有管片和箱涵實現了預製生產全過程監控、二維碼“身份”資訊驗證、質量終身可追溯，保證了產品質量；研發了管片抹面機器人、管片3D智慧檢測系統，透過裝置維保“領值系統”加強盾構機定期維保養護，裝置優良率保持在96%以上，確保了施工安全。
團隊還在國內首次採用超大π型箱涵同步安裝工藝，研製了新型模板臺車，液壓收模、電動行走，集預製、吊裝、運輸、安裝等為一體，操作方便，節省人工，提高功效，降低了對盾構施工運輸的干擾和影響。
本報記者 矯 陽