8月17日，隨著開挖直徑17.5米的“山河號”盾構(gòu)機(jī)刀盤破洞而出，由濟(jì)南城市建設(shè)集團(tuán)投資建設(shè)、中鐵十四局集團(tuán)承建的濟(jì)南黃崗路黃河隧道盾構(gòu)段掘進(jìn)完成，世界最大直徑水下盾構(gòu)隧道順利貫通，標(biāo)志著中國水下隧道建設(shè)領(lǐng)域迎來里程碑式突破。
濟(jì)南黃崗路黃河隧道全長約5.75公里，其中盾構(gòu)段長約3.3公里，設(shè)計(jì)時(shí)速60公里，單洞雙層隧道布置，是國內(nèi)首條穿黃單洞雙層盾構(gòu)隧道。該隧道采用世界在建最大直徑泥水平衡盾構(gòu)機(jī)“山河號”施工，先后下穿黃河大堤、黃河等敏感地區(qū)，最深覆土厚度達(dá)49.2米，最大水土壓力6.3巴，相當(dāng)于一個(gè)人手掌大小的面積上承受兩個(gè)成年男子的重量，掘進(jìn)過程中沉降控制要求高，施工難度大。
盾構(gòu)機(jī)長距離穿越粉質(zhì)黏土、膠結(jié)砂層等疊合地層，刀盤極易結(jié)泥餅，區(qū)間段2000米范圍內(nèi)，不規(guī)則分布著大小不一的“鈣質(zhì)結(jié)核”，最大硬度達(dá)41兆帕，極易造成刀具磨損和卡泵現(xiàn)象。同時(shí)，盾構(gòu)機(jī)開挖面積達(dá)240平方米，比半個(gè)標(biāo)準(zhǔn)籃球場的面積還要大，每掘進(jìn)1環(huán)就會產(chǎn)生1200方泥漿，處理難度大。
隨著盾構(gòu)機(jī)直徑的增加，其制造難度、施工風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)也呈幾何式增長，尤其是17米級盾構(gòu)首次穿越“地上懸河”，對掘進(jìn)的精準(zhǔn)管控和設(shè)備可靠性提出了極高的要求。據(jù)中鐵十四局項(xiàng)目現(xiàn)場負(fù)責(zé)人周祥介紹，針對黃河之下的復(fù)雜地質(zhì)條件，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)依托豐富穿黃經(jīng)驗(yàn)，為“山河號”盾構(gòu)機(jī)創(chuàng)新應(yīng)用大開口率帶壓復(fù)合型刀盤，裝配伸縮式主驅(qū)動、開挖倉伸縮攝像頭等先進(jìn)裝備，并搭載“五官一腦”智能化裝備系統(tǒng)，構(gòu)建盾構(gòu)掘進(jìn)的“智慧大腦”，實(shí)現(xiàn)全流程感知、預(yù)警與智能決策。
據(jù)中鐵十四局項(xiàng)目盾構(gòu)經(jīng)理薛永超介紹，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)自主首創(chuàng)“絮凝+提濃+壓濾”系統(tǒng)組合工藝，每日泥漿處理效率提高50%，濾餅的含水率降低至30%以下，實(shí)現(xiàn)泥漿高效處理以及尾水的循環(huán)利用和零外排。研發(fā)應(yīng)用金剛石刀具、碎石機(jī)、雙管路液壓采石裝置等，破解鈣質(zhì)結(jié)核等不良地質(zhì)帶來的施工難題，黃河下首次實(shí)現(xiàn)全程3.3公里連續(xù)掘進(jìn)不換刀，保障了盾構(gòu)機(jī)高效掘進(jìn)。
17.5米“山河號”盾構(gòu)機(jī)出洞！ 世界最大直徑水下盾構(gòu)隧道貫通
此外，針對特大斷面管片上浮技術(shù)難題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用第四代同步雙液注漿技術(shù)，管片和地層間10多秒即成膠凝狀，短短30分鐘就能形成早期強(qiáng)度，為管片穿上了一件堅(jiān)固的“金鐘罩”。同時(shí)，通過同步注漿檢測設(shè)備，對注漿效果進(jìn)行可視化展示，有效判斷壁后注漿飽滿度，實(shí)現(xiàn)管片上浮量控制在5毫米以內(nèi)。
據(jù)中鐵十四局項(xiàng)目總工程師高同礦介紹，黃崗路黃河隧道單洞上下設(shè)置六車道通行，可實(shí)現(xiàn)兩洞隧道的交通功能，既節(jié)省地下空間，又減少約15%投資。同時(shí)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)4.2米凈高，可以滿足通行公交、消防、管理及救援車輛等要求，極大提高通行能力。
建設(shè)以來，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)先后攻克開挖面穩(wěn)定控制、穿越黃河大堤沉降控制、特大斷面管片上浮控制、海量泥漿綠色高效處理等28項(xiàng)技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)最高日進(jìn)尺18米、月進(jìn)尺426米，創(chuàng)造了17米級盾構(gòu)施工的世界紀(jì)錄。目前，該項(xiàng)目已累計(jì)完成科技論文30余篇，申報(bào)發(fā)明專利、實(shí)用新型專利22件，總結(jié)形成17米級盾構(gòu)施工成套技術(shù)體系，進(jìn)一步提升我國特大直徑盾構(gòu)的建造能力和技術(shù)水平，有力推動我國盾構(gòu)隧道技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，使我國在該領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。
以國家最高科學(xué)技術(shù)獎獲得者、中國工程院院士錢七虎為組長的專家組指出，隧道建造過程高度智能化、機(jī)械化、綠色化技術(shù)的實(shí)施，將推動我國盾構(gòu)隧道技術(shù)往前邁出一大步，隧道的建成對我國水下交通隧道建設(shè)具有里程碑意義。
據(jù)悉，黃崗路黃河隧道是繼“萬里黃河第一隧”--濟(jì)南黃河濟(jì)濼路隧道后又一連接南北向的大通道，隧道建成后，將進(jìn)一步促進(jìn)濟(jì)南擁河發(fā)展，促進(jìn)黃河南北兩岸的經(jīng)濟(jì)交流與合作，提高省會城市首位度和輻射帶動力，對落實(shí)黃河重大國家戰(zhàn)略，加快新舊動能轉(zhuǎn)換起步區(qū)建設(shè)具有十分重要的意義。
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