首次穿越地上“懸河”，濟南黃河隧道工程東線隧道順利貫通
發布日期：2020-11-03 10:38:13 來源：原創
10月30日，隨著“泰山號”盾構機巨大刀盤破土而出，第1254環管片拼裝到位，“萬里黃河第一隧”濟南黃河隧道工程東線隧道率先貫通，標志著我國在建的最大直徑公軌合建盾構隧道取得重大進展，在世界上首次穿越地上“懸河”。該工程由濟南城市建設集團負責投資建設，中鐵十四局集團作為EPC總承包方，聯合中鐵第四勘察設計院集團有限公司、黃河勘測規劃設計有限公司組織施工、設計。
濟南黃河隧道工程位于濟南城市中軸線上，南接主城區濟濼路，北連新舊動能轉換先行區。隧道全長4760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，盾構機開挖直徑15.76米。隧道穿越黃河段河床高出南岸天橋區地面5米，最大洪水位高出11.62米，隧道最低點位于河床下54米，最大水土壓力6.5巴，施工風險高。
工程采用兩臺超大直徑泥水平衡盾構機施工，在掘進過程中遇到了全段面粉質黏土和長距離鈣質結核層，其中有1000米區間為鈣質結核“密集區”，最硬巖石強度達到45兆帕，相當于高鐵橋墩鋼筋混凝土的強度。最難的一次26個小時只掘進了2米，取出58塊堅硬的石頭。
從2019年12月東線盾構正式掘進以來，施工單位充分發揮在水下大盾構施工領域核心技術優勢，在院士專家團隊指導下，依托大數據、BIM和物聯網技術，對隧道遇到的復雜難題進行了專項科研攻關。建設了國內第一條15米以上管片智能化自動化生產線，研發了管片抹面機器人、管片3D智能檢測系統，實現了管片預制全過程信息化和可追溯性查詢。11個月時間，掘通了東線隧道。西線隧道正按照計劃順利掘進，預計2021年春節前可望貫通。
該工程是山東省新舊動能轉換標志性工程，計劃于2021年10月建成通車。屆時，市民開車通過水下隧道最快4分多鐘可“穿越黃河”，比繞道濟南黃河大橋節約近一個小時。黃河隧道打破了黃河天塹對濟南城市發展的制約，助力攜河北跨,將加快新舊動能轉換，加速濟南從“大明湖時代”邁向“黃河時代”。
濟南黃河隧道工程突破的特點
超大直徑盾構隧道首次穿越地上懸河。萬里黃河從河南境內到出海口逐漸形成地上懸河。在濟南濼口段，河床高出南岸天橋區地面5米，最大洪水位高出11.62米。隧道最低點位于河床下54米，最大水土壓力6.5巴，施工風險高。
盾構機長距離穿越黃河底鈣質結核層。盾構段隧道埋深從26.3到54.6米，穿越過程中遇到了鈣質結核地層，其中密集鈣質結核地層長達1000米、500環。最大的一塊鈣質結核，長75厘米，重達150斤，強度達到45兆帕。掘進中盾構機刀具嚴重磨損，甚至刀齒崩斷，換刀作業頻次高，難度大。大塊的鈣質結核堵塞格柵出口，造成了泥水循環系統排漿困難，經常卡死泥漿泵，導致停機。盾構機長在掘進中加大泥漿循環速度，加大泥漿攜帶渣土能力，可是新的問題接踵而至。管道被磨穿、漏漿。工程技術人員為此改用加大壁厚的成型管道，把出漿管道旋轉180度，進漿管和出漿管互換，在容易磨壞管道的位置，精準焊接鋼板打“補丁”。
穿越全斷面粉質黏土。隧道穿越地層主要為黏土和粉質黏土層，土質黏性高，廢漿量大，刀盤易結泥餅。項目部技術人員研發應用“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，為盾構機設計提供理論依據，制定刀盤結泥餅判斷及位置檢測方法，研發一套泥餅形成的預測軟件。
公軌合建隧道箱涵同步施工。市政公路和軌道交通共用隧道工程，在管片拼裝完成后，進行π型箱涵安裝，邊箱涵現澆。在國內首次采用超大π型箱涵同步安裝工藝，研制了新型模板臺車，液壓收模、電動行走，集預制、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。
臨近懸河超深基坑施工。工程位于一級黃河階地，地下水豐富，地下水位較高，基坑開挖深度最大達35米，寬度達50米，地連墻最大深度60米，是濟南地區開挖深度、寬度最大的基坑，無工程類比經驗。
安全穿越沿線建構筑物。穿越鵲山片區低矮房屋群、黃河南北岸大堤，側穿繞城高速橋樁最小凈距3.9米。
綠色環保施工零排放。工程臨近一級水源地鵲山水庫，項目部積極貫徹落實“黃河流域生態保護和高質量發展”的理念，按照“標準高、形象好、工廠化”的總體思路堅持生態優先，科學綠色施工，泥漿重復循環使用，做到零排放。
通訊員：徐靜 劉福 昌丁翔（黃河隧道項目部）
編輯：張虹悅
