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(fā)布日期：2020-11-03 10:38:13 來源：原創(chuàng)
10月30日，隨著“泰山號”盾構(gòu)機巨大刀盤破土而出，第1254環(huán)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(gòu)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(lián)合中鐵第四勘察設計院集團有限公司、黃河勘測規(guī)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(qū)濟濼路，北連新舊動能轉(zhuǎn)換先行區(qū)。隧道全長4760米，其中盾構(gòu)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(gòu)機開挖直徑15.76米。隧道穿越黃河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，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(gòu)機施工，在掘進過程中遇到了全段面粉質(zhì)黏土和長距離鈣質(zhì)結(jié)核層，其中有1000米區(qū)間為鈣質(zhì)結(jié)核“密集區(qū)”，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(gòu)正式掘進以來，施工單位充分發(fā)揮在水下大盾構(gòu)施工領(lǐng)域核心技術(shù)優(yōu)勢，在院士專家團隊指導下，依托大數(shù)據(jù)、BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對隧道遇到的復雜難題進行了專項科研攻關(guān)。建設了國內(nèi)第一條15米以上管片智能化自動化生產(chǎn)線，研發(fā)了管片抹面機器人、管片3D智能檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)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(jié)前可望貫通。
該工程是山東省新舊動能轉(zhuǎn)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(jié)約近一個小時。黃河隧道打破了黃河天塹對濟南城市發(fā)展的制約，助力攜河北跨,將加快新舊動能轉(zhuǎn)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(gòu)隧道首次穿越地上懸河。萬里黃河從河南境內(nèi)到出?？谥饾u形成地上懸河。在濟南濼口段，河床高出南岸天橋區(qū)地面5米，最大洪水位高出11.62米。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(gòu)機長距離穿越黃河底鈣質(zhì)結(jié)核層。盾構(gòu)段隧道埋深從26.3到54.6米，穿越過程中遇到了鈣質(zhì)結(jié)核地層，其中密集鈣質(zhì)結(jié)核地層長達1000米、500環(huán)。最大的一塊鈣質(zhì)結(jié)核，長75厘米，重達150斤，強度達到45兆帕。掘進中盾構(gòu)機刀具嚴重磨損，甚至刀齒崩斷，換刀作業(yè)頻次高，難度大。大塊的鈣質(zhì)結(jié)核堵塞格柵出口，造成了泥水循環(huán)系統(tǒng)排漿困難，經(jīng)常卡死泥漿泵，導致停機。盾構(gòu)機長在掘進中加大泥漿循環(huán)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(shù)人員為此改用加大壁厚的成型管道，把出漿管道旋轉(zhuǎn)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(zhì)黏土。隧道穿越地層主要為黏土和粉質(zhì)黏土層，土質(zhì)黏性高，廢漿量大，刀盤易結(jié)泥餅。項目部技術(shù)人員研發(fā)應用“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)”針對黃河隧道地層特點，為盾構(gòu)機設計提供理論依據(jù)，制定刀盤結(jié)泥餅判斷及位置檢測方法，研發(fā)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(xiàn)澆。在國內(nèi)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(jié)省人工，提高功效，降低了對盾構(gòu)施工運輸?shù)母蓴_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(qū)開挖深度、寬度最大的基坑，無工程類比經(jīng)驗。
安全穿越沿線建構(gòu)筑物。穿越鵲山片區(qū)低矮房屋群、黃河南北岸大堤，側(cè)穿繞城高速橋樁最小凈距3.9米。
綠色環(huán)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(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展”的理念，按照“標準高、形象好、工廠化”的總體思路堅持生態(tài)優(yōu)先，科學綠色施工，泥漿重復循環(huán)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
