萬里黃河流入河南,開始形成地上懸河,在濟南濼口段,河床高出南岸城區(qū)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”。

20日,濟南濼口段,兩臺超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機,在這一“懸河”下,開始對濟南黃河隧道進行掘進。盾構(gòu)機名為“黃河號”,總長166米,總重4000噸,裝機總功率8688千瓦,最大推力199504千牛。刀盤直徑相當(dāng)于5層樓高,刀盤主驅(qū)動的核心是14個變頻電機,總功率4900千瓦。

濟南黃河隧道被譽為“萬里黃河第一隧工程”。隧道開挖直徑15.76米,全長4760米,為目前世界在建最大直徑的公軌合建盾構(gòu)隧道。穿越水域最大洪水位高出11.62米,隧道最低點位于河床下54米,最大水土壓力7.5巴。

長距離、大斷面穿越地上懸河,將成為人類開發(fā)利用黃河的又一壯舉。

如何設(shè)計這條從繁華都市穿越“懸河”的隧道?

針對大直徑盾構(gòu)隧道首次穿越“地上懸河”,以全國勘察設(shè)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(shè)計團隊,提出了雙道防淹門解決方案,實現(xiàn)全方位有效封堵,保護城市安全。

拓展城市空間,濟南黃河隧道設(shè)計城市道路隧道和軌道交通隧道合建穿河方案。怎么解決工程將面臨的公軌合建、斷面布置緊湊難題?

項目設(shè)計總體、鐵四院隧道專業(yè)高級工程師何應(yīng)道說,為保證道路及地鐵的通行限界需要,鐵四院研發(fā)了高度可調(diào)節(jié)預(yù)制箱涵,隧道工程項目設(shè)計總體、鐵四院隧道專業(yè)高級工程師何應(yīng)道介紹說,較常規(guī)方案,可減小隧道內(nèi)徑20cm,減小直接工程費約1000萬。

水下這么深,公路和軌道合建,遇到突發(fā)事件,救援如何保障?

據(jù)何應(yīng)道介紹,濟南黃河隧道內(nèi)設(shè)置了消火栓、水噴霧、滅火器、廣播、緊急電話、視頻監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控等完備的防災(zāi)救援設(shè)施,通過中央計算機形成有機系統(tǒng),如遇突發(fā)狀況,可實現(xiàn)上層道路6分鐘完成疏散,下層地鐵區(qū)間30分鐘完成疏散。

專家介紹,濟南黃河隧道施工將面臨開挖斷面大、掘進距離長、淺覆土、深基坑、高水壓、地質(zhì)情況復(fù)雜多變等一系列技術(shù)難題。

“黃河隧道穿越地層主要為黏土和粉質(zhì)黏土層,土質(zhì)黏性高,易造成刀具磨損、刀齒崩斷、刀盤結(jié)泥餅,大量廢漿易堵塞吸口。”中鐵十四局項目負責(zé)人歷朋林說,為攻克難關(guān),項目團隊優(yōu)化盾構(gòu)機選型,與濟南城市建設(shè)集團聯(lián)合,打造兩臺超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機。

“針對粉質(zhì)黏土地層,刀盤設(shè)計開口率46%,對刀盤開挖面加大沖刷力度。配置可伸縮主驅(qū)動、常壓換刀刀盤,增加了沖刷設(shè)施。”中鐵十四局項目盾構(gòu)經(jīng)理李海振說,盾構(gòu)機相當(dāng)于一臺超級智能機器人,集隧道開挖、襯砌一次成型,自動化程度高、施工效率高、對沉降控制標(biāo)準(zhǔn)高,安全、節(jié)能、環(huán)保。

這臺超級智能機器人是怎么挖隧道的?

“刀盤切削土體,經(jīng)沖刷,落入盾構(gòu)機開挖倉的底部,再經(jīng)攪拌器以及泥水循環(huán),泵送至地面泥水分離場進行沉淀或篩分處理。”李海振說,推進油缸每前進2米時,停止推進,進入拼裝模式,依次循環(huán),環(huán)環(huán)相扣,最終形成一條完整的隧道。

濟南城市建設(shè)集團相關(guān)負責(zé)人表示,濟南黃河隧道工程計劃于2021年完工通車,屆時將大大加強濟南北部新城與主城區(qū)聯(lián)系,加速濟南從“大明湖時代”邁向“黃河時代”。

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