10月30日,位于濟南市天橋區(qū)的濼口浮橋渡口旁,“泰山號”盾構(gòu)機巨大刀盤破土而出,由中鐵十四局集團承建的“萬里黃河第一隧”濟南黃河隧道工程東線隧道率先貫通。標(biāo)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,在人類歷史上首次穿越地上“懸河”。
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(相當(dāng)于一個人手掌大小的面積上承受兩個成年男子的重量),施工風(fēng)險高。
隧道全長4760米,其中盾構(gòu)段長2519米,設(shè)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,是目前黃河上最大的隧道。
中鐵十四局項目部盾構(gòu)經(jīng)理董冰介紹,工程采用兩臺超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機施工,盾構(gòu)機開挖直徑15.76米。在掘進過程中遇到的最大難題是河底長距離鈣質(zhì)結(jié)核層,有1000米的區(qū)間為鈣質(zhì)結(jié)核“密集區(qū)”,最硬巖石強度達(dá)到45兆帕,相當(dāng)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。大塊鈣質(zhì)結(jié)核堵塞格柵,造成了泥水循環(huán)系統(tǒng)排漿困難,嚴(yán)重時可導(dǎo)致停機、管道被磨穿等問題。項目部改用新型成型管道,輪換管道提高使用壽命,同時在易磨管道位置提前焊接鋼板打“補丁”,應(yīng)對堅硬巖石的碰撞。其次是黃河底部全斷面粉質(zhì)黏土地層,土質(zhì)黏性高,廢漿量大,刀盤易結(jié)泥餅。
中鐵十四局集團充分發(fā)揮在水下大盾構(gòu)施工領(lǐng)域核心技術(shù)優(yōu)勢,在李海振創(chuàng)新工作室主導(dǎo)下,在院士專家團隊指導(dǎo)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(fù)雜難題進行了專項科研攻關(guān)。
工程技術(shù)人員改造優(yōu)化了世界最先進超大盾構(gòu)機,研發(fā)應(yīng)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,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(yù)測軟件治理“粘牙”問題。已形成科研成果18項,報審實用專利13項,進一步提升了我國盾構(gòu)隧道建造能力和技術(shù)水平。
采用盾構(gòu)法穿越“江河湖海城”,本身就是對環(huán)境影響最小的施工方式之一。“萬里黃河第一隧”設(shè)計為雙管雙層公軌合建隧道,上層為公路雙向6車道,下層為軌道交通以及管線和逃生通道,實現(xiàn)了一次穿越黃河的利用率最大化,極大降低了對環(huán)境的影響。
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(yù)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。
建設(shè)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)。
工程臨近一級水源地鵲山水庫,項目部按照“標(biāo)準(zhǔn)高、形象好、工廠化”的總體思路堅持生態(tài)優(yōu)先,科學(xué)綠色施工,泥漿重復(fù)循環(huán)使用,做到了零排放。
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(yù)計2021年春節(jié)前實現(xiàn)貫通。
據(jù)悉,該工程是山東省新舊動能轉(zhuǎn)換標(biāo)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”。
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