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盾潜九曲“智”潮涌

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络绎不绝的车辆从隧道内飞驰而过,放眼望去,流动星空闪烁,幸福树向远处延伸,黄河根脉岁岁安澜的幸福感扑面而来。这里,是黄河河床下54米的济南黄河济泺路隧道。

济南黄河济泺路隧道

由中铁十四局大盾构公司承建的济南黄河济泺路隧道,是实现助力济南新旧动能转换起步区建设和济南新一轮规划发展及新旧动能转换的标志性工程,也是济南市落实黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的重大工程。

头顶“悬河”打隧道

黄河泥沙奔腾,在济南泺口段形成有名的“地上悬河”。多年来,沿岸百姓只能通过受制于黄河水量和天气的泺口黄河浮桥通行。他们热切渴盼快速、便捷、经济、全天候通行的交通方式。

2017年11月,济南黄河济泺路隧道工程破土动工。隧道全长4760米,盾构段长2519米,管片外径15.4米,双管双层,隧道内上层为双向6车道公路,下层为轨道空间预留,是目前世界最大直径公轨合建盾构隧道。

项目团队利用丰富的经验,结合地质实际打造出两台长166米、重4000吨的超大直径泥水平衡盾构机,刀盘开挖直径15.76米,相当于5层楼高。掘进过程中,项目团队每掘进一环,都根据地层覆土厚度、土质、容重等参数,计算盾构机切口压力,保持盾构机和土体压力平衡。为了确保大堤零沉降,他们还每10米为一个断面设置一系列沉降观测点,一天测4次标高。

隧道贯通现场

经过511个日夜的坚守,盾构机穿越层层敏感构筑物,实现双线贯通,最高日进尺达到12环,最高月进尺370米。2021年国庆前夕,隧道正式通车,万里黄河从水上跨越到水下穿越的新时代正式开启,济南携河发展、新旧动能转换先行区建设的新篇章也就此展开。

突出重围破天堑

“黄河奔腾千百年,不断抬高的河床更像‘地质博物馆’,不仅有像‘老胶泥’的粉质黏土、来历不明的钢板,还有经亿万年沉淀沉积而成的钙质结核。”该项目盾构经理董冰说,这些钙质结核形态各异、结构复杂、质地坚硬,强度普遍达到45兆帕,最大达90兆帕,最大的一块有75厘米长,重达75公斤。

它们“躲”过盾构机前端颚式破碎机,进入管道并在其中“横冲直撞”,导致浆液滞留、卡管卡泵,严重时导致管道磨损、设备停机。最困难的一次26小时只掘进了2米,前后拆卸19次排浆泵,共掏出58块钙质结核。针对卡泵问题,建设团队“换个角度想问题”,在泥浆泵前端加装液压双循环采石箱,还通过将出浆管自身旋转180度、进浆管和出浆管互换、提前焊接钢板补强等方式解决管道磨穿难题。

除了钙质结核,粉质黏土也是难点。黄河下的“老胶泥”,黏土颗粒含量高、含水率高,5微米以下的黏性颗粒含量达到26.5%,每环产生的废浆量达1000立方米以上,浆液处理难度极大。他们通过对盾构机选型进行优化设计,调整刀盘开口率、刀具布置、改进刀盘中心冲刷等技术措施,降低黏土地层对盾构掘进的影响,综合采用絮凝、压滤、离心处理技术,解决废弃浆液的绿色处理难题。通过废弃浆液的高效处理、压滤废水重新造浆,做到施工零排放。

科技创新结硕果

在隧道施工过程中,项目团队始终坚持高水平科技自立自强,先后攻克超深基坑施工、盾构浅覆土始发、穿越多处敏感建筑物等十几项难题,形成的超大直径盾构高效掘进等关键技术达到国际领先水平。国家最高科学技术奖获得者、中国工程院院士钱七虎称赞该工程是“一项以科技为支撑的高质量工程”。

他们依托钱七虎、李术才院士等组成的专家团队、大盾构研究院等科研平台开展科技攻关,还成立“李海振创新工作室”,与山东大学等高校科研院所合作,对19项科研课题展开集中攻关,先后申请专利88项。

同时,他们建设了国内首条15米以上管片智能化生产线,研发搭建盾构管片智能化生产管理信息平台,通过管片抹面机器人、管片3D智能检测系统对管片生产过程进行控制,实现管片精度控制在0.5毫米内。

为确保轨道预留空间精度,他们研发内部结构精细化快速成套施工技术,首次采用超大π型箱涵同步安装工艺,采用可调节箱涵,自主研发箱涵精调台车,箱涵拼缝错台控制在正负10毫米之内;发明弧形内衬台车,一次浇筑成型,工作效率提高1.5倍,用工数量减少一半。

隧道通车前夕,项目建设者在隧道内拍照留念

万里黄河向初心,大浪淘沙始见金。济南黄河隧道济泺路隧道工程,作为人类历史上首次成功穿越地上悬河,为黄河中下游地区穿黄隧道建设积累了经验、打下了基础,从此,以万里黄河第一隧为开端,曾经的“天堑”正加速变为通途,通往高质量协调发展的全新篇章!

编辑:小鹿