萬里黃河流入河南,開始形成地上懸河,在濟(jì)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(jì)南濼口段,兩臺(tái)超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機(jī),在這一“懸河”下,開始對(duì)濟(jì)南黃河隧道進(jìn)行掘進(jìn)。盾構(gòu)機(jī)名為“黃河號(hào)”,總長(zhǎng)166米,總重4000噸,裝機(jī)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(dòng)的核心是14個(gè)變頻電機(jī),總功率4900千瓦。

濟(jì)南黃河隧道被譽(yù)為“萬里黃河第一隧工程”。隧道開挖直徑15.76米,全長(zhǎng)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(diǎn)位于河床下54米,最大水土壓力7.5巴。

長(zhǎng)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(jì)這條從繁華都市穿越“懸河”的隧道?

針對(duì)大直徑盾構(gòu)隧道首次穿越“地上懸河”,以全國(guó)勘察設(shè)計(jì)大師、中國(guó)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(jì)團(tuán)隊(duì),提出了雙道防淹門解決方案,實(shí)現(xiàn)全方位有效封堵,保護(hù)城市安全。

拓展城市空間,濟(jì)南黃河隧道設(shè)計(jì)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(xiàng)目設(shè)計(jì)總體、鐵四院隧道專業(yè)高級(jí)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(xiàng)目設(shè)計(jì)總體、鐵四院隧道專業(yè)高級(jí)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(fèi)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(jì)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(jì)算機(jī)形成有機(jī)系統(tǒng),如遇突發(fā)狀況,可實(shí)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(jì)南黃河隧道施工將面臨開挖斷面大、掘進(jìn)距離長(zhǎng)、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(xiàng)目負(fù)責(zé)人歷朋林說,為攻克難關(guān),項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)優(yōu)化盾構(gòu)機(jī)選型,與濟(jì)南城市建設(shè)集團(tuán)聯(lián)合,打造兩臺(tái)超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機(jī)。

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

這臺(tái)超級(jí)智能機(jī)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(jī)開挖倉(cāng)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(chǎng)進(jìn)行沉淀或篩分處理。”李海振說,推進(jìn)油缸每前進(jìn)2米時(shí),停止推進(jìn),進(jìn)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(jì)南城市建設(shè)集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示,濟(jì)南黃河隧道工程計(jì)劃于2021年完工通車,屆時(shí)將大大加強(qiáng)濟(jì)南北部新城與主城區(qū)聯(lián)系,加速濟(jì)南從“大明湖時(shí)代”邁向“黃河時(shí)代”。

文中圖片由作者提供