2月9日，山东省济南市济泺路穿黄隧道路面工程正在推进。不久前，随着济南黄河隧道工程西线隧道贯通，加上已经贯通的东线，至此，这条“万里黄河第一隧”全线贯通。据介绍，这条隧道计划2021年10月份建成通车，届时，开车最快4分钟、乘坐地铁2.5分钟可穿越黄河，比绕道济南黄河大桥节约近一小时车程。
双管双层设计充分利用空间
济南黄河隧道工程位于济南城市中轴线上，南接主城区济泺路，北连新旧动能转换先行区。工程线路全长4760米，隧道长3890米，其中盾构段长2519米，设计为双管双层，市政道路与轨道交通合建，上层为双向六车道公路，下层为轨道交通。隧道管片外径15.2米，是目前黄河流域最大直径的隧道，也是目前国内在建最大直径的公轨合建盾构隧道。
万里黄河自流入河南开始形成地上悬河。到达济南泺口段，河床高出南岸城区地面5米，最大洪水位高出河床11.62米，是一条罕见的、水量巨大的地上悬河。
穿越地上悬河，防水是关键。以全国勘察设计大师、中国铁建首席专家、铁四院副总工程师肖明清为核心的铁四院设计团队，提出了双道防淹门解决方案，并将隧道设计为双管双层公轨合建盾构隧道，上层为公路双向6车道，下层为轨道交通以及排烟通道、管廊和逃生通道，实现一次穿越黄河的利用率最大化，最大限度利用了空间，节约使用土地资源。
“济南黄河隧道工程内设置了消火栓、水喷雾、灭火器、广播、紧急电话、视频监控、设备监控等完备的防灾救援设施，通过中央计算机形成有机系统，如遇突发状况，可实现上层道路6分钟完成疏散，下层地铁区间30分钟完成疏散。”中国铁建铁四院隧道专业高级工程师何应道说。
连克复合地层多重“夹击”
2019年9月开始，由济南城市建设集团和中铁十四局集团联合打造的“黄河号”和“泰山号”两台超大直径泥水平衡盾构机先后始发掘进。
每一台盾构机长166米，总重4000吨，装机总功率8688千瓦，最大推力199504千牛。刀盘开挖直径15.76米，相当于5层楼高，刀盘主驱动的核心有14个变频电机，总功率4900千瓦。隧道最低点位于河床下54米，最大水土压力6.5巴（相当于一个人手掌大小的面积上承受两个成年男子的重量）。
掘进中，中铁十四局大盾构建设者连续攻克了大断面、长距离、浅覆土、深基坑、高水压等五项技术难题。
“最大的难题是钙质结核和粉质黏土不规则分布，甚至是交叉出现，造成了盾构机在掘进中刀齿崩断、卡泵、滞排、废浆量大等。”中铁十四局项目总工程师杜昌言说。
掘进中遇到的岩石强度普遍达到45兆帕，最大为90兆帕，相当于高铁桥墩钢筋混凝土强度的两倍还多。最困难的一次26个小时只掘进了2米，取出58块坚硬的岩石。
大块钙质结核堵塞格栅，造成了泥水循环系统排浆困难，严重时可导致停机、管道被磨穿等问题。项目技术团队采取在盾构机上设计加装采石箱，改用新型成型管道等方法，将进、出桨管道倒换使用，提前在易磨管道位置焊接钢板加厚“补丁”，解决了钙质结核给掘进带来的难题。
智能新手段支撑穿“黄”
在济南黄河隧道工程施工现场，除了最智能最先进的盾构机，还处处可以感受到大数据、BIM、物联网技术、信息技术等对这一超级工程的强大支撑。
“项目已形成科研成果18项，中文核心期刊发表论文7篇，申请专利35项，其中实用专利16项，进一步提升了我国超大盾构的建造能力和技术水平。”项目负责人历朋林说，研发成果包括超大直径泥水盾构废弃泥浆环保处理及资源化关键技术、高粘粒地层超大直径泥水盾构防结泥饼技术、针对黄河隧道地层特点制定刀盘结泥饼判断及位置检测方法等。
项目团队建设了国内第一条15米以上管片智能化自动化生产线，所有管片和箱涵实现了预制生产全过程监控、二维码“身份”信息验证、质量终身可追溯，保证了产品质量；研发了管片抹面机器人、管片3D智能检测系统，通过设备维保“领值系统”加强盾构机定期维保养护，设备优良率保持在96%以上，确保了施工安全。
团队还在国内首次采用超大π型箱涵同步安装工艺，研制了新型模板台车，液压收模、电动行走，集预制、吊装、运输、安装等为一体，操作方便，节省人工，提高功效，降低了对盾构施工运输的干扰和影响。(矫 阳)
来源： 科技日报
