文章來源：科技日報 發布時間：2019-09-23
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。
9月20日，兩臺超大直徑泥水平衡盾構機在這一懸河下，開始對濟南黃河隧道進行掘進。盾構機名為“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。刀盤直徑相當于5層樓高，刀盤主驅動的核心是14個變頻電機，總功率4900千瓦。
濟南黃河隧道工程被譽為“萬里黃河第一隧”。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隧道。穿越水域最大洪水位高出河床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，將成為人類開發利用黃河的又一壯舉。
如何設計這條從繁華都市穿越懸河的隧道？
針對大直徑盾構隧道首次穿越地上懸河，以全國勘察設計大師、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計團隊，提出了雙道防淹門解決方案，以實現全方位有效封堵，保護城市安全。
為拓展城市空間，濟南黃河隧道設計為城市道路和軌道交通合建方案。怎么解決工程面臨的公軌合建、斷面布置緊湊難題？
鐵四院隧道專業高級工程師何應道說，為保證道路及地鐵的通行限界需要，鐵四院研發了高度可調節預制箱涵，較常規方案，可減小隧道內徑20厘米，節約直接工程費約1000萬元。
水下這么深，公路和軌道合建，遇到突發事件，救援如何保障？
“濟南黃河隧道內設置了消火栓、水噴霧、滅火器、廣播、緊急電話、視頻監控、設備監控等完備的防災救援設施，通過中央計算機形成有機系統，如遇突發狀況，可實現上層道路6分鐘完成疏散，下層地鐵區間30分鐘完成疏散。”何應道說。
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、地質情況復雜多變等一系列技術難題。
“黃河隧道穿越地層主要為黏土和粉質黏土層，土質黏性高，易造成刀具磨損、刀齒崩斷、刀盤結泥餅，大量廢漿易堵塞吸口。”中鐵十四局項目負責人歷朋林說，為攻克難關，項目團隊優化盾構機選型，與濟南城市建設集團聯合，打造了兩臺超大直徑泥水平衡盾構機。
“針對粉質黏土地層，刀盤設計開口率46%，對刀盤開挖面加大沖刷力度。配置可伸縮主驅動、常壓換刀刀盤，增加了沖刷設施。”中鐵十四局項目盾構經理李海振說，盾構機相當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、對沉降控制標準高，安全、節能、環保。
這臺超級智能機器人是怎么挖隧道的？
“刀盤切削土體，經沖刷，落入盾構機開挖倉的底部，再經攪拌器以及泥水循環，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，環環相扣，最終形成一條完整的隧道。
濟南城市建設集團相關負責人表示，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聯系,加速濟南從“大明湖時代”邁向“黃河時代”。（記者 矯 陽）
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