人類首次！萬里黃河掘進世界水下最大直徑盾構隧道

 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(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,濟南濼口段,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。

濟南黃河隧道被譽為“萬里黃河第一隧工程”。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(fā)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,實現全方位有效封堵,保護城市安全。

拓展城市空間,濟南黃河隧道設計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?

項目設計總體、鐵四院隧道專業(yè)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(fā)了高度可調節(jié)預制箱涵,隧道工程項目設計總體、鐵四院隧道專業(yè)高級工程師何應道介紹說,較常規(guī)方案,可減小隧道內徑20cm,減小直接工程費約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?

據何應道介紹,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(jiān)控、設備監(jiān)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(fā)狀況,可實現上層道路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(yōu)化盾構機選型,與濟南城市建設集團聯合,打造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(jié)能、環(huán)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(huán),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(huán),環(huán)環(huán)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(qū)聯系,加速濟南從“大明湖時代”邁向“黃河時代”。

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