文章來源：科技日(ri)報 發布時(shi)間：2020-09-23
萬里(li)黃河流入河南(nan)，開始形成地上(shang)懸河。在濟南(nan)濼口段，河床高(gao)出南(nan)岸(an)城(cheng)區地面(mian)5米(mi)(mi)，最(zui)大洪水位高(gao)出河床11.62米(mi)(mi)，是一條罕見的、水量(liang)巨大的地上(shang)懸河。
9月20日，兩臺超大直徑泥水平衡(heng)盾(dun)構機(ji)在這(zhe)一懸河(he)下，開始對(dui)濟南黃河(he)隧道進行掘進。盾(dun)構機(ji)名(ming)為(wei)“黃河(he)號”，總(zong)長(chang)166米，總(zong)重4000噸(dun)，裝機(ji)總(zong)功率8688千瓦(wa)，最(zui)大推力199504千牛。刀(dao)(dao)盤直徑相當于5層樓(lou)高，刀(dao)(dao)盤主驅動的核(he)心是14個(ge)變頻電機(ji)，總(zong)功率4900千瓦(wa)。
濟南黃河隧(sui)(sui)道(dao)工程被譽為“萬(wan)里黃河第一隧(sui)(sui)”。隧(sui)(sui)道(dao)開挖直(zhi)徑(jing)15.76米，全長4760米，為目前(qian)世界在建最(zui)大直(zhi)徑(jing)的公軌合建盾構隧(sui)(sui)道(dao)。穿越水(shui)域最(zui)大洪水(shui)位(wei)(wei)高(gao)出河床11.62米，隧(sui)(sui)道(dao)最(zui)低點位(wei)(wei)于(yu)河床下54米，最(zui)大水(shui)土壓(ya)力(li)7.5巴。
長距離(li)、大(da)斷面穿越地(di)上懸(xuan)河，將成為人類開(kai)發(fa)利用黃(huang)河的(de)又一(yi)壯(zhuang)舉。
如何設計這條從繁華都市穿越懸河的隧道？
針對大直(zhi)徑(jing)盾構(gou)隧道首(shou)次(ci)穿越(yue)地上懸河(he)，以(yi)全(quan)國(guo)勘察設計(ji)大師(shi)、中國(guo)鐵(tie)建(jian)首(shou)席專(zhuan)家、鐵(tie)四院副(fu)總工程師(shi)肖明清為核心的(de)鐵(tie)四院設計(ji)團隊(dui)，提出了(le)雙道防淹門解決方(fang)案，以(yi)實現全(quan)方(fang)位(wei)有效封堵(du)，保護(hu)城市安(an)全(quan)。
為(wei)(wei)拓展城市空間，濟南(nan)黃河隧道設計(ji)為(wei)(wei)城市道路和軌道交通合建方案(an)。怎么(me)解決工(gong)程面(mian)臨的(de)公軌合建、斷(duan)面(mian)布置緊湊難題？
鐵四院(yuan)隧(sui)(sui)道(dao)專業高級(ji)工程(cheng)師何應(ying)道(dao)說，為保證(zheng)道(dao)路(lu)及地鐵的通行限界需要(yao)，鐵四院(yuan)研發了高度(du)可調節預(yu)制箱(xiang)涵，較常規方案，可減小隧(sui)(sui)道(dao)內徑20厘米，節約直(zhi)接工程(cheng)費約1000萬元(yuan)。
水下(xia)這(zhe)么深，公路和軌道合建，遇到(dao)突發事件(jian)，救援如何保(bao)障？
“濟南黃河隧道內設置了消火栓、水(shui)噴霧、滅火器、廣播、緊急電話、視(shi)頻監(jian)控(kong)、設備監(jian)控(kong)等完備的防災救援設施，通過中央計算機形成(cheng)有機系統，如(ru)遇突(tu)發狀況，可實現上層道路6分鐘(zhong)完成(cheng)疏散，下(xia)層地鐵區(qu)間(jian)30分鐘(zhong)完成(cheng)疏散。”何應道說。
專家介紹，濟南(nan)黃河隧道(dao)施工將面臨開挖斷面大、掘進(jin)距離長、淺覆土、深基坑、高水壓(ya)、地質情況復(fu)雜多變等(deng)一(yi)系列技術(shu)難題。
“黃河隧道穿越地層(ceng)主要(yao)為黏(nian)土和粉質(zhi)黏(nian)土層(ceng)，土質(zhi)黏(nian)性高，易造成(cheng)刀具磨損、刀齒崩斷(duan)、刀盤結泥餅，大量廢漿易堵塞(sai)吸口。”中鐵(tie)十(shi)四(si)局(ju)項目負(fu)責人(ren)歷(li)朋林(lin)說(shuo)，為攻克難關，項目團隊優化盾(dun)構(gou)機選型，與(yu)濟南城(cheng)市建(jian)設集團聯合(he)，打造了兩(liang)臺超大直徑泥水平衡盾(dun)構(gou)機。
“針對(dui)粉質黏(nian)土地(di)層，刀盤(pan)設計開口率(lv)46%，對(dui)刀盤(pan)開挖面(mian)加(jia)大沖(chong)刷力(li)度。配置可(ke)伸縮(suo)主(zhu)驅動、常壓換(huan)刀刀盤(pan)，增加(jia)了沖(chong)刷設施。”中鐵十(shi)四局項目盾構經理(li)李(li)海振說，盾構機相當于一臺超級智能機器(qi)人，集隧道開挖、襯砌一次成型，自動化程度高、施工效率(lv)高、對(dui)沉降控(kong)制標準高，安全(quan)、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(jing)(jing)沖刷，落入(ru)盾構機開(kai)挖倉的底部，再經(jing)(jing)攪(jiao)拌器以及泥水(shui)(shui)循環(huan)(huan)，泵送至地面泥水(shui)(shui)分離場進(jin)(jin)行沉淀或篩分處理(li)。”李海(hai)振說，推進(jin)(jin)油缸每前進(jin)(jin)2米時，停止推進(jin)(jin)，進(jin)(jin)入(ru)拼(pin)裝模式(shi)，依(yi)次(ci)循環(huan)(huan)，環(huan)(huan)環(huan)(huan)相扣，最(zui)終(zhong)形成一條完整的隧道。
濟南城市建設(she)集團相關(guan)負責人表示(shi)，濟南黃(huang)河隧道(dao)工程計劃(hua)于2021年完工通車，屆時(shi)將大大加(jia)強(qiang)濟南北部新城與主城區聯系,加(jia)速濟南從“大明(ming)湖時(shi)代”邁向“黃(huang)河時(shi)代”。（記者 矯 陽）
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