近日，全市各大重點(diǎn)項目開(kāi)足馬力緊鑼密鼓施工，建設現場(chǎng)呈現一派繁忙景象。記者在濟南黃崗路穿黃隧道施工現場(chǎng)了解到，黃河北岸工作井及機架段、南岸工作井及明挖暗埋主體結構已完成施工，目前正在進(jìn)行北岸立交段橋梁施工及南岸匝道段主體結構施工。在濟南黃河之畔的地下30米處，隨著(zhù)“山河號”——世界最大直徑泥水平衡盾構機管片的不斷拼裝，黃崗路穿黃隧道已掘進(jìn)700余環(huán)，計劃今年年底實(shí)現隧道貫通。

　　迎難而上，直面挑戰

　　濟南黃崗路穿黃隧道工程由濟南城市建設集團負責投資、建設、運營(yíng)，于2022年12月開(kāi)工。工程南起藍翔中路，終點(diǎn)與在建G309互通立交相銜接，全長(cháng)約5755米，設計時(shí)速60公里。

　　眾所周知，黃河是地上懸河，河床高出地表4-6米，地層結構復雜。黃崗路穿黃隧道工程建設需要先后下穿黃河兩岸大堤及黃河，在掘進(jìn)過(guò)程中，對沉降控制要求高，盾構穿越面臨多種風(fēng)險。同時(shí)，工程內部結構工序多、作業(yè)空間狹小、工序交叉復雜、體量超大，施工難度可想而知。

　　隧道的設計方案為雙向6車(chē)道，單洞雙層，與常規隧道相比，既解決雙向車(chē)輛通行問(wèn)題又節省了城市地下空間，節約投資約15%。此外，隧道將凈空標準提高至4.2米，可以滿(mǎn)足公交、消防、管理及救援等特殊車(chē)輛的通過(guò)要求，極大提高隧道通行能力。實(shí)現這一設計方案，在施工中盾構需要特大的斷面，而開(kāi)挖直徑的增大，也會(huì )帶來(lái)盾構始發(fā)、掘進(jìn)、接收施工參數控制風(fēng)險大，對掘進(jìn)姿態(tài)要求很高。

　　建設單位采用最大直徑泥水平衡盾構形式穿越黃河懸河段，其中盾構段長(cháng)3290米，管片外徑為16.8米，盾構機開(kāi)挖直徑17.5米，開(kāi)挖斷面面積達240平方米。盾構將長(cháng)距離穿越疊合地層，最深覆土厚度達49.2米，最大水土壓力6.3巴，是世界最大直徑水下盾構隧道。隧道建設通過(guò)多項技術(shù)創(chuàng )新，成功解決了復雜地質(zhì)條件下的施工難題，提升了隧道的安全性和耐久性，為類(lèi)似工程提供了寶貴經(jīng)驗，也進(jìn)一步提升了我國盾構隧道建造能力和技術(shù)水平。

　　“山河號”驚艷登場(chǎng)

　　謀定而后動(dòng)，不打無(wú)準備之仗。有了優(yōu)良的設計方案，再加上精密的設備和高效的團隊，進(jìn)一步保障了工程建設的質(zhì)量和安全。為保證盾構施工安全高效，建設單位為隧道量身打造“山河號”盾構機。盾構機總長(cháng)163米、重達5200噸、裝機總功率12580千瓦，裝配各類(lèi)刀具306把，其中57把可實(shí)現滾刀齒刀互換，刀盤(pán)開(kāi)口率53%，最大限度滿(mǎn)足掘進(jìn)所面對的復雜地層。2024年5月19日盾構機下線(xiàn)，9月1日掘進(jìn)始發(fā)，協(xié)同一支經(jīng)驗豐富、技術(shù)水平高、凝聚力強的團隊，為工程建設保駕護航。

　　盾構過(guò)程中，在保證機組大直徑面的同時(shí)，還需要精準計算盾構機的切口壓力，保持盾構機和土體壓力平衡。每掘進(jìn)一環(huán)，都要根據地層覆土厚度、土質(zhì)、土容重、水厚度、水容重等多個(gè)參數，進(jìn)行精密計算。

　　項目部還在現場(chǎng)建設了一條超大直徑盾構管片自動(dòng)化生產(chǎn)流水線(xiàn)，引進(jìn)智慧管控工法，創(chuàng )建BIM　協(xié)同管理平臺，打造5.0版超大直徑盾構管片綠色智能生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現了管片預制的智慧化生產(chǎn)。

　　為保證盾構機安全穿越地上懸河，施工單位聯(lián)合山東大學(xué)，創(chuàng )新研發(fā)“五官一腦”高端智能化盾構系統，配備帶壓復合型刀盤(pán)、伸縮式主驅動(dòng)、開(kāi)挖倉伸縮攝像頭等先進(jìn)裝備，搭載超前地質(zhì)預報、地層特征感知、刀具磨損預測、氣體環(huán)境監測、同步注漿檢測和人工智腦輔助決策支撐等6大系統，盾構機總裝達到世界先進(jìn)水平。此外，邀請錢(qián)七虎等9名院士和10余名行業(yè)專(zhuān)家，為隧道建設“精準把脈”，從而大幅降低施工安全風(fēng)險，顯著(zhù)提升盾構裝備智能化水平。

　　工程建設從預期計劃的日掘進(jìn)6環(huán)，突破到實(shí)際日掘進(jìn)8-9環(huán)，最高日掘進(jìn)突破18米，最高月進(jìn)尺426米，榮獲山東省深基礎與地下工程協(xié)會(huì )2024年度優(yōu)秀工程獎。目前，盾構施工效率穩定在8-9環(huán)(16-18米)/天，項目已累計掘進(jìn)718環(huán)。

　　站到最高處，成就“不可能”

　　去年12月，“山河號”刷新17米級超大直徑盾構施工最快世界紀錄，這是“山河號”的成就，更是山東的驕傲。面對超高難度、超大體量的穿越地上懸河工程，項目部是如何做到的？

　　“施工中，項目面臨眾多施工難點(diǎn)，為了解決這些問(wèn)題，項目部多次組織專(zhuān)家技術(shù)團隊進(jìn)行科技攻關(guān)，根據現場(chǎng)情況，對施工方案做出適當調整，還創(chuàng )新了很多解決辦法，確保各工序無(wú)縫銜接，提高施工效率。”項目建設相關(guān)負責人張哲介紹。

　　隧道穿越地上懸河，地層復雜，其中，針對掘進(jìn)過(guò)程中的廢漿處理難題，盾構機配置根據項目特點(diǎn)在選型階段利用科研攻關(guān)，結合類(lèi)似項目施工經(jīng)驗，針對黃河流域大斷面黏土特性，經(jīng)過(guò)研究比選，選擇了開(kāi)口率更大、重量更輕的帶壓刀盤(pán)，配備了1750KW　進(jìn)、排漿泵以及直徑600毫米泥漿管路，將泥水循環(huán)流量由3200立方米提升至4500立方米，提高泥水循環(huán)的沖刷能力及攜渣效率。針對鈣質(zhì)結核地層，在盾構機排漿管路前方安裝一套雙液壓回路采石箱，提高掘進(jìn)期間P2.1泵卡泵清理效率，每天可增加掘進(jìn)時(shí)間2.2小時(shí)，盾構機的最優(yōu)選型配置為盾構高效掘進(jìn)提供了設備基礎。

　　自去年9月盾構機始發(fā)以來(lái)，掘進(jìn)地層穿越主要以粉質(zhì)黏土為主，夾雜大量鈣質(zhì)結核、膠結砂層，掘進(jìn)每環(huán)廢漿量超過(guò)1000立方米，廢漿總量達165萬(wàn)立方米，針對黃河下游流域超大直徑泥水盾構高黏粒含量廢漿處理難題，項目部創(chuàng )新研發(fā)提濃、壓濾措施，最終實(shí)現固液分離。“通過(guò)創(chuàng )新工藝的應用，配置泥水分離設備+提濃罐+板框壓濾設備進(jìn)行盾構廢漿處理，每日廢漿處理效率提高50%，濾餅的含水率成功降低至30%以下，實(shí)現廢棄泥漿高效處理，回水循環(huán)利用零外排，為連續、快速、綠色高效、環(huán)保掘進(jìn)提供保障。”張哲說(shuō)。

　　據了解，項目還進(jìn)行了多項創(chuàng )新，包括采用大斷面主軸承耐壓密封自動(dòng)增加備壓、特大斷面盾尾動(dòng)態(tài)密封控制、特大斷面開(kāi)挖面穩定控制、特大斷面管片上浮控制、特大直徑盾構穿越懸河大堤沉降控制、特大斷面盾構淺覆土干接收關(guān)鍵、特大直徑盾構管片綠色智能生產(chǎn)、盾構機雙管路采石裝置、海量廢棄漿液綠色高效處理、智能感知（超前地質(zhì)預報、地層特征感知、同步注漿檢測系統）等技術(shù)。此外，隨著(zhù)水下隧道的發(fā)展，盾構隧道管片承受的水壓會(huì )越來(lái)越高，為提高接縫的防水能力，增強防水設計的韌性，施工過(guò)程實(shí)施多重防水措施，使用高防水性能的管片和接縫防水材料，管片外側采用2道防水集中布置，結合注漿技術(shù)，確保隧道防水效果。

　　今年，面對城市發(fā)展的新需求，濟南城市建設集團繼續以“項目”為抓手，積極謀劃項目96個(gè)，其中省級重點(diǎn)項目11個(gè)，涉及市政道路、橋隧工程、基礎設施、產(chǎn)業(yè)園區多個(gè)領(lǐng)域。