文章來(lai)源：科技日(ri)報(bao) 發布時間：2020-09-23
萬里黃(huang)河(he)(he)流入(ru)河(he)(he)南(nan)(nan)，開始形成地上懸河(he)(he)。在(zai)濟(ji)南(nan)(nan)濼口段，河(he)(he)床高出南(nan)(nan)岸(an)城(cheng)區地面5米(mi)，最大洪水(shui)位高出河(he)(he)床11.62米(mi)，是一條罕見(jian)的(de)(de)、水(shui)量巨大的(de)(de)地上懸河(he)(he)。
9月(yue)20日，兩臺超大直徑(jing)泥水平衡盾構機(ji)(ji)在這(zhe)一懸河(he)(he)(he)下，開始對濟(ji)南(nan)黃(huang)河(he)(he)(he)隧道(dao)進行掘進。盾構機(ji)(ji)名為“黃(huang)河(he)(he)(he)號”，總(zong)(zong)(zong)長166米(mi)，總(zong)(zong)(zong)重4000噸(dun)，裝機(ji)(ji)總(zong)(zong)(zong)功率(lv)8688千瓦(wa)，最大推力199504千牛(niu)。刀盤(pan)直徑(jing)相當于(yu)5層樓高，刀盤(pan)主(zhu)驅(qu)動的核心是14個變頻電機(ji)(ji)，總(zong)(zong)(zong)功率(lv)4900千瓦(wa)。
濟(ji)南黃河(he)隧(sui)道工程被譽為“萬里黃河(he)第一隧(sui)”。隧(sui)道開挖直徑15.76米(mi)，全長(chang)4760米(mi)，為目前世界在建最(zui)大直徑的公(gong)軌合建盾構隧(sui)道。穿越水域最(zui)大洪(hong)水位(wei)高出河(he)床11.62米(mi)，隧(sui)道最(zui)低點位(wei)于河(he)床下54米(mi)，最(zui)大水土壓力7.5巴。
長(chang)距離、大斷面(mian)穿(chuan)越(yue)地上懸河，將(jiang)成為人(ren)類開發利(li)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(da)直徑盾構(gou)隧(sui)道首(shou)次穿越地上(shang)懸河，以全國(guo)勘察設計(ji)(ji)大(da)師(shi)、中國(guo)鐵建首(shou)席專家、鐵四院(yuan)副總工程(cheng)師(shi)肖明清為(wei)核心的(de)鐵四院(yuan)設計(ji)(ji)團隊，提出了雙道防淹門解決方案(an)，以實現全方位有(you)效封堵，保護城市安全。
為拓展城市空間，濟(ji)南黃河隧道設計為城市道路和軌(gui)道交(jiao)通(tong)合建方(fang)案。怎(zen)么解決工程(cheng)面臨的公軌(gui)合建、斷面布置緊湊難題？
鐵四(si)院隧道(dao)專業高(gao)級工程(cheng)師何應道(dao)說，為保證道(dao)路(lu)及地鐵的通行限界需要(yao)，鐵四(si)院研發(fa)了(le)高(gao)度可調(diao)節(jie)預(yu)制箱涵，較常規方案，可減小隧道(dao)內徑(jing)20厘米，節(jie)約(yue)(yue)直接工程(cheng)費約(yue)(yue)1000萬(wan)元。
水下這么深，公(gong)路(lu)和軌道合建，遇(yu)到突(tu)發事件，救援如何保障？
“濟南黃河隧(sui)道內設(she)置(zhi)了消火栓(shuan)、水噴霧、滅(mie)火器、廣播、緊急(ji)電(dian)話、視頻監(jian)控、設(she)備監(jian)控等完(wan)備的防災救援設(she)施，通過中央(yang)計算機(ji)形成(cheng)有機(ji)系統，如遇突發(fa)狀況，可(ke)實現(xian)上層(ceng)道路6分鐘(zhong)完(wan)成(cheng)疏散(san)(san)，下層(ceng)地鐵區間30分鐘(zhong)完(wan)成(cheng)疏散(san)(san)。”何應道說。
專(zhuan)家介紹(shao)，濟南黃河隧(sui)道施工將(jiang)面(mian)(mian)臨(lin)開挖(wa)斷面(mian)(mian)大、掘(jue)進距離長、淺覆土、深基坑、高(gao)水壓、地質情(qing)況復雜多變等一(yi)系列技術(shu)難題(ti)。
“黃(huang)河(he)隧道穿越地層(ceng)主要為(wei)黏土和粉質黏土層(ceng)，土質黏性高，易造成刀具磨損、刀齒崩斷、刀盤結泥(ni)餅，大(da)量(liang)廢漿易堵塞吸口。”中(zhong)鐵十四局項目負責(ze)人歷(li)朋林說(shuo)，為(wei)攻克難(nan)關，項目團(tuan)隊優化(hua)盾構機選型，與濟(ji)南城市建設集團(tuan)聯合，打(da)造了兩臺超大(da)直徑泥(ni)水平衡盾構機。
“針對(dui)粉質(zhi)黏土地(di)層，刀(dao)(dao)盤(pan)設(she)計開口率46%，對(dui)刀(dao)(dao)盤(pan)開挖面加大沖刷力度。配置可(ke)伸縮(suo)主驅動、常(chang)壓換刀(dao)(dao)刀(dao)(dao)盤(pan)，增加了沖刷設(she)施。”中鐵(tie)十(shi)四局項目盾構(gou)經理李海振(zhen)說，盾構(gou)機相當于一臺超級智(zhi)能機器人，集隧道開挖、襯砌一次成型，自動化程度高、施工(gong)效率高、對(dui)沉降控制標準高，安全、節能、環(huan)保。
這臺超級智能機器人是怎么挖隧道的？
“刀(dao)盤(pan)切削土(tu)體，經沖刷，落入盾(dun)構機開挖倉(cang)的(de)(de)底部，再經攪拌器以及泥(ni)水(shui)循環，泵(beng)送至地面泥(ni)水(shui)分離場進行沉(chen)淀(dian)或篩分處理。”李(li)海振說，推進油缸每前(qian)進2米時，停止(zhi)推進，進入拼裝模式，依次循環，環環相扣，最(zui)終形成一條完整(zheng)的(de)(de)隧道(dao)。
濟(ji)南城(cheng)市(shi)建設集(ji)團相關負責(ze)人表示(shi)，濟(ji)南黃河隧道(dao)工(gong)程計劃于2021年(nian)完工(gong)通車，屆時(shi)(shi)將大(da)大(da)加(jia)強濟(ji)南北部新城(cheng)與(yu)主城(cheng)區聯系,加(jia)速濟(ji)南從“大(da)明湖時(shi)(shi)代”邁向“黃河時(shi)(shi)代”。（記(ji)者(zhe) 矯 陽）
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