文章來源：科技日報 發布時間：2020-09-23
萬里黃河(he)流入河(he)南，開始形成地上懸河(he)。在濟南濼口段(duan)，河(he)床(chuang)高出(chu)(chu)南岸城區地面5米，最大(da)洪水位高出(chu)(chu)河(he)床(chuang)11.62米，是一條罕見(jian)的(de)、水量(liang)巨大(da)的(de)地上懸河(he)。
9月20日，兩臺超大(da)直(zhi)徑(jing)泥(ni)水平衡盾構機(ji)在這一懸河下，開始(shi)對濟南黃河隧(sui)道(dao)進(jin)行掘進(jin)。盾構機(ji)名為“黃河號”，總(zong)長166米，總(zong)重4000噸，裝機(ji)總(zong)功率8688千(qian)瓦(wa)，最(zui)大(da)推(tui)力(li)199504千(qian)牛。刀盤直(zhi)徑(jing)相(xiang)當(dang)于5層樓高，刀盤主驅動(dong)的核心是(shi)14個變頻電機(ji)，總(zong)功率4900千(qian)瓦(wa)。
濟南黃河隧道工程被譽為(wei)“萬里(li)黃河第一隧”。隧道開挖直(zhi)徑(jing)15.76米(mi)，全(quan)長(chang)4760米(mi)，為(wei)目前世界在建最大直(zhi)徑(jing)的公軌合建盾構隧道。穿越水(shui)域最大洪水(shui)位高出河床11.62米(mi)，隧道最低點位于河床下54米(mi)，最大水(shui)土壓力7.5巴。
長距離、大斷面穿越地上懸河，將成(cheng)為(wei)人類開發利用(yong)黃(huang)河的又(you)一壯(zhuang)舉。
如何設計這條從繁華都市穿越懸河的隧道？
針(zhen)對大直(zhi)徑盾構隧道首(shou)(shou)次(ci)穿越地上懸(xuan)河，以(yi)(yi)全(quan)國勘察設計大師、中國鐵建首(shou)(shou)席專家、鐵四(si)(si)院(yuan)副總工程師肖明清(qing)為核心的鐵四(si)(si)院(yuan)設計團隊，提出了雙(shuang)道防淹門解決方案(an)，以(yi)(yi)實現全(quan)方位(wei)有(you)效封堵，保護(hu)城市(shi)安(an)全(quan)。
為拓(tuo)展城市(shi)空間，濟南(nan)黃河隧道(dao)設計為城市(shi)道(dao)路和軌道(dao)交通合(he)建方(fang)案。怎(zen)么(me)解決工程面(mian)臨的(de)公(gong)軌合(he)建、斷(duan)面(mian)布置(zhi)緊(jin)湊難題？
鐵四(si)院(yuan)隧道專業高級工(gong)程(cheng)師何(he)應(ying)道說，為保證道路(lu)及地鐵的通行限界需要(yao)，鐵四(si)院(yuan)研發了高度可調(diao)節(jie)預制(zhi)箱(xiang)涵，較(jiao)常(chang)規方案，可減小隧道內徑20厘米，節(jie)約直接(jie)工(gong)程(cheng)費約1000萬元。
水下(xia)這么深，公路和軌道合建，遇到突發事件(jian)，救(jiu)援如何保障？
“濟南黃河(he)隧(sui)道(dao)(dao)內設置了(le)消(xiao)火栓、水(shui)噴霧(wu)、滅火器、廣(guang)播、緊(jin)急電話、視頻監控(kong)、設備(bei)監控(kong)等完(wan)備(bei)的防災救(jiu)援設施，通過中央計算機(ji)形(xing)成(cheng)有機(ji)系統，如遇突(tu)發狀況，可實現上層(ceng)道(dao)(dao)路6分鐘完(wan)成(cheng)疏(shu)散，下層(ceng)地(di)鐵區(qu)間30分鐘完(wan)成(cheng)疏(shu)散。”何應道(dao)(dao)說(shuo)。
專家介紹，濟(ji)南黃(huang)河隧道施(shi)工將面臨開(kai)挖斷面大、掘進距(ju)離長(chang)、淺覆土、深基坑、高水壓、地(di)質(zhi)情(qing)況復雜多變等(deng)一系列技(ji)術難題。
“黃河隧道穿越地層主要為黏土和粉質(zhi)黏土層，土質(zhi)黏性(xing)高，易造成刀具磨損(sun)、刀齒(chi)崩斷、刀盤結泥(ni)餅(bing)，大量廢漿易堵塞吸口(kou)。”中鐵十四局(ju)項(xiang)目(mu)負(fu)責人歷朋(peng)林說，為攻克難關(guan)，項(xiang)目(mu)團(tuan)隊(dui)優化(hua)盾(dun)構(gou)機(ji)選型(xing)，與濟南城市建設集(ji)團(tuan)聯(lian)合，打(da)造了兩臺超大直(zhi)徑泥(ni)水平衡盾(dun)構(gou)機(ji)。
“針對粉(fen)質黏土地(di)層(ceng)，刀(dao)(dao)盤設計開(kai)口率46%，對刀(dao)(dao)盤開(kai)挖面加大沖刷(shua)力度。配置可伸(shen)縮主驅(qu)動(dong)、常壓換刀(dao)(dao)刀(dao)(dao)盤，增加了沖刷(shua)設施。”中鐵(tie)十四(si)局(ju)項目(mu)盾構(gou)經理李海(hai)振說，盾構(gou)機相當(dang)于一(yi)臺超級(ji)智能(neng)(neng)機器(qi)人(ren)，集(ji)隧道(dao)開(kai)挖、襯(chen)砌一(yi)次成型，自動(dong)化程度高、施工效率高、對沉降控制標準(zhun)高，安全、節(jie)能(neng)(neng)、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(shua)，落入盾(dun)構(gou)機開挖倉的底部，再經(jing)(jing)攪拌器以(yi)及泥水(shui)循環(huan)，泵送至(zhi)地面泥水(shui)分(fen)離場進(jin)(jin)行沉(chen)淀或篩分(fen)處理。”李海振說(shuo)，推進(jin)(jin)油缸每前進(jin)(jin)2米時，停止推進(jin)(jin)，進(jin)(jin)入拼裝模(mo)式，依次循環(huan)，環(huan)環(huan)相扣，最(zui)終形成一(yi)條完整的隧道。
濟(ji)南(nan)城(cheng)市(shi)建設集(ji)團相關負(fu)責(ze)人表示，濟(ji)南(nan)黃(huang)河隧道工程計劃于2021年完工通(tong)車，屆(jie)時將(jiang)大大加強濟(ji)南(nan)北部新城(cheng)與(yu)主城(cheng)區聯系,加速濟(ji)南(nan)從“大明湖時代”邁向“黃(huang)河時代”。（記者 矯 陽）
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