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首次穿越地上“懸河”,濟南黃河隧道工程東線隧道順利貫通

發布日期:2020-11-03 10:38:13     來源:原創


    10月30日,隨著“泰山號”盾構機巨大刀盤破土而出,第1254環管片拼裝到位,“萬里黃河第一隧”濟南黃河隧道工程東線隧道率先貫通,標志著我國在建的最大直徑公軌合建盾構隧道取得重大進展,在世界上首次穿越地上“懸河”。該工程由濟南城市建設集團負責投資建設,中鐵十四局集團作為EPC總承包方,聯合中鐵第四勘察設計院集團有限公司、黃河勘測規劃設計有限公司組織施工、設計。

 
       濟南黃河隧道工程位于濟南城市中軸線上,南接主城區濟濼路,北連新舊動能轉換先行區。隧道全長4760米,其中盾構段長2519米,設計為雙管雙層,市政道路與軌道交通合建,上層為雙向六車道公路,下層為軌道交通。隧道管片外徑15.2米,盾構機開挖直徑15.76米。隧道穿越黃河段河床高出南岸天橋區地面5米,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6.5巴,施工風險高。
 

 
       工程采用兩臺超大直徑泥水平衡盾構機施工,在掘進過程中遇到了全段面粉質黏土和長距離鈣質結核層,其中有1000米區間為鈣質結核“密集區”,最硬巖石強度達到45兆帕,相當于高鐵橋墩鋼筋混凝土的強度。最難的一次26個小時只掘進了2米,取出58塊堅硬的石頭。
 

 
       從2019年12月東線盾構正式掘進以來,施工單位充分發揮在水下大盾構施工領域核心技術優勢,在院士專家團隊指導下,依托大數據、BIM和物聯網技術,對隧道遇到的復雜難題進行了專項科研攻關。建設了國內第一條15米以上管片智能化自動化生產線,研發了管片抹面機器人、管片3D智能檢測系統,實現了管片預制全過程信息化和可追溯性查詢。11個月時間,掘通了東線隧道。西線隧道正按照計劃順利掘進,預計2021年春節前可望貫通。
 

 
       該工程是山東省新舊動能轉換標志性工程,計劃于2021年10月建成通車。屆時,市民開車通過水下隧道最快4分多鐘可“穿越黃河”,比繞道濟南黃河大橋節約近一個小時。黃河隧道打破了黃河天塹對濟南城市發展的制約,助力攜河北跨,將加快新舊動能轉換,加速濟南從“大明湖時代”邁向“黃河時代”。
 
濟南黃河隧道工程突破的特點
 
    超大直徑盾構隧道首次穿越地上懸河。萬里黃河從河南境內到出海口逐漸形成地上懸河。在濟南濼口段,河床高出南岸天橋區地面5米,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6.5巴,施工風險高。
 
    盾構機長距離穿越黃河底鈣質結核層。盾構段隧道埋深從26.3到54.6米,穿越過程中遇到了鈣質結核地層,其中密集鈣質結核地層長達1000米、500環。最大的一塊鈣質結核,長75厘米,重達150斤,強度達到45兆帕。掘進中盾構機刀具嚴重磨損,甚至刀齒崩斷,換刀作業頻次高,難度大。大塊的鈣質結核堵塞格柵出口,造成了泥水循環系統排漿困難,經常卡死泥漿泵,導致停機。盾構機長在掘進中加大泥漿循環速度,加大泥漿攜帶渣土能力,可是新的問題接踵而至。管道被磨穿、漏漿。工程技術人員為此改用加大壁厚的成型管道,把出漿管道旋轉180度,進漿管和出漿管互換,在容易磨壞管道的位置,精準焊接鋼板打“補丁”。
 
    穿越全斷面粉質黏土。隧道穿越地層主要為黏土和粉質黏土層,土質黏性高,廢漿量大,刀盤易結泥餅。項目部技術人員研發應用“超大直徑泥水盾構廢棄泥漿環保處理及資源化關鍵技術”、“高粘粒地層超大直徑泥水盾構防結泥餅技術”針對黃河隧道地層特點,為盾構機設計提供理論依據,制定刀盤結泥餅判斷及位置檢測方法,研發一套泥餅形成的預測軟件。
 
    公軌合建隧道箱涵同步施工。市政公路和軌道交通共用隧道工程,在管片拼裝完成后,進行π型箱涵安裝,邊箱涵現澆。在國內首次采用超大π型箱涵同步安裝工藝,研制了新型模板臺車,液壓收模、電動行走,集預制、吊裝、運輸、安裝等為一體,操作方便,節省人工,提高功效,降低了對盾構施工運輸的干擾和影響。
 
    臨近懸河超深基坑施工。工程位于一級黃河階地,地下水豐富,地下水位較高,基坑開挖深度最大達35米,寬度達50米,地連墻最大深度60米,是濟南地區開挖深度、寬度最大的基坑,無工程類比經驗。
 
    安全穿越沿線建構筑物。穿越鵲山片區低矮房屋群、黃河南北岸大堤,側穿繞城高速橋樁最小凈距3.9米。
 
    綠色環保施工零排放。工程臨近一級水源地鵲山水庫,項目部積極貫徹落實“黃河流域生態保護和高質量發展”的理念,按照“標準高、形象好、工廠化”的總體思路堅持生態優先,科學綠色施工,泥漿重復循環使用,做到零排放。
 
    通訊員:徐靜 劉福 昌丁翔(黃河隧道項目部)
 
    編輯:張虹悅
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