精华热点 穿越地上“悬河”
万里黄河第一隧今日贯通
2021年1月23日，位于济南市天桥区的泺口浮桥渡口旁，随着“黄河号”盾构机巨大刀盘破土而出，由济南城市建设集团投资建设、中铁十四局集团承建的济南黄河隧道工程西线隧道胜利贯通。至此，“万里黄河第一隧”，我国在建最大直径公轨合建盾构隧道全线贯通。按照计划，今年10月份隧道建成通车，届时，开车最快4分钟、乘坐地铁2.5分钟可穿越黄河，比绕道济南黄河大桥节约近一小时车程。
济南黄河隧道工程位于济南城市中轴线上，南接主城区济泺路，北连新旧动能转换先行区。工程线路全长4760米，隧道长3890米，其中盾构段长2519米，设计为双管双层，市政道路与轨道交通合建，上层为双向六车道公路，下层为轨道交通。隧道管片外径15.2米，是目前黄河流域最大直径的隧道，也是目前国内在建最大直径的公轨合建盾构隧道。该工程为EPC（设计、采购、施工总承包）模式，建设单位为济南城市建设集团，监理单位为上海市市政政工程管理公司，由中铁十四局牵头，联合铁四院、黄河设计公司组成EPC总包联合体。
万里黄河自流入河南开始形成地上“悬河”。到达济南泺口段，河床高出南岸城区地面5米，最大洪水位高出河床11.62米，是一条罕见的、水量巨大的地上“悬河”。
2019年9月开始，由济南城市建设集团和中铁十四局集团联合打造的“黄河号”和“泰山号”两台超大直径泥水平衡盾构机先后始发掘进，首次开启人类历史上对地上“悬河”的伟大穿越。
每一台盾构机长166米，总重4000吨，装机总功率8688千瓦，最大推力199504千牛。刀盘开挖直径15.76米，相当于5层楼高，刀盘主驱动的核心有14个变频电机，总功率4900千瓦。隧道最低点位于河床下54米，最大水土压力6.5巴（相当于一个人手掌大小的面积上承受两个成年男子的重量）。
长距离、大断面穿越地上悬河，施工难度大，风险高，这必将成为人类开发利用黄河的又一壮举。
如何建设一条从繁华都市穿越悬河的隧道？
以全国勘察设计大师、中国铁建首席专家、铁四院副总工程师肖明清为核心的铁四院设计团队，提出了双道防淹门解决方案，以实现全方位有效封堵，保护城市安全。
为拓展城市空间，济南黄河隧道设计为城市市政道路和轨道交通合建方案，实现隧道空间最大利用率。怎么解决工程面临的公轨合建、断面布置紧凑难题？
“万里黄河第一隧”设计为双管双层公轨合建盾构隧道，上层为公路双向6车道，下层为轨道交通以及排烟通道、管廊和逃生通道，实现一次穿越黄河的利用率最大化，极大降低了对环境的影响。铁四院隧道专业高级工程师何应道说，为保证道路及地铁的通行限界需要，铁四院研发了高度可调节预制箱涵，较常规方案，可减小隧道内径20厘米，不仅直接节约工程造价，而且最大限度利用了空间，节约使用土地资源。
水下这么深，公路和轨道合建，遇到突发事件，救援如何保障？
“济南黄河隧道工程内设置了消火栓、水喷雾、灭火器、广播、紧急电话、视频监控、设备监控等完备的防灾救援设施，通过中央计算机形成有机系统，如遇突发状况，可实现上层道路6分钟完成疏散，下层地铁区间30分钟完成疏散。”何应道说。
经过设计、施工、监理单位和数千名员工的艰苦努力，东线隧道于2020年10月30日率先贯通，西线隧道随后贯通。根据有效掘进时间统计，平均每天平稳掘进10.8米，创造了同类隧道施工的最新记录。
江河湖海下面的盾构隧道建设方兴未艾，但因其施工风险较大、技术含量较高，在全世界都是门槛较高的建筑行业之一。中铁十四局集团敢于突破、勇于创新，经过15年的探索和磨练，在这一领域已成为行业“领跑者”，尤其是十四局大盾构13次穿越长江，全国14米级以上超大直径盾构隧道他们占据40%以上的市场份额。
在济南黄河隧道掘进中，大断面、长距离、浅覆土、深基坑、高水压，这五项技术难题先后被中铁十四局大盾构建设者一一攻克。
但是地下领域的探索永远充满了未知，济南黄河隧道地质情况的复杂多变一度令他们伤透了脑筋。
“最大的难题是钙质结核和粉质黏土不规则分布，甚至是交叉出现，造成了盾构机在掘进中刀齿崩断、卡泵、滞排、废浆量大等。”中铁十四局项目总工程师杜昌言说。
掘进中遇到的岩石强度普遍达到45兆帕，最大为90兆帕，相当于高铁桥墩钢筋混凝土强度的两倍还多。最困难的一次26个小时只掘进了2米，取出58块坚硬的岩石。
大块钙质结核堵塞格栅，造成了泥水循环系统排浆困难，严重时导致停机、管道被磨穿等问题。
在李海振创新工作室主导下，在院士专家团队指导下，他们充分发挥在水下大盾构施工领域核心技术优势，工程技术人员在盾构机上设计加装了采石箱，改用新型成型管道，将进、出桨管道倒换使用，提前在易磨管道位置焊接钢板加厚“补丁”，来应对坚硬岩石的碰撞。
据东线隧道盾构负责人董冰介绍，东线隧道遇到的钙质结核“密集区”有一公里的区间，以工匠智慧攻克了道道难关，这些成果紧接着运用于西线隧道，避免了另一条隧道施工中重走“弯路”，大大提高了施工效率。
在济南黄河隧道工程施工现场，除了最智能最先进的盾构机，还处处可以感受到大数据、BIM、物联网技术、信息技术等对这一超级工程的强大支撑。
据项目负责人历朋林介绍，工程技术人员改造优化了世界最先进超大直径盾构机，成功克服了施工中遇到的大粒径钙质结核、高黏性地层等问题，实现了盾构管片和箱涵的高精度预制和拼装，开展了“超大直径泥水盾构废弃泥浆环保处理及资源化关键技术”、“高粘粒地层超大直径泥水盾构防结泥饼技术”等12项科研课题攻关，形成了一整套针对黄河隧道地层特点的施工关键技术，已在中文核心期刊发表论文7篇，申请专利35项，其中实用专利16项，进一步提升了我国超大盾构的建造能力和技术水平。
建设了国内第一条15米以上管片智能化自动化生产线，所有管片和箱涵实现了预制生产全过程监控、二维码“身份”信息验证、质量终身可追溯，保证了产品质量。研发了管片抹面机器人、管片3D智能检测系统，通过设备维保“领值系统”加强盾构机定期维保养护，设备优良率保持在96%以上，确保了施工安全。
在国内首次采用超大π型箱涵同步安装工艺，研制了新型模板台车，液压收模、电动行走，集预制、吊装、运输、安装等为一体，操作方便，节省人工，提高功效，降低了对盾构施工运输的干扰和影响。
工程临近一级水源地鹊山水库，项目部按照“标准高、形象好、工厂化”的总体思路坚持生态优先，科学绿色施工，泥浆重复循环使用，做到了零排放。
书写济南北跨携河发展新篇章
一条大河，穿城而过。南京、武汉、杭州、广州、长沙、天津、兰州……拥河发展、携河发展的浪潮此起彼伏，奔涌向前。
中华民族的母亲河黄河，蜿蜒来到济南。上起平阴东阿，下止济阳仁风，自西向东流经9个区(县)，绵延180余公里，占山东黄河河道总长近三分之一，气势磅礴，蔚为壮观。
曾经，因为经常决口泛滥，黄河成为制约济南发展的瓶颈；而今，黄河大汛实现安澜，38年未遇洪水，20年不曾断流，黄河水越来越“清”，黄河为济南市提供源源不断的城市用水。
济南市深入践行黄河流域生态保护和高质量发展国家战略，从人水相争走向人水和谐，从传统治河走向现代治河，将黄河变为城中河，是泉城发展的一盘大棋。泉城作为全省经济发展的龙头正在激情扬起，济南跨黄河向北发展的新篇章从此开启。
济南黄河隧道工程是山东省新旧动能转换标志性工程之一，隧道建成后，济南城市中轴线穿黄北延，向北通达309国道、济南北部新城。沿线有华北最大客运站济南客运总站、济南火车站、济南动物园、泺口服装城等与济南市民息息相关的重要基础设施和商业中心，通过黄河隧道开车4分钟过河，15分钟抵达城市中心。打破天堑，北跨加速，先行区建设日新月异，产业转移、配套设施、开发景区、聚积人口，济南新中心呼之欲出，济南正加速从“大明湖时代”迈向“黄河时代”。
李兴正 宋俊忠 刘福昌 丁翔
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