9月1日，在山東省濟(jì)南市黃河北岸，隨著“山河號(hào)”盾構(gòu)機(jī)刀盤緩緩啟動(dòng)，濟(jì)南市黃崗路穿黃隧道開始盾構(gòu)掘進(jìn)，我國(guó)最大直徑水下盾構(gòu)隧道開啟穿越黃河之旅。

濟(jì)南市黃崗路穿黃隧道將穿越黃河和沿線多條公路，全長(zhǎng)5755米，其中盾構(gòu)段長(zhǎng)約3290米。隧道將與在建G309互通立交相銜接，打通濟(jì)南市黃河兩岸交通大動(dòng)脈。

為確保水下盾構(gòu)隧道順利建設(shè)，中鐵十四局集團(tuán)有限公司量身打造了這臺(tái)“鋼鐵巨獸”——“山河號(hào)”盾構(gòu)機(jī)。該設(shè)備刀盤直徑17.5米，相當(dāng)于6層樓高，并配備帶壓復(fù)合型刀盤、伸縮式主驅(qū)動(dòng)等先進(jìn)設(shè)備，搭載超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、同步注漿檢測(cè)等智能化裝備系統(tǒng)，盾構(gòu)機(jī)整體裝備水平達(dá)到世界先進(jìn)水平。

“作為17米級(jí)超大直徑盾構(gòu)機(jī)，‘山河號(hào)’與常規(guī)盾構(gòu)機(jī)相比，系統(tǒng)集成更復(fù)雜，制造難度、施工難度和風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)呈幾何式增長(zhǎng)。”中鐵十四局濟(jì)南市黃崗路穿黃隧道項(xiàng)目盾構(gòu)經(jīng)理薛永超介紹，盾構(gòu)開挖面積達(dá)240平方米，每環(huán)管片足有12塊，因此拼裝風(fēng)險(xiǎn)更大、時(shí)間更長(zhǎng)，精準(zhǔn)度也更難控制。

“山河號(hào)”要攻克的難題不止于此。

黃河下富含砂石和粉質(zhì)黏土，在盾構(gòu)穿越過程中，最低點(diǎn)距離水面僅63米。重達(dá)5200噸的“鋼鐵巨獸”要穿越“粘糕”一樣的地層，沉降控制是關(guān)鍵。尤其是在穿越黃河大堤時(shí)，最大沉降要求不能超過1厘米。黃河下還夾雜著大量鈣質(zhì)結(jié)核，就像“粘糕”里鑲嵌著大小不一的“紅棗核”，給隧道施工帶來了巨大挑戰(zhàn)。

為了讓盾構(gòu)機(jī)順利吃下這塊“軟骨頭”，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)?wèi){借豐富的水下隧道施工科研數(shù)據(jù)，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的“消化系統(tǒng)”進(jìn)行改造。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用定制化刀盤，配備適合黃河流域黏土地層的撕裂刀和高流量中心沖刷泵，有效應(yīng)對(duì)刀盤結(jié)泥餅問題，提高底部排渣效率。同時(shí)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還采用同步注雙液漿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)隧道沉降的毫米級(jí)精控。

此外，為了保護(hù)黃河兩岸生態(tài)環(huán)境，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)增加壓濾設(shè)備，開展壓濾尾水無害化及梯級(jí)資源化利用關(guān)鍵技術(shù)研究，使廢漿處理量能滿足每天的推進(jìn)需求。這也為破解我國(guó)大型穿越黃河隧道的泥漿尾水處置難問題，提供了新思路和技術(shù)方案。