「萬里黃河第一隧工程」位於濟南城市中軸線上,隧道長將達4760公尺。(取自中新網)
「萬里黃河第一隧工程」位於濟南城市中軸線上,隧道長將達4760公尺。(取自中新網)
盾構機「黃河號」。(取自新浪微博@沉默與平安)
盾構機「黃河號」。(取自新浪微博@沉默與平安)

萬里黃河流入河南,形成地上懸河,在濟南濼口段,河床高出南岸城區地面5公尺,最大洪水位高出河床11.62公尺,是一條罕見、水量巨大的地上「懸河」。20日,濟南濼口段,兩台超大直徑泥水平衡盾構機,在這「懸河」下,開始對濟南黃河隧道進行掘進。濟南黃河隧道工程計畫於2021年完工通車。

濟南黃河隧道被譽為「萬里黃河第一隧工程」。隧道開挖直徑15.76公尺,全長4760公尺,為目前世界在建最大直徑的公軌合建盾構隧道。穿越水域最大洪水位高出11.62公尺,隧道最低點位於河床下54公尺,最大水土壓力7.5巴。盾構機名為「黃河號」,總長166公尺,總重4000噸,裝機總功率8688千瓦,最大推力199504千牛。刀盤直徑相當於5層樓高,刀盤主驅動核心是14個變頻電機,總功率4900千瓦。

地質情況複雜多變

為拓展城市空間,濟南黃河隧道設計城市道路隧道和軌道交通隧道合建穿河方案是如何解決的?專案設計總體、鐵四院隧道專業高級工程師何應道說,為保證道路及地鐵通行限界需要,鐵四院研發高度可調節預製箱涵,較常規方案可減小隧道內徑20公分,減小直接工程費約1000萬元(人民幣)。

至於水下這麼深,公路和軌道合建,遇到突發事件,救援如何保障?何應道表示,濟南黃河隧道內設置消火栓、水噴霧、滅火器、廣播、緊急電話、視頻監控、設備監控等完備防災救援設施,通過中央電腦形成有機系統,如遇突發狀況,可實現上層道路6分鐘完成疏散,下層地鐵區間30分鐘完成疏散。

專家表示,施工將面臨開挖斷面大、掘進距離長、淺覆土、深基坑、高水壓、地質情況複雜多變技術難題。「黃河隧道穿越地層主要為黏土和粉質黏土層,土質黏性高,易造成刀具磨損、刀齒崩斷、刀盤結泥餅,大量廢漿易堵塞吸口。」中鐵十四局項目負責人歷朋林說,為攻克難關,專案團隊優化盾構機選型,與濟南城市建設集團聯合,打造兩台超大直徑泥水平衡盾構機。

盾構機安全節能環保

「針對粉質黏土地層,刀盤設計開口率46%,對刀盤開挖面加大沖刷力度。配置可伸縮主驅動、常壓換刀刀盤,增加沖刷設施。」中鐵十四局專案盾構經理李海振說,盾構機相當於一台超級智慧型機器人,集隧道開挖、襯砌一次成型,自動化程度高、施工效率高、對沉降控制標準高,安全、節能、環保。

透過「刀盤切削土體,經沖刷,落入盾構機開挖倉的底部,再經攪拌器及泥水迴圈,泵送至地面泥水分離場進行沉澱或篩分處理。」李海振說,推進油缸每前進2公尺時,停止推進,進入拼裝模式,依次迴圈,環環相扣,最終形成一條完整的隧道。

小靈通 懸河

又稱地上河,即河床高出兩岸地面的河流。懸河形成的原因是:含沙量很大的河流,在兩岸河谷開闊、比較平緩的河段,泥沙大量堆積,河床不斷抬高,水位也相應上升。為防止水患發生,兩岸大堤隨之不斷加高,時間長了,河床便高出兩岸地面,成為懸河。在大陸,黃河下游的河南、山東段有800多公里的懸河,世界罕見。(李鋅銅)

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