科技日報記者 王延斌

6月22日，隨著直徑達(dá)17.5米的“山河號”盾構(gòu)機平穩(wěn)穿越黃河南岸大堤，濟南市黃崗路穿黃隧道順利完成黃河段掘進任務(wù)，標(biāo)志著世界最大直徑水下盾構(gòu)隧道工程建設(shè)完成又一重要節(jié)點。

濟南市黃崗路穿黃隧道項目由濟南城市建設(shè)集團投資建設(shè)、中鐵十四局集團承建，該隧道先后下穿黃河兩岸大堤、黃河等敏感地區(qū)，最深覆土厚度達(dá)49.2米，最大水土壓力6.3巴，掘進過程中沉降控制要求高，施工難度大。

中鐵十四局高級工程師周祥向科技日報記者介紹，黃河水?dāng)y帶著黃土高原的大量沙土，歷經(jīng)歲月的沉淀，河底逐漸堆積起層層厚重的“老黃泥”，顆粒細(xì)膩、黏度大、透水率低，部分黃泥在常年擠壓下形成宛如硬巖的鈣質(zhì)結(jié)核，強度最高可達(dá)41兆帕，隧道地層猶如夾雜大量“棗核”的“年糕”。在掘進時，粉質(zhì)黏土不僅會造成刀盤結(jié)泥餅，廢漿處理難度也大幅提高，泥漿環(huán)流系統(tǒng)控制壓力大。此外，鈣質(zhì)結(jié)核還會使盾構(gòu)機刀具磨損增大，導(dǎo)致泥漿泵管堵塞。

該項目團隊量身定制了世界在建最大直徑泥水平衡盾構(gòu)機“山河號”，長163米，重達(dá)5200噸，最大開挖直徑17.5米。周祥表示，為更加有效適應(yīng)黃河流域特有地層，我們項目團隊對盾構(gòu)機進行了一系列針對性升級優(yōu)化，通過增大盾構(gòu)機刀盤開口率并安裝大流量中心沖刷系統(tǒng)，有效防止了刀盤結(jié)泥餅；通過優(yōu)化刀具配置，有效應(yīng)對不規(guī)則分布的“鈣質(zhì)結(jié)核”，還創(chuàng)新采用“絮凝+提濃+壓濾”組合工藝，提高廢漿處理能力，每小時處理廢漿近600立方米，廢漿處理效率提高50%，濾餅含水率降至30%以下。

據(jù)悉，“山河號”盾構(gòu)機進入黃河南岸大堤前覆土深度為37米，進入大堤后覆土深度增大至44米，對刀盤切口壓力控制要求極高，維持掌子面穩(wěn)定難度大。在穿越黃河南岸大堤前，該項目團隊對“山河號”盾構(gòu)機密封保壓系統(tǒng)、泥水環(huán)流系統(tǒng)、同步注漿系統(tǒng)等全部進行檢修保養(yǎng)，確保其以最佳狀態(tài)迎接挑戰(zhàn)。同時，建立地面、地底垂直聯(lián)動監(jiān)測機制，實時監(jiān)控地表沉降。

目前，“山河號”盾構(gòu)機已順利完成一級水源保護地沉砂池、黃河北岸大堤、黃河、黃河南岸大堤的穿越，掘進完成1376環(huán)、2752米，占盾構(gòu)隧道總長的83.6%。

（受訪者供圖）