科技日报记者 王延斌
9月1日，在山东省济南市黄河北岸，随着“山河号”盾构机刀盘缓缓启动，济南市黄岗路穿黄隧道正式开始盾构掘进，这也标志着世界最大直径水下盾构隧道开启穿越黄河之旅。
据了解，济南市黄岗路穿黄隧道将穿越黄河和沿线多条公路，全长5755米，其中盾构段长约3290米。隧道将与在建G309互通立交相衔接，打通济南市黄河两岸交通大动脉。
为确保这条世界最大水下盾构隧道顺利建设，中铁十四局集团量身打造了一台“钢铁巨兽”——“山河号”盾构机。该设备刀盘直径17.5米，相当于6层楼高，并配备了带压复合型刀盘、伸缩式主驱动等先进技术，以及超前地质预报、同步注浆检测等智能化装备系统，盾构机的整体装备水平达到了世界先进水平。
“相较常规盾构机，17米级超大直径盾构机的系统集成更复杂，施工难度和风险系数呈几何式增长。”中铁十四局项目盾构经理薛永超向记者表示，盾构开挖面积达到240平方米，每环管片足有12块，因此拼装风险更大、时间更长，精准度也更难控制。
得益于超大开挖直径，隧道采用单洞双层构造，可实现上下各3车道双向通车。中铁十四局项目负责人周祥介绍，超大直径盾构隧道的应用，不仅有效节省城市地下空间，还可预计节约15%的投资成本。同时，隧道单层净高4.2米，满足通行公交、消防及救援车辆要求，极大提高了通行能力。
万里黄河万里沙。黄河之下富含砂石和粉质黏土，在盾构穿越过程中，最低点距离水面63米。这台重达5200吨的“钢铁巨兽”要穿越“粘糕”一样的地层，其中沉降控制是关键。尤其是在穿越黄河大堤时，最大沉降要求不能超过1厘米。此外，黄河之下还夹杂着大量钙质结核，就像“粘糕”里镶嵌着大小不一的石头，这给隧道施工带来了巨大的挑战。
为了让盾构机顺利吃下这块“软骨头”，项目团队凭借丰富的水下隧道施工科研数据，对盾构机“消化系统”进行升级。他们采用定制化刀盘，通过装备适合黄河流域黏土地层的撕裂刀和高流量中心冲刷泵，有效应对刀盘结泥饼问题，提高底部排渣效率。同时，他们还采用同步注双液浆技术，实现了盾构隧道沉降的毫米级精控。
此外，为了保护黄河两岸生态环境，项目团队还增加了压滤设备，并开展了压滤尾水无害化及梯级资源化利用的关键技术研究。这使得废浆的处理量能够满足每天的推进需求，同时也为我国大型穿越黄河隧道泥浆尾水处置难的问题，提供了新的解决思路和技术方案。
（受访者供图）
