世界最大直径水下盾构隧道建成通车

科技日报记者 王延斌

8月25日，世界最大直径的水下盾构隧道——济南黄岗路黄河隧道建成通车。该工程采用开挖直径达17.5米的“山河号”盾构机施工，先后下穿黄河大堤、黄河等敏感地区，是国内首条穿越黄河的单洞双层盾构隧道。

“本工程具有大、难、高、多等特点。”济南城市建设集团济南黄岗路黄河隧道项目负责人张提勇介绍，大，即特大直径盾构，开挖断面大，一次性独头掘进距离长；难，即地下风险源密集、环境复杂，掘进控制因素多；高，即长距离穿越粉质黏土与钙质结核叠合地层，施工风险高；多，即内部结构工序多，体量大，与盾构掘进平行施工，交叉协调难度大。

17.5米，这是“山河号”盾构机的开挖直径，相当于六层楼高。为何要造如此之“大”的隧道？“一次开挖，即得两层，实现两洞隧道的交通功能。”中铁十四局黄岗路黄河隧道项目现场负责人周祥解释，这样的设计既节约了地下空间，更让投资减少约15%。

“大”，意味着更大挑战。“常规盾构机十几组油缸就够了，‘山河号’配了34组。”周祥说，“这个163米长、5200吨的庞然大物，要在黄河底下精准走完3.3公里，方向偏差必须控制在厘米级，如同‘拿着擀面杖绣花’。”

更大的考验，来自黄河本身。黄河济南段是典型的“地上悬河”，河床比南岸济南城区高出5米。隧道最深覆土49.2米，最大水压6.3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。

盾构机长距离穿越粉质黏土，这种地层就像“老胶泥”，粘着性高，并且区间段内2000米范围内不规则分布着“黄河石”，最大硬度达41兆帕。“这就像在满是核桃的粘糕里穿行，既要防‘粘牙’，又要防卡泵、损刀具。”周祥说，该项目团队依托丰富穿黄经验，为“山河号”盾构机创新应用大开口率带压复合型刀盘，装配伸缩式主驱动、开挖仓伸缩摄像头等先进装备，并搭载“五官一脑”智能化装备系统，构建盾构掘进的“智慧大脑”，实现全流程感知、预警与智能决策。

科技含量高是该工程的最大亮点之一。周祥介绍，针对泥浆处理难题，该团队自主首创“絮凝+提浓+压滤”泥浆处理工艺，每日泥浆处理效率提高50%，滤饼的含水率降低至30%以下，实现泥浆高效处理以及尾水的循环利用和零外排；他们研发应用金刚石刀具、碎石机、双管路液压采石装置等，破解钙质结核等不良地质带来的施工难题，黄河下首次实现全程3.3公里连续掘进不换刀；此外，他们还通过加密监测断面、提高监测频率、引入行业级无人机等方式，辅以全天候巡视，全面保障掘进安全。

在上述工程施工阶段，以国家最高科学技术进步奖获得者、中国工程院钱七虎院士为代表的九位中国科学院、中国工程院院士为该工程“精准把脉”，他们一致认定：该隧道为世界最大直径水下盾构隧道工程，建造过程高度智能化、机械化、绿色化技术的实施，将推动我国盾构隧道技术往前迈出一大步。

济南黄岗路黄河隧道建成通车之后，车辆只需5分钟就可以穿越黄河。

（受访者供图）