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山东超级工程丨济南黄河隧道:开启黄河天堑水下穿越新时代

来源:齐鲁网

作者:

2018-12-01 22:33:12

齐鲁网12月1日讯 黄河,绵延五千里,奔流入海。它是中华母亲河,也是世界上含沙量最多的河流。泥沙奔腾,险象环生,让跨河犹如翻越天堑。

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“小时候都是走浮桥,那个时候还不是水泥路,走起来颠颠簸簸,如果能有一条隧道从黄河底穿过去就好了。”

王超,和所有黄河边长大的孩子一样,从小便有一个穿越黄河的梦想。二十多年后的今天,他以一名土木工程师的身份再次站在黄河边,这一次,梦想触手可及。

2017年12月1日,一项超级工程在山东济南天桥区的黄河岸边悄然拉开序幕。中铁十四局的建设者们要在这里修建“万里黄河第一隧”——济南黄河隧道。

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“我现在主要负责的是北岸土建方面的工作,它的宽度是50米,深度是31.2米,一个超深基坑。”济南黄河隧道项目工程部部长王超说。

按照设计,隧道南起泺口南路,北至鹊山水库,顺接309国道,总长4.76公里。盾构段隧道以公轨合建,上层为市政道路,下层为济南轨道交通预留空间。王超负责建设的超深基坑,正是这项超级工程的起点项目,但这第一步迈得并不容易。

王超告诉记者,“它最上面有个4到5米的回填的杂土层,我们这边挖出来之后地连墙塌孔塌得也比较厉害。”

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因为黄河岸边松软复杂的地质结构,刚挖好的基坑撑不到一天就要变形。其实不光基坑建设受到影响,这也将是一个贯穿整个工程的关键性问题。

“包括黄河两岸没有类似的施工经验。我们上面有粉质粘土层,有沙层,粉质粘土层,就容易在地连墙施工过程中容易塌库。”杜昌言说。

王超的恩师杜昌言,也是这次穿黄行动的总工程师,在反复测量施工地区地质结构后给出了行动方案,在基坑铺设“龙骨”。

王超说,南端头的沟钻井一共设计了七道支撑,现在为了保证基坑安全,设计院要求要在下面再加一道混凝土支撑。

把基坑建设得如此牢固,是因为它需要承载的是一个庞然大物——超大直径盾构机。据介绍,它外径是15.2米,盾构机的直径达到15.76米。

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盾构机是一种使用盾构法的隧道挖掘机,在挖掘前进的同时铺设隧道的支撑性管片,筑起隧道之“盾”,这也是当今世界最先进的隧道构筑技术。但是如此级别的盾构机还是第一次驶入黄河流域作业,如果它能顺利展开工作,那这里也将成为中国在建最大直径的盾构隧道。

黄河勘测规划设计有限公司轨道院结构所副所长阎文博说:“黄河上第一条(公轨合建的隧道),穿越济南段的地上悬河,设计难度很大。一个是盾构穿越对堤防的影响,第二就是黄河南岸道路很窄,在60米的道路上修建盾构接受井,对两岸的房屋会不会产生沉降。”

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杜昌言告诉记者,整个盾构区间穿过的土层,大体上是粉质粘土居多,其中在黄河底下就出现了钙质结合层。粉质粘土层,细颗粒含量有25微米以下的颗粒含量占到了45%。黏性颗粒含量高盾构掘进过程中,刀盘容易结成泥饼。烧成砖似的很硬的东西,这样就没法往前掘进,中间有可能要换刀盘刀具。

传统的盾构机已经不足以应对黄河底复杂的土层,设计团队把盾构机的生产厂家也请到了现场,实地对盾构机进行了改造升级。

阎文博介绍说,“通过从刀盘四周向中心冲刷,增大水的压力,通过高压水枪洗这个刀盘,并且我们有一个报警系统,通过温控,会知道在哪个地方结泥饼,然后针对那个地方进行冲刷。”

至此这台巨型盾构机终于可以潜入黄河,按照工作原理,它在挖掘的同时要铺设支撑性管片,这些管片也将针对黄河底层特点量身定做,来承受巨大的压力。杜昌言介绍,最大压力是6.5帕,相当于65米高的水柱。

为了保证进度、减少运输环节可能造成的不稳定因素,施工团队直接在基坑旁搭建了一条全新的管片生产线。

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中铁十四局集团济南黄河隧道项目三分部总工程师胡云发介绍说:“自己研发了一个信息化的系统,这个系统集原材料,质量控制这些参数,将数据进行采集,放置一个芯片中,作为管片的终生的身份证,达到质量可追溯的条件。我们预计要生产2538环管片,总共是25380块。设计产量是每天75块,目前我们国内的管片的生产水平,在一定程度上,超过了国外的一些技术水平。”

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至此,这条跨河隧道所需的所有支撑项目,都已进入有序工作阶段。按照计划,这条万里黄河第一隧,将在2021年完工通车。届时济南黄河隧道和三条黄河大桥,将构筑起黄河两岸同城立体交通网。这是一次由中国人设计、完全依靠自主研发技术的超级穿越工程,它不仅开启了黄河天堑由水上跨越到水下穿越的新时代,更是标志着我国的隧道建设技术已经跻身世界一流水平。

[责任编辑:杨凡、穆楠、李昊]

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