济南黄河隧道工程位于济南城市中轴线上，南接主城区济泺路，北连新旧动能转换先行区。隧道全长4760米，其中盾构段长2519米，设计为双管双层，市政道路与轨道交通合建，上层为双向六车道公路，下层为轨道交通。隧道管片外径15.2米，盾构机开挖直径15.76米。隧道穿越黄河段河床高出南岸天桥区地面5米，最大洪水位高出11.62米，隧道最低点位于河床下54米，最大水土压力6.5巴，施工风险高。
 

 

       工程采用两台超大直径泥水平衡盾构机施工，在掘进过程中遇到了全段面粉质黏土和长距离钙质结核层，其中有1000米区间为钙质结核“密集区”，最硬岩石强度达到45兆帕，相当于高铁桥墩钢筋混凝土的强度。最难的一次26个小时只掘进了2米，取出58块坚硬的石头。
 

 

       从2019年12月东线盾构正式掘进以来，施工单位充分发挥在水下大盾构施工领域核心技术优势，在院士专家团队指导下，依托大数据、BIM和物联网技术，对隧道遇到的复杂难题进行了专项科研攻关。建设了国内第一条15米以上管片智能化自动化生产线，研发了管片抹面机器人、管片3D智能检测系统，实现了管片预制全过程信息化和可追溯性查询。11个月时间，掘通了东线隧道。西线隧道正按照计划顺利掘进，预计2021年春节前可望贯通。
 

 

       该工程是山东省新旧动能转换标志性工程，计划于2021年10月建成通车。届时，市民开车通过水下隧道最快4分多钟可“穿越黄河”，比绕道济南黄河大桥节约近一个小时。黄河隧道打破了黄河天堑对济南城市发展的制约，助力携河北跨,将加快新旧动能转换，加速济南从“大明湖时代”迈向“黄河时代”。
 

济南黄河隧道工程突破的特点

 

    超大直径盾构隧道首次穿越地上悬河。万里黄河从河南境内到出海口逐渐形成地上悬河。在济南泺口段，河床高出南岸天桥区地面5米，最大洪水位高出11.62米。隧道最低点位于河床下54米，最大水土压力6.5巴，施工风险高。

 

    盾构机长距离穿越黄河底钙质结核层。盾构段隧道埋深从26.3到54.6米，穿越过程中遇到了钙质结核地层，其中密集钙质结核地层长达1000米、500环。最大的一块钙质结核，长75厘米，重达150斤，强度达到45兆帕。掘进中盾构机刀具严重磨损，甚至刀齿崩断，换刀作业频次高，难度大。大块的钙质结核堵塞格栅出口，造成了泥水循环系统排浆困难，经常卡死泥浆泵，导致停机。盾构机长在掘进中加大泥浆循环速度，加大泥浆携带渣土能力，可是新的问题接踵而至。管道被磨穿、漏浆。工程技术人员为此改用加大壁厚的成型管道，把出浆管道旋转180度，进浆管和出浆管互换，在容易磨坏管道的位置，精准焊接钢板打“补丁”。

 

    穿越全断面粉质黏土。隧道穿越地层主要为黏土和粉质黏土层，土质黏性高，废浆量大，刀盘易结泥饼。项目部技术人员研发应用“超大直径泥水盾构废弃泥浆环保处理及资源化关键技术”、“高粘粒地层超大直径泥水盾构防结泥饼技术”针对黄河隧道地层特点，为盾构机设计提供理论依据，制定刀盘结泥饼判断及位置检测方法，研发一套泥饼形成的预测软件。

 

    公轨合建隧道箱涵同步施工。市政公路和轨道交通共用隧道工程，在管片拼装完成后，进行π型箱涵安装，边箱涵现浇。在国内首次采用超大π型箱涵同步安装工艺，研制了新型模板台车，液压收模、电动行走，集预制、吊装、运输、安装等为一体，操作方便，节省人工，提高功效，降低了对盾构施工运输的干扰和影响。

 

    临近悬河超深基坑施工。工程位于一级黄河阶地，地下水丰富，地下水位较高，基坑开挖深度最大达35米，宽度达50米，地连墙最大深度60米，是济南地区开挖深度、宽度最大的基坑，无工程类比经验。

 

    安全穿越沿线建构筑物。穿越鹊山片区低矮房屋群、黄河南北岸大堤，侧穿绕城高速桥桩最小净距3.9米。

 

    绿色环保施工零排放。工程临近一级水源地鹊山水库，项目部积极贯彻落实“黄河流域生态保护和高质量发展”的理念，按照“标准高、形象好、工厂化”的总体思路坚持生态优先，科学绿色施工，泥浆重复循环使用，做到零排放。

 

    通讯员：徐静 刘福 昌丁翔（黄河隧道项目部）

 

    编辑：张虹悦