济南黄岗路黄河隧道结构示意图。中铁十四局供图
随着最后一块现浇车道板浇筑完成，世界最大水下盾构隧道济南黄岗路黄河隧道上下两层日前顺利贯通，单层4.2米的净高让公交车、消防车也能畅行无阻。
黄河济南段是典型的“地上悬河”，河床比南岸城区高出6米。在这样的地段，如何成功开挖直径17.5米、方向偏差在毫米级的世界最大水下盾构隧道？
17米级超大直径盾构机“山河号”首先上阵。“盾构机刀盘面积240平方米，比半个标准篮球场还大。”中铁十四局项目盾构经理薛永超表示，“山河号”盾构机还搭载了超前地质预报、地层界面识别、刀具磨损检测、同步注浆检测等智能化装备系统，有了智慧大脑，盾构机就“有知觉”“会号脉”，5200吨的庞然大物能实现全流程感知、预警和智能决策。
掘进过程中，盾构机需要长距离穿越粉质黏土，这种地层就像“老胶泥”，黏着性高，并且在区间段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黏米糕里穿行，既要防‘粘牙’，又要防卡泵、损刀具。”项目高级工程师周祥说，针对难缠的“黄河石”，项目团队研发出金刚石刀具、碎石机、双管路液压采石装置，黄河下首次实现全程3.3公里连续掘进不换刀，最高日进尺18米、月进尺426米，创造了17米级盾构施工的世界纪录。
管片是隧道的钢筋铁骨。在这里，项目团队遇到了管片上浮难题。盾构机掘进时，同步注入的浆液还没凝固，管片泡在浆液里，就像一艘巨型货轮浮在海上，天生就想往上漂。“直径越大，浮力越大，16.8米的管片外径，每米产生的浮力近200吨，相当于被100多辆小轿车同时往上顶。”周祥表示。
项目团队亮出了“杀手锏”。“我们应用了自主研发的第四代同步双液注浆技术，这套工艺在管片和地层之间同步注入双液浆，10多秒即成胶凝状，30分钟形成早期强度，好比给管片穿上一件快速凝固的‘金钟罩’。”薛永超表示，监测显示，隧道管片上浮量被控制在5毫米以内。这个精度，相当于1600多节的“骨骼”，每一节的起伏都控制在指甲盖厚度。
大隧道建设如此之难，为何还要造？“一次开挖，即得两层，实现两洞隧道的交通功能。”周祥解释，这样的设计，不仅节约了宝贵的地下空间，更让工程投资减少约15%。
据统计，该隧道建设以来，项目团队攻克28项技术难题，申报专利22件，形成17米级盾构施工成套技术体系。“隧道建造过程高度智能化、机械化、绿色化，将推动我国盾构隧道技术往前迈出一大步。”中国工程院院士钱七虎说。
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