6月22日,随着直径17.5米的“山河号”盾构机平稳下穿黄河南岸大堤,济南市黄岗路穿黄隧道顺利完成黄河段掘进任务,标志着世界最大直径水下盾构隧道工程建设完成又一重要节点。
可实现一次性开挖
上下两层双向通车
盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械,目前中国已成为全球最为主要的盾构机生产国,全球每10台盾构机就有7台来自中国,国内使用的盾构机95%都是国产的。国产盾构机拥有量、每年出厂台数、盾构隧道施工里程,都领先世界。
黄岗路穿黄隧道是首条穿黄单洞双层盾构隧道。所谓“单洞双层”,是指在一个隧道孔中设计上下两层车道。黄岗路穿黄隧道上层为南向北交通,下层为北向南交通,双向6车道,设计时速60公里。与常规的“双洞单层”隧道相比,“单洞双层”相当于把两条隧道的车道分为上下两层在一条隧道内施工,这就需要一台更大直径的盾构机。
2024年9月1日,由济南城市建设集团、中铁十四局集团、济南重工集团、海瑞克集团联合研发制造的17.5米“山河号”超大直径盾构机在济南市黄岗路穿黄隧道顺利始发。“山河号”是目前全球在建工程中最大直径泥水平衡盾构机,盾构机的长度相当于16辆公交车连在一起的长度,重量相当于520头成年大象的重量。
建设过程中,盾构长距离穿越叠合地层,最深覆土厚度达49.2米,最大水土压力6.3巴,先后下穿黄河两岸大堤、黄河,掘进过程中沉降控制要求高,施工难度大。
穿黄隧道下穿黄河,全长5755米,开挖直径17.5米,可实现一次性开挖,上下两层双向通车。盾构机装配带压复合型刀盘,配备各类刀具306把,其中57把具备滚齿互换功能,以优化其在多变地层中的作业性能。
“山河号”搭载了超前地质预报、地层界面识别、气体环境监测、滚刀磨损监测、同步注浆检测和辅助决策支撑系统等“五官一脑”智能化装备系统,可实现盾构的健康监测与实时感知,提高施工安全水平、保证掘进安全和效率。
穿黄隧道通车后,将大幅改变城市空间布局,助力济南跨河发展,为黄河流域生态保护和高质量发展提供有力支撑。
单月进尺426米
创造世界新纪录
在济南黄岗路穿黄隧道施工过程中,中铁十四局集团先后攻克钙质结核密布、生态环境敏感、废浆处理需求大等难题,“山河号”盾构机实现最长月进尺426米(2024年11月6日至12月6日),创造了17米级盾构施工世界新纪录。
“山河号”盾构机开挖面积达240平方米,以每日16米至18米的速度向前推进,据介绍,“山河号”盾构机开挖面积达240平方米,每掘进1环就会产生1200立方米废浆,每天会产生上万立方米废浆,且隧道以粉质黏土为主,比重提升快,泥浆黏度大,处理难度高。
项目团队首创废浆“提浓+压滤”系统组合工艺,通过对废浆的提浓、压滤,最终实现固液分离。团队还对废浆分离出来的尾水开展无害化及梯级资源化利用关键技术研究,将尾水用于调制盾构泥水循环浆液,实现盾构尾水的零排放、再利用,做到绿色、环保施工。
在掘进过程中,地层中出现大量钙质结核,强度最高可达41兆帕,堪比高层建筑承重构件所使用的混凝土强度。为有效防止钙质结核卡泵现象,项目团队采取安装鄂式破碎机、增大泥浆管路直径的方式,同时研发了双管路液压采石装置,使用液压控制、远程操作切换,一用一备,实现盾构机高效掘进。
目前,“山河号”盾构机已顺利完成一级水源保护地沉砂池、黄河北岸大堤、黄河、黄河南岸大地的下穿,掘进完成1376环、2752米,占盾构隧道总长的83.6%,预计今年实现贯通。 据大众新闻
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