人类首次！万里黄河掘进世界水下最大直径盾构隧道

万里黄河流入河南，开始形成地上悬河，在济南泺口段，河床高出南岸城区地面5米，最大洪水位高出河床11.62米，是一条罕见的、水量巨大的地上“悬河”。

9月20日，济南泺口段，两台超大直径泥水平衡盾构机，在这一“悬河”下，开始对济南黄河隧道进行掘进。盾构机名为“黄河号”，总长166米，总重4000吨，装机总功率8688千瓦，最大推力199504千牛。刀盘直径相当于5层楼高，刀盘主驱动的核心是14个变频电机，总功率4900千瓦。

济南黄河隧道施工现场 本文图片均来自微信公众号@科技日报

济南黄河隧道被誉为“万里黄河第一隧工程”。隧道开挖直径15.76米，全长4760米，为目前世界在建最大直径的公轨合建盾构隧道。穿越水域最大洪水位高出11.62米，隧道最低点位于河床下54米，最大水土压力7.5巴。

长距离、大断面穿越地上悬河，将成为人类开发利用黄河的又一壮举。

如何设计这条从繁华都市穿越“悬河”的隧道？

针对大直径盾构隧道首次穿越“地上悬河”，以全国勘察设计大师、中国铁建首席专家、铁四院副总工程师肖明清为核心的铁四院设计团队，提出了双道防淹门解决方案，实现全方位有效封堵，保护城市安全。

拓展城市空间，济南黄河隧道设计城市道路隧道和轨道交通隧道合建穿河方案。怎么解决工程将面临的公轨合建、断面布置紧凑难题？

项目设计总体、铁四院隧道专业高级工程师何应道说，为保证道路及地铁的通行限界需要，铁四院研发了高度可调节预制箱涵，隧道工程项目设计总体、铁四院隧道专业高级工程师何应道介绍说，较常规方案，可减小隧道内径20cm，减小直接工程费约1000万。

水下这么深，公路和轨道合建，遇到突发事件，救援如何保障？

据何应道介绍，济南黄河隧道内设置了消火栓、水喷雾、灭火器、广播、紧急电话、视频监控、设备监控等完备的防灾救援设施，通过中央计算机形成有机系统，如遇突发状况，可实现上层道路6分钟完成疏散，下层地铁区间30分钟完成疏散。

专家介绍，济南黄河隧道施工将面临开挖断面大、掘进距离长、浅覆土、深基坑、高水压、地质情况复杂多变等一系列技术难题。

“黄河隧道穿越地层主要为黏土和粉质黏土层，土质黏性高，易造成刀具磨损、刀齿崩断、刀盘结泥饼，大量废浆易堵塞吸口。”中铁十四局项目负责人历朋林说，为攻克难关，项目团队优化盾构机选型，与济南城市建设集团联合，打造两台超大直径泥水平衡盾构机。

“针对粉质黏土地层，刀盘设计开口率46%，对刀盘开挖面加大冲刷力度。配置可伸缩主驱动、常压换刀刀盘，增加了冲刷设施。”中铁十四局项目盾构经理李海振说，盾构机相当于一台超级智能机器人，集隧道开挖、衬砌一次成型，自动化程度高、施工效率高、对沉降控制标准高，安全、节能、环保。

这台超级智能机器人是怎么挖隧道的？

“刀盘切削土体，经冲刷，落入盾构机开挖仓的底部，再经搅拌器以及泥水循环，泵送至地面泥水分离场进行沉淀或筛分处理。”李海振说，推进油缸每前进2米时，停止推进，进入拼装模式，依次循环，环环相扣，最终形成一条完整的隧道。

济南城市建设集团相关负责人表示，济南黄河隧道工程计划于2021年完工通车，届时将大大加强济南北部新城与主城区联系,加速济南从“大明湖时代”迈向“黄河时代”。

（原题为《人类首次！万里黄河掘进世界水下最大直径盾构隧道》）