快科技8月17日消息,據媒體報道,隨著開挖直徑達17.5米的「山河號」盾構機刀盤破洞而出,濟南黃崗路黃河隧道盾構段宣告順利貫通。
國家最高科學技術獎獲得者、中國工程院院士錢七虎對此高度評價:「這條世界最大直徑的水下盾構隧道建成具有里程碑意義。」
濟南黃崗路黃河隧道全長約5.75公里,其中盾構段長約3.3公里。該段工程極具挑戰性,需依次下穿黃河大堤、黃河等敏感區域,最深覆土厚度達49.2米,最大水土壓力高達6.3巴(相當於人手心大小的面積承受兩名成年男子的重量),對掘進過程中的沉降控制要求極為嚴格,施工難度巨大。
施工中,「山河號」泥水平衡盾構機承擔重任。在長距離穿越粉質黏土與膠結砂層疊合地層時,如同在「粘糕」中掘進,刀盤極易粘結形成「泥餅」。
更嚴峻的是,區間內長達2000米範圍不規則分布著大小不一的「鈣質結核」,其最大硬度達41兆帕,極易導致刀具磨損和卡泵問題。
為應對這些難題,「山河號」盾構機進行了針對性設計:創新應用大開口率帶壓複合型刀盤,裝備自主研發的金剛石刀具、碎石機及雙管路液壓採石裝置,並搭載「五官一腦」智能化裝備系統,構建起盾構掘進的「智慧大腦」,實現全流程感知、預警與智能決策。
最終,在黃河之下成功實現了全程3.3公里連續掘進不換刀,有效破解了不良地質帶來的施工瓶頸。
面對盾構機開挖面積達240平方米(超過半個標準籃球場)帶來的巨大泥漿量——每掘進一環產生1200立方米,中鐵十四局創新採用「絮凝+提濃+壓濾」組合工藝。
該工藝使泥漿日處理效率提升50%,濾餅含水率降至30%以下,實現了泥漿高效處理及尾水循環利用、零外排的目標。
此外,針對特大斷面管片上浮這一技術難點,項目團隊應用了第四代同步雙液注漿技術,漿液僅需30分鐘即可形成早期強度,為成型隧道構築起堅固的「金鐘罩」。同時,藉助同步注漿檢測設備對注漿效果進行可視化監測,精準判斷壁後飽滿度,成功將管片上浮量控制在5毫米以內。
據了解,中鐵十四局團隊在建設過程中,先後攻克了開挖面穩定控制、穿越懸河大堤沉降控制、特大斷面管片上浮控制、海量泥漿綠色高效處理等28項關鍵技術難題。
施工中創下了最高日進尺18米、月進尺426米的優異成績,刷新了17米級超大直徑盾構隧道施工的世界紀錄。