现代科技力量破解胶泥乱石难题

“万里黄河第一隧”助推济南进入“黄河时代”。（本报记者吕传泉摄）

受黄河天堑影响，济南多年来东西向发展，南北向狭窄，严重影响老城区发展步伐。迫切需要建设一条穿黄隧道，打通向北发展的瓶颈。

济南黄河济泺路隧道每掘进一环，都要根据地层覆土厚度、土质、容重等参数，计算盾构机切口压力，保持盾构机和土体压力平衡。为确保大堤零沉降，每10米为一个断面设置一系列沉降观测点，一天测4次标高。隧道最低点位于河床下54米，最大水土压力0.65兆帕。

盾构段遇到了钙质结核局部富集，最大粒径75厘米，强度最高90兆帕，盾构机掘进到第460环开始突然出现震动、异响，随后停止运转。此段长达1000米，给施工造成了极大的困难，出现管道磨损、卡泵、吸口堵塞等一系列难题。最困难的一环（2米），耗时26小时，前后拆卸19次排浆泵，掏出58块钙质结核。

为突破“乱石区”，建设者加装双循环采石箱、出浆管自身旋转180度、进浆管和出浆管互换、提前焊接钢板补强等方式解决管道磨穿难题。穿越1公里的“钙质结核密集区”，出浆管打了1000多个“补丁”。

穿越地层主要以粉质黏土为主，俗称“老胶泥”，出浆管常常被胶泥堵得严严实实，长10米一节的管道一堵就是3节，胶泥越堵越结实，用铲子都挖不动。

建设者将堵管换掉，加装了10台中继泥浆泵，管路上加装“空气炮”，用压缩空气顶吹泥柱子，终于解决了胶泥难题，提高了泥水处理效率。

中铁十四局大盾构建设者依托钱七虎、李术才院士等组成的专家团队、大盾构研究院等科研平台，与山东大学等高校科研院所合作，成立了“李海振工作室”，对19项科研课题展开集中攻关，将济南黄河隧道打造成“科研隧道”，取得88项专利，最终实现了全面丰收。

项目部打造的“黄河号”和“泰山号”两台超大直径泥水平衡盾构机，是现代化智能装备。每台盾构机长166米，总重4000吨，装机总功率8688千瓦，最大推力199504千牛。刀盘开挖直径15.76米，相当于5层楼高，刀盘主驱动的核心有14个变频电机，总功率4900千瓦。盾构机运用了“设备信息化管理系统”，设备完好率达96%以上，盾构施工稳中有快，最高日进度20米，最高月进度370米。

建设者首次在现场建设大型管片智能化自动化生产线，研发盾构管片智能化生产管理信息平台，实现整体生产流程统一管控和集约化管理，通过管片抹面机器人，实现管片和箱涵生产全过程监控，运用管片3D智能检测系统对管片生产过程控制，管片精度控制在0.5毫米内。

为确保轨道预留空间精度，建设者研发了内部结构精细化快速成套施工技术，首次采用超大π型箱涵同步安装工艺，采用可调节箱涵，自主研发箱涵精调台车，箱涵拼缝错台控制在正负10毫米之内。发明弧形内衬台车，一次浇筑成型，工作效率提高1.5倍，用工数量减少一半。

建设者将智慧监控系统应用到最大化，BIM技术贯穿设计、施工和运维三个阶段，实现工程全方位、全过程、多维度、可视化的有效管控，实现盾构数据实时采集、数据分析和预警。运用隧道结构健康监测技术，隧道内部设9个健康监测断面，自动采集并计算管片及箱涵应力、螺栓轴力、水土压力、结构收敛等参数，通过调整盾构姿态控制、优化同步注浆参数等技术措施，保证成型隧道不渗不漏。 （本报记者戴升宝）

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