2019年9月20日,被譽為“萬里黃河第一隧”的濟南黃河隧道工程正式盾構掘進,隧道開挖直徑15.76 m,為目前國內在建的最大直徑公軌合建盾構隧道。
該工程位于濟南城市中軸線上,北連鵲山、濟北次中心,南接濟濼路,隧道全長4 760 m,其中盾構段長2 519.2 m,管片外徑15.2 m,內徑13.9 m。隧道設計為雙管雙層,上層為雙向6車道公路,下層為城市軌道交通預留。
該隧道為水下超大直徑盾構隧道,首次穿越地上“懸河”,河床高出南岸天橋區地面5 m,最大洪水位高出11.62 m,隧道最低點位于河床下54 m,最大水土壓力0.75 MPa。
隧道面臨盾構開挖斷面大、掘進距離長、淺覆土、深基坑、高水壓、地質情況復雜多變等一系列技術難題。穿越地層主要為黏土和粉質黏土層,土質黏性高,易造成刀具磨損、刀齒崩斷、刀盤結泥餅,大量廢漿易堵塞吸口。工程穿越低矮房屋群、南北岸大堤,側穿繞城高速公路橋樁最小凈距5.3 m,沉降控制嚴格。施工場區地下水豐富,水位較高,基坑開挖深35 m、寬50 m,箱涵同步施工,精度高,施工風險高、難度大; 此外,沿線有重要水源保護區,環保及綠色施工的標準要求高。
針對粉質黏土地層,刀盤設計開口率46%,對刀盤開挖面加大沖刷力度。配置可伸縮主驅動、常壓換刀刀盤,增加了沖刷設施。盾構總長166 m,總質量為4 000 t,裝機總功率8 688 kW,最大推力199 504 kN。刀盤直徑相當于5層樓高,刀盤主驅動的核心是14個變頻電機,總功率4 900 kW。
盾構集隧道開挖、襯砌一次成型,自動化程度高、施工效率高、對沉降控制標準高,安全、節能、環保。刀盤切削的土體經沖刷落入開挖艙底部,再經攪拌器以及泥水循環,泵送至地面泥水分離場進行沉淀或篩分處理。推進油缸每前進2 m,停止推進,進入拼裝模式,依次循環,環環相扣。
該工程計劃于2021年完工通車,屆時將大大加強濟南北部新城與主城區聯系,實現新城城市綜合功能提升,加快新舊動能轉換,加速濟南從“大明湖時代”邁向“黃河時代”,并開啟黃河天塹由水上跨越到水下穿越的新時代,為公軌合建和跨海、跨江、跨河立體化交通發展方面提供了新的解決方案,具有重要的借鑒意義。