济南轨道交通6号线“削软破硬”创新破解盾构施工难题

　　在济南老城区建设地铁受道路狭窄、空间不足导致盾构机“始发难”和“接收难”，面对复杂地质条件尤其是要攻克硬岩区时“掘进难”，碰到粉质黏土和富水地层时易出现地层沉降控制难等一系列施工难题，济南轨道交通6号线建设者通过科技创新，成功应用世界首台智慧盾构、射流盾构机和双模盾构机等先进设备，树立了复杂地质条件下盾构施工的新标杆。

　　3月21日，济南轨道交通6号线盾构技术负责人刘昆龙告诉记者，6号线穿越济南老城区，串联济南西站、济南站和济南东站三大火车站，沿线地质条件复杂，既有粉质黏土和富水地层，也有强风化闪长岩、中风化闪长岩拦路，更有硬度高达150兆帕的硬岩区需要一点一点地攻克。盾构机在大面积的硬岩区只能缓慢掘进，甚至“磨进”;碰到粉质黏土和富水地层虽然掘进快，但地面沉降控制和防涌水任务同样很艰巨;而一旦碰到上软下硬地层，盾构机刀具甚至刀盘都会受到严重考验。一不留神，不是刀具刀盘崩坏损伤，就是盾构机失稳，严重影响施工进度。

　　传统盾构技术在这种复杂地质条件下显得力不从心。单一模式的盾构机难以同时应对软土和硬岩，频繁更换刀具不仅增加成本，还会严重影响施工进度。建设者在施工过程中面临的地下水保护、地层变形控制等技术难题，更是让工程建设举步维艰。

　　为此，轨道交通6号线项目部就在科技创新上动开了脑筋。2022年9月17日，智能盾构机下线暨6号线“智慧一号”盾构机始发仪式在凤凰路站举行。“智慧一号”搭载的多套“神器”，赋予了盾构装备“灵动思维”的智慧功能，标志着“济南造”盾构机具备了强大感官和智慧大脑，拉开了6号线盾构隧道智能建造序幕，这在全球尚属首例。该设备搭载了智能感知系统，能够实时监测地层变化，自动调整掘进参数，实现精准控制。通过大数据分析和人工智能算法，智慧盾构机可预测地质风险，提前采取应对措施，大大提高了施工安全性和效率。

　　2023年6月6日，随着巨大的刀盘缓缓转动，“泉新”号双模盾构机在6号线天泺路站至软件园站盾构区间左线顺利始发，这是双模盾构机在济南地铁建设中的首次应用。双模盾构机可根据现场掘进地质和风险源等实际情况，灵活进行土压和TBM两种模式的“自由切换”。

　　2024年12月29日，国际首台高压射流——机械联合破岩盾构机“山大号”在6号线东仓站始发，用于东仓站至山东大学站区间盾构掘进。该区间位于中心城区，地质为中风化闪长岩、辉长岩，岩石局部硬度达90兆帕，隧道穿越地层包含全断面硬岩段、上软下硬段、全强风化段，地质条件复杂。这就相当于在盾构机“硬刀”的基础上，再安装了“软刀”，通过对岩石的“软硬兼施”，大大提高了盾构机的施工效率。

　　“工欲善其事，必先利其器。正是有了智慧盾构机、高压射流盾构机和双螺旋盾构机等先进设备的助力，济南轨道交通建设者才会在6号线复杂的地质环境里顺利掘进，成功攻克了一个又一个的技术难题。”刘昆龙说，射流盾构机的创新应用，有效解决了硬岩掘进难题。该设备采用高压水射流辅助破岩技术，显著提高了掘进效率，减少了刀具磨损。双模盾构机则实现了软土模式和硬岩模式的快速切换，适应了复杂多变的地质条件，避免了频繁更换设备的麻烦。

　　这些创新技术的应用，不仅攻克了技术难题，更推动了整个盾构行业的技术进步。智慧化、多功能化成为盾构技术发展的新趋势，为未来城市轨道交通建设提供了新的技术支撑。

　　除了大的设备创新，建设者在日常工作中的一些施工“小创新”，同样是他们克服困难的利器。比如，在6号线老屯站附近，由于施工区域狭小，两台盾构机需要先后始发，但只有一个始发井的位置。面对看上去无法解决的施工难题，他们开动脑筋，想出了一个从同一个始发井下去，其中一台通过地下空间“乾坤大挪移”的办法平移几十米进入盾构路线，成功实现了“一井双发”的创举。再比如，建设者设计了钝刀、尖刀、弧形刀等多种刀具，进入不同的地质环境，就因地制宜更换上相应的刀具，成功提升了盾构机的工作效率，减少了刀具的损耗，达到降本增效的目的。

　　业内人士认为，济南轨道交通6号线盾构工作的成功实践，为复杂地质条件下的轨道交通建设提供了宝贵经验。随着人工智能、大数据等技术的不断发展，必将推动盾构技术朝着更加智能化、自动化的方向迈进。未来，盾构施工将实现全过程的智能化控制，施工效率和安全性能将得到进一步提升。