济南黄河济泺路隧道：人类首次穿越地上“悬河” 每掘进一米都“步步惊心”

　　人类首次穿越地上“悬河”：每掘进一米都“步步惊心”历时45个月、总投资近60亿元、高峰期投入2000人施工，挖出的土能堆成两座鹊山。济南黄河济泺路隧道这条我国在建最大直径公轨合建盾构隧道，也是超大直径盾构隧道第一次穿越地上悬河，施工难度大、风险高，被誉为“万里黄河第一隧”。

　　从掘进到贯通，“摸着石头过河”，每掘进一米都“步步惊心”，每一环都凝结着建设者们的智慧与心血。

　　设计双道防淹门，身价8亿的盾构机“上阵”

　　泺口段黄河是名副其实的“悬河”，河床高出南岸天桥区地面5米，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6.5巴。“在别的江河湖挖隧道，一旦渗漏，顶多淹没隧道；而在黄河底下，顶着一盆水打洞，一旦渗漏，就有水淹全城的风险”，中铁十四局集团济南黄河济泺路隧道项目总工程师杜昌言说：“三年来，每天都如履薄冰。”

　　为此，济南黄河济泺路隧道设计了双道防淹门，必要时能实现全方位有效封堵，确保城市安全。掘进施工中，他们精准计算盾构机的切口压力，保持盾构机和土体压力平衡。每掘进一环，建设者们都要根据地层覆土厚度、土质、土的容重、水的厚度、水的容重等8个参数，计算切口压力，每一环可能和上一环都不一样。

　　为了了解大堤沉降情况，他们沿隧道走向，在地面上、大堤里每10米为一个断面，设置了一系列沉降观测点，一天测一次标高。快掘进到大堤时，大堤附近断面一天测4次。过了南岸大堤，就是绕城高速公路，东西隧道分别在绕城高速的3根桥墩的2道间隙中通过，他们编制了专项方案，对桥墩进行了加固，设置了隔离桩，在每个墩子上又设置了沉降和倾斜监测点，精心控制掘进参数。最后，桥墩沉降控制在了2毫米。

　　工欲善其事必先利其器，可靠的设备和可靠的团队是保障工程质量安全的重要条件，中铁十四局集团济南黄河济泺路隧道项目经理厉朋林说，工程投入了两台海瑞克企业生产超大直径泥水平衡盾构机，加起来价值达到了8个亿。另外，组建了一个经验丰富、技术水平高、凝聚力强的团队，为工程保驾护航，成就了“万里黄河第一隧”的超级穿越。

　　济泺路隧道管片属于超厚管片，对技术设备要求极高。管片的加工精度直接影响隧道的管片拼装的质量好坏，如果管片质量不好，就会导致隧道内漏水。

　　项目在现场建设了国内首条15米级以上的超大直径盾构管片自动化生产流水线，第一次采用可调节预制箱涵，盾构管片生产预制及拼装等实现了信息化施工，管片加工的模具精度可以控制在极为精细的0.5毫米。

　　项目还运用了超大直径盾构隧道长寿命周期管片信息识别和结构健康监测技术，实现了实时掌握隧道运营期的结构安全，为后续隧道设计提供数据支撑精细管理赋能添翼。

　　穿越钙质结核“密集区”，挑战“不可能”

　　地下工程，千变万化，每前进一毫米都是未知数。厉朋林说，这是他们目前见过的最复杂的地层之一，其中最大困难是在掘进过程中遇到了全段面粉质黏土和长距离钙质结核层，最难的一次26个小时只掘进了2米。

　　粉质黏土细颗粒含量高，比超细的面粉还要细，黏土附着在刀盘上结泥成饼也就掘进不动了，中铁十四局根据以往的经验，对刀盘开口率及冲刷系统等进行改造，首先解决了结泥饼的问题。此外，粉质黏土产生的巨大的废浆量也十分巨大，超过同类工程的大概3到5倍左右，掘进一环就要磨掉380方土，最终通过科研，选择了合适的废浆处理工艺、增加了处理设备。

　　在1000米区间的钙质结核“密集区”，遇到的这些“石块”大小不一，分布不均，数量和体积都比前期勘测的大很多，强度普遍达到45兆帕，最大为90兆帕，相当于高铁桥墩钢筋混凝土强度的两倍还多，而且个头大，大部分长30-40厘米，最大的长75厘米。

　　然而，出浆管内径只有50厘米，长条形的石头能进入出浆管，但到泥浆泵处，就被叶片挡住了。拆泵取石头，然后再装泵，处理一次就得四五个小时。掘进一环最长的一次用时26个小时，取出58块坚硬的石头，如果按照这种进度下去，原计划的通车时间根本无从谈起。

　　为了解决这一问题，专家技术团队进行科技攻关，创新了非常多的解决办法。“我们在泥浆泵前卸下一节进浆管，换成液压双循环采石箱。采石箱是个‘十’字形空腔，‘肚子’更大了，其挨近泥浆泵一头的管道内部焊接了几处放射状的‘挡齿’，能把大石头挡在泥浆泵之外。

　　采石箱底部预留有手柄控制的取石口。每个采石箱两边都有液压闸板阀，两路‘一用一备’，一路取石，另一路出浆，不耽误掘进。”杜昌言介绍说，采石箱安装之后，盾构机的掘进速度大大提高，由原先的一环平均5小时提高到了一环2—3小时，最快的时候一天就掘进了9环。

　　始发、接收，是施工过程中风险最大的时候，尤其是超大直径盾构机接收。由于南岸因拆迁及复杂的管线迁改、交通导改等影响，导致合建段主体结构较计划工期滞后。

　　东线快打通时，为保证盾构机按期，上海市市政工程管理咨询有限公司项目总监袁鹏提出建议方案，将盾构冷冻加水中接收改为干接收，这样不但可以节省工期3个月，还能节省投资成本数百万元。但干接收的实施风险远远大于水中接收，由于内外压力不平衡，盾构机破洞的一刻，如果水一下子从两面涌过来，带着沙子流下，把土体掏出空洞，就可能造成坍塌、埋机事故。

　　经过研究地质情况，组织参建单位及社会专家进行方案优化，并通过专家会的形式，最终认为干接收的方案具备可行性，最终，经过一系列的紧张的排查，确保地下水位降到安全值后，2020年10月30日，洞门最后一点钢筋混凝土被小心剥去，盾构机的刀盘完整露出，盾构机破壳出洞，东线贯通，他们悬着的心也终于放下了。

　　2021年7月5日，济南黄河济泺路隧道工程关键技术总结暨北延隧道建设方案专家咨询会在济南召开，国家最高科学技术奖获得者、中国工程院院士钱七虎作为项目的首席顾问专家，评价济泺路隧道是“是一座以科技创新为支撑的高质量工程”。

　　精确计算百年内涝水位，34米高的风塔现身

　　设计是建设的基础，秉承着技术先进、经济合理、优质高效的设计理念，以信息化的数据来指导并不断优化设计，为济泺路隧道工程质量保证打下了坚实的基础。

　　项目设计上充分考虑了与周边环境的融合，由于泺口区域及隧道北岸都是济南地势较低的地方，如何防止隧道内涝这个问题在设计之初就已经考虑周全，黄河勘测规划设计有限公司项目负责人闫文博介绍说，他们委托了济南市水利院进行了百年内涝水位的精确计算，最终选取了合理的隧道入口标高，隧道南岸进出口标高比泺口片区高出2米。此外，还在隧道洞口做了一个驼峰的设计，避免隧道外的水涌入隧道内，这在早期的隧道设计中都是没有的。

　　此外，他们还创新技术手段，通过设计纵向吊装的异形龙门吊、设计加长对接套筒等攻克了在超低净空下进行地连墙施工的难题，并获得了山东省岩土工程创新奖。

　　闫文博介绍，在地连墙施工处有一个悬高仅11米的110伏的高压线，因为涉及的供电片区很大，短期内无法迁改，为了保证工期只能在超低空下进行地连墙钢筋笼吊装。而且11米的悬高还需要与高压线保持5米的安全距离，也就是说，能够施工作业的距离仅剩6米，但钢筋笼有足足50米长。

　　如何在6米的高度内吊装50米的钢筋笼是最大的困难，经过重重探索，他们发现可以把龙门吊设备进行一个大的改造，最终把钢筋笼一节一节吊装过来，在坑内进行对接，并采用了一系列辅助措施进行加固，最终成功攻克难题完成了吊装。

　　中铁第四勘察设计院集团有限公司项目负责人张亮亮介绍，在施工的过程中还通过技术手段减少了粉尘污染。在运营期，项目部将北岸的产生的污水全部抽到南岸的污水处理厂进行处理，还根据环保要求做了34米高的风塔，南岸设置了声屏障防止汽车噪音污染等一列环保措施。由于工程临近一级水源地鹊山水库，项目部按照“标准高、形象好、工厂化”的总体思路坚持生态优先，科学绿色施工，泥浆重复循环使用，做到零排放。