作者:朱汉斌,廖洋 来源:中国科学报 发布时间:2026/8/25 16:22:10
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世界最大直径水下盾构隧道建成通车

 

8月25日上午10时,随着车辆缓缓驶入隧道北入口,由济南城市建设集团投资建设,中铁十四局、济南城建集团公司承建的济南黄岗路黄河隧道建成通车,标志着世界最大直径水下盾构隧道正式投入使用。自此,来往车辆只需5分钟,就可以穿越黄河。

8月25日,济南黄岗路黄河隧道建成通车。中铁十四局供图,下同

济南黄岗路黄河隧道是继济泺路黄河隧道之后,济南又一条穿越黄河的大型通道。济南黄岗路黄河隧道工程南起蓝翔中路,北接G309互通立交,全长约5755米,单洞双层布置,设计时速60公里。其中,盾构段长约3290米,采用开挖直径达17.5米的“山河号”盾构机施工,先后下穿黄河大堤、黄河等敏感地区,是国内首条穿黄单洞双层盾构隧道,上层为自南向北通行方向,下层为自北向南通行方向,在国内穿黄隧道中尚属首例。

据介绍,承担此次掘进任务的“山河号”盾构机,开挖直径达17.5米,是当前世界在建最大直径的泥水平衡盾构机。“随着盾构机直径的增加,其制造难度、施工风险系数也呈几何式增长。”中铁十四局济南黄岗路黄河隧道项目现场负责人周祥介绍,黄河济南段是典型的“地上悬河”,河床高出南岸城区地面5米左右,黄河之下地质条件复杂。项目团队依托丰富穿黄经验,为“山河号”盾构机创新应用大开口率带压复合型刀盘,装配伸缩式主驱动、开挖仓伸缩摄像头等先进装备,并搭载“五官一脑”智能化装备系统,构建盾构掘进的“智慧大脑”,实现全流程感知、预警与智能决策。

济南黄岗路黄河隧道建成通车。

隧道管片外径16.8米,是目前世界直径最大、厚度最厚、单环分块最多的水下盾构管片。针对超大直径管片的结构强度、抗渗耐久性能和成型精度的严苛标准,建设团队研发了第五代超大直径盾构管片绿色智能生产线,实现了从钢筋加工、模具准备、混凝土灌注、蒸汽养护到成品检测的全流程自动化、少人化作业。还引入智慧管控工法,依托物联网实时采集生产全流程数据,构建了与物理工厂精准映射的虚拟孪生体,实现从原料配比、模具调控到成型养护的全链路透明化管控。

该隧道断面是常规隧道的数倍,管片脱出盾尾后,受地下水浮力作用,上浮风险远大于常规直径隧道,且直径越大,上浮控制难度呈指数级增长。”周祥表示,针对特大断面管片上浮技术难题,项目团队应用同步双液注浆技术,管片和地层间10多秒即成胶凝状,短短30分钟就能形成早期强度,为管片穿上了一件坚固的“金钟罩”。同时,通过同步注浆检测设备,对注浆效果进行可视化展示,有效判断壁后注浆饱满度,实现管片上浮量控制在5毫米以内。

隧道布置为双层双向六车道,图为隧道内星空顶段落实景。

此外,项目团队加强创新技术研发,针对泥浆处理难题,自主首创“絮凝+提浓+压滤”泥浆处理工艺,每日泥浆处理效率提高50%,滤饼的含水率降低至30%以下,实现泥浆高效处理以及尾水的循环利用和零外排,达成效率与环保的双赢;研发应用金刚石刀具、碎石机、双管路液压采石装置等,破解钙质结核等不良地质带来的施工难题,黄河下首次实现全程3.3公里连续掘进不换刀,保障了盾构机高效掘进;通过加密监测断面、提高监测频率、引入行业级无人机等方式,辅以全天候巡视,全面保障掘进安全。

该工程先后攻克开挖面稳定控制、穿越悬河大堤沉降控制、特大断面管片上浮控制、海量泥浆绿色高效处理等28项技术难题,实现最高日进尺18米、月进尺426米,创造了17米级盾构施工的世界纪录。累计完成科技论文30余篇,申报发明专利、实用新型专利22件,总结形成17米级盾构施工成套技术体系。

 
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