新技术改造超大盾构机“消化系统”
2024-09-07 10:28:02

9月1日,在山东省济南市黄河北岸,随着“山河号”盾构机刀盘缓缓启动,济南市黄岗路穿黄隧道开始盾构掘进,我国最大直径水下盾构隧道开启穿越黄河之旅。

济南市黄岗路穿黄隧道将穿越黄河和沿线多条公路,全长5755米,其中盾构段长约3290米。隧道将与在建G309互通立交相衔接,打通济南市黄河两岸交通大动脉。

为确保水下盾构隧道顺利建设,中铁十四局集团有限公司量身打造了这台“钢铁巨兽”——“山河号”盾构机。该设备刀盘直径17.5米,相当于6层楼高,并配备带压复合型刀盘、伸缩式主驱动等先进设备,搭载超前地质预报、同步注浆检测等智能化装备系统,盾构机整体装备水平达到世界先进水平。

“作为17米级超大直径盾构机,‘山河号’与常规盾构机相比,系统集成更复杂,制造难度、施工难度和风险系数呈几何式增长。”中铁十四局济南市黄岗路穿黄隧道项目盾构经理薛永超介绍,盾构开挖面积达240平方米,每环管片足有12块,因此拼装风险更大、时间更长,精准度也更难控制。

“山河号”要攻克的难题不止于此。

黄河下富含砂石和粉质黏土,在盾构穿越过程中,最低点距离水面仅63米。重达5200吨的“钢铁巨兽”要穿越“粘糕”一样的地层,沉降控制是关键。尤其是在穿越黄河大堤时,最大沉降要求不能超过1厘米。黄河下还夹杂着大量钙质结核,就像“粘糕”里镶嵌着大小不一的“红枣核”,给隧道施工带来了巨大挑战。

为了让盾构机顺利吃下这块“软骨头”,项目团队凭借丰富的水下隧道施工科研数据,对盾构机的“消化系统”进行改造。项目团队采用定制化刀盘,配备适合黄河流域黏土地层的撕裂刀和高流量中心冲刷泵,有效应对刀盘结泥饼问题,提高底部排渣效率。同时,项目团队还采用同步注双液浆技术,实现盾构隧道沉降的毫米级精控。

此外,为了保护黄河两岸生态环境,项目团队增加压滤设备,开展压滤尾水无害化及梯级资源化利用关键技术研究,使废浆处理量能满足每天的推进需求。这也为破解我国大型穿越黄河隧道的泥浆尾水处置难问题,提供了新思路和技术方案。光明网

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