来源：【爱济南新闻客户端】
编者按
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九曲黄河，奔腾千年，滋养着华夏文明，也向建设者抛出沉甸甸的考卷。8月17日，黄河之畔地下30米深处，开挖直径17.5米的“山河号”盾构机破壁而出，世界最大直径水下盾构隧道——济南黄岗路黄河隧道胜利贯通。
隧道全长约5.75公里，其中盾构段长约3.3公里，设计时速60公里，单洞双层隧道布置，是国内首条穿黄单洞双层盾构隧道。以中国工程院院士、国家最高科学技术奖获得者钱七虎为组长的专家组指出，隧道建造过程高度智能化、机械化、绿色化技术的实施，将推动我国盾构隧道技术往前迈出一大步，隧道的建成对我国水下交通隧道建设具有里程碑意义。
过去11个月，中铁十四局建设者攻克粉质黏土夹杂钙质结合地层、泥浆处理等难题，在黄河之下实现最高日掘进18米、月进尺426米，创造17米级盾构施工世界新纪录。隧道的建设，不仅提升了我国特大直径盾构的建造能力和技术水平，还推动了我国盾构隧道技术实现跨越式发展。
智慧碰撞下的合理选型
走进南岸接收井，“山河号”盾构机半潜于碧水之下，静卧如龙。身后建成的隧道，线性流畅，内实外美。这完美弧线的背后，是一场关乎成败的盾构机“选型之战”。
“隧道高效建设的关键，就在于盾构机选型的精准。”中铁十四局项目现场负责人周祥一语中的。有了前辈“泰山号”“黄河号”的珠玉在前，“山河号”有了更多的经验借鉴。
但作为工程机械之王，盾构机的制造和建设，直径每增加一米，难度都会呈几何级增加。17.5米的庞大体型，更意味着难度指数级飙升。
在黄河之下挖掘出一座6层楼高的隧道，如何保证安全?刀盘选择带压还是常压?常规管道能否扛住高效掘进?怎样保证特大断面隧道的稳定性?从进场之初，位于南京总部的盾构专家们就和项目团队一起围绕盾构机选型开展了讨论研究。
“常规来说，我们采用300型泥浆管和500毫米管道就可以了，但如此大的开挖断面，能否满足高效施工的需求?”周祥说，会议中，他们考虑到黄河底的特殊地质，他们将目光投向了400型号的泥浆管和600毫米的管道。
但这一方案造价高达2000多万，值吗?周祥算了一笔“风险账”，一次堵管，至少需要清理8-12小时，直接影响整体掘进工效。经过数次选型会的头脑风暴，他们最终拍板：用新方案，为的就是“血管”通畅，减少磨损与滞排。
实践是检验真理的唯一标准。后续的掘进也证明了选型的正确性：开挖直径15.76米的济南济泺路黄河隧道最高掘进速度为每分钟25毫米，而17.5米的“山河号”可以达到每分钟35毫米。
“血管”通畅了，“牙口”也得锋利。项目团队大胆选用带压复合型刀盘，并显著提升刀盘开口率。“更大的开口率能有效‘防粘防堵’，更多的撕裂刀专克那些‘刁钻’的顽石。优化刀具配置还减轻了刀盘自重，主驱动负载和扭矩也降下来了……”周祥细数着刀盘的“升级秘籍”。
不仅如此，“山河号”盾构机还装配伸缩式主驱动、开挖仓伸缩摄像头等先进装备，应用了第四代同步双液注浆工艺，并搭载“五官一脑”智能化装备系统，构建起盾构掘进的“智慧大脑”，实现全流程感知、预警与智能决策。
2024年5月19日，这台涂装“麒麟”图案的“山河号”盾构机在济南下线，高颜值、高性能的“巨无霸”为隧道建设按下了“快进键”，原计划日掘进6-8米，实际达到12-18米。
与河底“顽石”智斗
黄河河床深处，绝非坦途。特殊的地质、变幻的水文环境、历史的沉积，让施工如同在“变幻莫测的迷宫中穿行”。
勘探显示，黄岗路黄河隧道区间段内存在大量“钙质结核”，长度达2000米，占比超六成。它们像大小不一、不规则分布的“顽石”，不规则地镶嵌在粉质黏土层中。
“这些‘硬骨头’，当年在济泺路黄河隧道可没少让我们吃苦头，甚至让盾构机停滞不前!”中铁十四局项目盾构经理薛永超说。
随着“山河号”盾构机挺进钙质结核区，管道内石头碰撞的响声由疏变密、由弱变强。早有准备的项目团队也亮出了“法宝”，他们创新性设计的双采石箱，可以实现一用一备。
薛永超说，当采石箱压力变小时，他们就对采石箱进行切换和清理，掘进初期每环就要清理一次。而随着掘进进入密集区，清理频率飙升，最高峰的时候每环要清理50次。以往是单采石箱，需要人工往外搬，费时费事。如今通过远程控制和双箱轮换，每次清理仅需5分钟，实现不停机、快速的循环处理，硬是将“拦路石”变成了高效流程中的“小插曲”。
此外，面对强度高达41兆帕的“顽石”，项目团队为“山河号”装备了自主研发的金刚石刀具，这款刀具更具耐磨性。他们还规划了两处换刀点，计划对盾构机刀具进行检查更换。
最终，“山河号”创造了黄河下首次实现全程3.3公里连续掘进不换刀的纪录，为高效掘进赢得了宝贵时间，打赢了这场攻坚战。
巨量泥浆化为“清泉”
摊开工程图，可以清晰地看到，黄岗路黄河隧道向北紧邻济南一级水源地，向南横贯黄河。
区间段内，地层以粉质黏土为主，比重提升快，泥浆黏度大，处理难度高。且“山河号”盾构机开挖面积达240平方米，每掘进1环就会产生1200立方米泥浆，每天最多时会产生上万立方米泥浆。
泥浆的高效处理，直接成为制约掘进速度的“核心”瓶颈。“我们考察过长江隧道借鉴污水处理的新型设备。”周祥坦言，“但在黄河这种特殊泥层下，它有点‘水土不服’。”别无选择，自主创新成为唯一出路。他们决定，自主搭建一套泥浆处理设备。
“这是行业内的新挑战，可借鉴经验少，参数配比确定更是难上加难。”拥有20年泥浆处理经验的泥水处理厂厂长胡修志深知不易。他们在类似地质的济泺路北延黄河隧道项目泥浆池旁建起临时试验场地，开始了“从零开始”的压滤试验。
“絮凝剂用量是关键。少了泥饼含水量就会过高，达不到目的。多了尾水絮凝剂含量超标，达不到泥浆循环使用的标准，还会让成本剧增。”他们以2小时为周期反复试验，当看到压滤出来的尾水如矿泉水般清澈时，胡修志心头一热，“有戏了”!
然而，现场原位试验时，尾水却出现了浑浊。他们迅速“会诊”，认为是絮凝剂“醒发”时间不够。“就像是加入了酵母的面团，需要充分醒发。”为此，他们将膨化箱从2个增加为3个，给絮凝剂留足“反应时间”，这一次，效果立竿见影。
精益求精。他们进一步优化工艺，将原本必须匀速流转的泥浆管路，改造为可变速、间歇性供浆的“智能模式”，既能短时间内“大流量补浆”，又能有效防止罐底泥土“板结”。
2024年9月1日，“山河号”盾构机始发之际，这套完全自主创新的“絮凝+提浓+压滤”组合工艺同步启用。系统每小时可处理泥浆近600立方米，日处理效率提升50%，滤饼含水率降低至30%以下。
而这还远远不够。项目团队深度挖掘“绿色潜能”，对分离出来的尾水开展无害化及梯级资源化利用研究，将其再用于调制盾构泥水循环浆液，让其“生生不息”，真正实现了盾构尾水“零排放、再利用”。
然而，地下的风险永远超出预料。2025年2月25日，惊险一幕突发。盾构机长贾培剑正驾驶“山河号”穿越黄河北岸大堤的关键时刻，管路内2000多立方米浆液高速循环，为前方掘进构筑安全屏障。完成795环推进后的洗仓环节，监控屏幕上的P2.3泵出口压力异常波动，泥浆流速骤降，压力瞬间飙升至15巴后又断崖式下跌!紧接着，监控画面瞬间陷入一片漆黑!
“爆管了!”盾构经理薛永超第一时间关闭泥水环流系统，并赶至现场。此时，泥浆正在管路中向外喷洒，周边一片狼藉，连监控器都被巨大的冲击力冲毁。
他们事后分析，硬度极高的钙质结核加剧了泥浆管的磨损，高速浆流引发的“水锤效应”最终冲垮了管道!
“我们给管路‘动手术’!”薛永超介绍，他们优化管路布局，缩短距离、减缓坡度，让泥浆“跑”得更顺畅;同时调整流量流速，提升泥浆的“携渣战斗力”，为系统注入更强韧的“动力心脏”。
螺蛳壳里做“空间魔术”
济南黄岗路黄河隧道为单管双层双向6车道设计，是首条穿黄单洞双层盾构隧道。相较于常规双隧，节省地下空间的同时可节约投资15%左右，但也带来了内部结构工序多、作业空间狭小、工序交叉复杂、施工协调难度大等多重挑战。
如何在有限空间内协调盾构掘进与内部结构同步施工，成为制约整体效率的“紧箍咒”。当掘进到300米时，隧道内部结构同步施工的“双重奏”开启。起初，团队一门心思抓进度，却在狭窄的通道里频频遭遇“肠梗阻”。
“要保证每天6环的掘进目标，17辆运输管片、箱涵、双液浆的车辆就得日夜不停地‘输血’。”项目总工程师高同矿解释，“但内部施工，尤其是车道板浇筑，一块就耗时6-7小时，‘占道’工作让物资运输生命线瞬间‘卡壳’”。
困境倒逼智慧。项目发挥团队力量，定制出组合式台车，并创新研发可移动盘扣支架等工装，优化施工工艺10余项。组合式台车底部巧设万向轮及伸缩式承重底托，实现快速移位，为后续车道板施工腾出空间，同时为盾构物资运输留出畅通车道。
这如同在螺蛳壳里做道场，硬是实现了内部结构施工与盾构掘进“双线并行”，内部结构施工工效提升60%，用巧妙的“空间魔术”破解了同步施工的制约难题，为整体高速推进提供了坚实保障。
群龙潜越绘就九曲新景
城市发展，交通先行，穿城而过的黄河，一直是制约济南城市发展空间的最大交通瓶颈。
曾几何时，泺口浮桥是济泺路这条城市中轴线北跨黄河的唯一通道。长期的拥堵与反复拆除，早已无法满足两岸便捷通行的渴望，更严重掣肘着区域经济的发展。
随着济南启动“四桥四隧”工程建设，打通跨黄河交通要道。泉城之下，黄河之腹，四条15米级以上的盾构隧道正拔节生长——如此大规模、成体系的“超级水下隧道群”，在世界工程史上亦属罕见!
2021年9月，济南济泺路黄河隧道率先建成通车，开车4分钟即可穿越黄河，比绕道黄河大桥节约近一小时，加速了济南从“大明湖时代”迈向“黄河时代”的进程。
如今，黄岗路黄河隧道的胜利贯通，即将为这条“超级水下隧道群”再添一条交通动脉。此刻，两条隧道已通车，一条全线贯通，一条正奋力掘进……黄河隧道群虽处于不同建设阶段，却共同为济南从“大明湖时代”迈向“黄河时代”提供更加有力的支撑。
策划：李永 高明
记者：戴升宝
视频：王智铭 卢宇辰
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