8月17日,随着开挖直径达17.5米的“山河号”盾构机刀盘破洞而出,山东济南黄岗路黄河隧道盾构段顺利完成掘进。这一全长5.75公里、盾构段长3.3公里的水下隧道,以世界最大直径盾构施工、单洞双层创新设计等核心技术突破,标志着中国水下隧道建设技术迈入全球领先行列。

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技术巅峰:17.5米“钢铁巨龙”穿越黄河主河槽
济南黄岗路黄河隧道是中国首条穿黄单洞双层盾构隧道,其核心工程盾构段需穿越黄河主河槽及富含粉细砂、钙质结核的地质层,施工难度堪称世界级。承担掘进任务的“山河号”盾构机,以17.5米的开挖直径刷新全球泥水平衡盾构机纪录,总重达5200吨,相当于30架空客A380客机的重量。
为应对黄河水下复杂地质,项目团队为“山河号”量身定制“智慧装备库”:
大开口率刀盘:采用38%开口率设计,配备137把撕裂刀与滚刀,可高效破碎钙质结核等硬质障碍物;
伸缩式主驱动:主驱动系统可伸缩0.8米,实现刀盘与掌子面的精准贴合,减少掘进盲区;
“五官一脑”智能系统:集成超前地质预报、刀具磨损监测、同步双液注浆等50余套子系统,通过AI算法实时分析2000余个传感器数据,形成“感知-决策-执行”闭环控制。
施工期间,“山河号”创下单日最高掘进18米、月均400米的纪录,较传统盾构效率提升40%,且实现“零事故、零污染”穿越黄河生态敏感区。
空间革命:单洞双层设计破解城市地下空间困局
与传统双洞隧道相比,黄岗路黄河隧道采用单洞双层结构,上下层各布置三车道,实现“一洞抵两洞”功能。这一创新设计带来三大突破:
空间利用率提升60%:通过将上下层净高分别优化至4.2米和5米,满足公交、消防及救援车辆通行需求,较双洞方案减少地下开挖面积2.3万平方米;
建设成本降低15%:单洞施工减少盾构机调头、二次始发等环节,综合造价节约超3亿元;
施工周期缩短20%:双层结构同步浇筑,较分层施工节省工期14个月。
项目总工程师指出:“该设计为超大直径盾构隧道在密集城市区的应用提供了范本,尤其适用于土地资源紧张、征拆难度大的跨江越海工程。”
绿色标杆:泥水处理系统实现“零排放”循环
针对黄河高泥沙含量特性,项目团队研发四级泥水分离系统,通过“粗筛+细筛+旋流器+离心机”工艺,将盾构掘进产生的泥浆转化为可回用清水与干渣。数据显示,该系统每小时处理泥浆300立方米,水循环利用率达98%,干渣含水率低于20%,可直接用于路基填筑。
此外,隧道内设置智能通风系统,利用CFD模拟优化风道布局,较传统设计节能35%;照明系统采用LED光源与光感控制,年节电量超50万千瓦时。这些绿色技术使项目获评“中国土木工程詹天佑奖绿色工程奖”。
行业引领:中国盾构技术从“跟跑”到“领跑”
由中国工程院院士钱七虎领衔的专家组评价:“黄岗路黄河隧道集成了超大直径盾构全断面硬岩掘进、常压换刀、绿色建造等10余项核心技术,其智能化水平代表当前行业最高标准。”
目前,中国盾构机保有量超4000台,全球市场份额占比超70%。黄岗路黄河隧道的成功实践,为中国参与国际竞争提供了“技术工具箱”:
装备出口:17米级盾构技术已应用于意大利、新加坡等国项目;
标准输出:牵头制定《超大直径盾构隧道设计规范》等3项国际标准;
人才培育:建立盾构施工大数据平台,累计培训专业技术人才超2万人次。
随着“山河号”盾构机完成使命,济南黄岗路黄河隧道将进入内部结构施工阶段,预计2025年建成通车。届时,这条“黄河第一隧”将串联济南新旧动能转换起步区与主城区,助力黄河流域生态保护和高质量发展国家战略实施,更将作为中国基建新名片,向世界展示“中国智慧”与“中国速度”。