穿越城市“地质博物馆”！揭秘轨道交通4号线盾构攻坚黑科技地铁挖土的机器

发布时间：2025-07-03

作者：产品知识

  近日，随着“济重94号”盾构机破土而出，济南轨道交通4号线全线洞通，向着年底建成通车目标又近一步。作为二期规划中线路最长、施工难度最大的在建工程，4号线种复杂地质、多处溶洞群及密集城市管网，施工过程堪称“地质博物馆”中的超级工程。

  盾构机作为攻坚“利器”，在4号线建设中发挥重要作用。而济南重工作为盾构机主要设备制造单位，深度参与到4号线建设中，形成“研发-制造-服务”一体化支撑体系，其定制化生产的泥水平衡、土压平衡、双模等“泉城系列”盾构机，不仅保障了工程建设的高效推进，更是以高端装备赋能“济南智造”。

  在经十路沿线的山师东路站(以下均为工程名)至山大路站区间，盾构机遭遇中风化石灰岩地层，硬度相当于钢筋混凝土强度的3倍，且溶洞分布密度高，极易发生盾构机“栽头”等风险。

  项目部联合济南重工、参建单位中铁十八局组建专项攻坚团队，量身定制“超强版”盾构机：刀盘配备耐磨合金滚刀，螺旋机和主驱动系统进行耐高压优化设计，并搭载智慧盾构系统实时监测刀具磨损、地层沉降等参数。创新采用“双轨运输+双龙门吊”组合方案，隧道内增设双开道岔实现电瓶车编组同步运行，形成“双机联动”，渣土外运效率提升40%。在山大路站至燕山立交桥东站区间，“圣勇二号”盾构机采用“泥水平衡+气压辅助”双模系统，在中风化闪长岩段启动气压破岩模式，单日掘进12环，并将地面沉降控制在3毫米以内，成为全线最长硬岩隧道施工的典范。

  泉城公园站至千佛山站区间堪称“溶洞迷宫”，为破解岩溶区盾构掘进难题，济南轨道交通集团联合山东大学、济南重工、中铁十四局构建“超前探测-精准注浆-智能掘进”三位一体管控体系，依托三维地质雷达与超前钻探技术，对隧道前方30米地层进行毫米级扫描;开发智能注浆系统，采用“先填充、后加固”施工方案;盾构机配置土压平衡模式，通过实时调节出土量与注浆压力，将地表沉降控制在5毫米以内。该区间首次应用济南重工“智慧一号”盾构机，其搭载的超前地质预报系统可提前20米感知溶洞边界，结合管片姿态自动调整技术，实现溶洞群中的安全高效掘进。

  在济南西站至大杨站区间，盾构机需要连续下穿“三高一地”，高铁轨道沉降标准为毫米级，同时近距离下穿既有运营1号线隧道及高埋深富水地层接收等叠加风险，施工难度及风险极高。在盾构机掘进中，引入四道盾尾刷密封技术、克泥效工法、组合式端头加固+钢套筒接收，结合智能监测系统，采用科学的模式掘进，有效控制地层变形，成功实现“零沉降”穿越及安全接收，攻克了这一国内首例施工难题。同时，创新应用“WSS水平补充注浆+始发洞门双密封装置”，攻克高富水地层涌水涌砂风险，确保盾构机及顶管安全穿越敏感地层。

  盾构施工，技术是根基。济南轨道交通集团建司副总工程师邢慧堂说：“只有依靠先进技术、创新突破和精细管理，才能确保盾构机安全、高效掘进。”在4号线施工中，利用智能监测系统，实时收集盾构机的姿态、推力、扭矩等数据，通过数据分析及时调整掘进策略，保障盾构机始终沿着预定轨迹安全前行，提高工程质量，降低施工风险，确保建设的高效稳步推进。

  济南轨道交通4号线的建设实践，为泉城交通网络添上浓墨重彩的一笔。从硬岩中“啃”出通道，在溶洞群里架起坦途，于繁华闹市下铺设动脉，以技术创新和责任担当，书写新时代地下基建的“泉城答卷”。(济南日报·爱济南记者：戴升宝)