这条我国在建最大直径公轨合建盾构隧道，承载着济南的北跨梦想，它的每一环掘进，都凝结着建设者们的心血 杜昌言：只为“穿黄”4分钟
杜昌言(中)在盾构机控制室与盾构机机长研究掘进参数。
“黄河号”盾构机胜利始发□ 文/图 本报记者 杨学莹 本报通讯员 丁翔
周末人物·中国新闻名专栏
2021年1月23日，在济南黄河泺口浮桥南侧、距南岸大堤340米的济泺路上，“黄河号”盾构机巨大的刀盘破土而出，宣告了“万里黄河第一隧”济南黄河隧道工程全线贯通。隧道由济南城市建设集团投资建设、中铁十四局集团承建，预计今年10月通车，届时市民开车4分钟或乘地铁2.5分钟即可穿越黄河。
工期45个月、概算总投资近60亿元、高峰期投入2000人施工，盾构段长2519米、隧道外径15.2米，挖出的土能堆成两座鹊山。这条我国在建最大直径公轨合建盾构隧道、承载着济南北跨梦想的“超级工程”，它的每一环掘进，都凝结着建设者们的心血。项目技术负责人、中铁十四局集团济南黄河隧道项目总工程师、1984年出生的山东巨野人杜昌言，就是他们中的代表。
“头顶水盆”打隧道
掘进参数实时更新
1月28日下午，记者开车来到位于黄河北岸、鹊山西侧的中铁十四局集团济南黄河隧道工程EPC项目部，见到了37岁的杜昌言。他面容白净，说话随和，语速不紧不慢，甚至有一点腼腆，但说起技术来，却目光坚定、神采奕奕。自2018年3月8日来到济南黄河隧道项目部至今，他已经在黄河岸边、鹊山脚下工作快3年了。
走到隧道内部，见到盾构机，才能理解他们的工作。三车道的新隧道很宽敞，四壁的管片严丝合缝、干爽整洁；车轮轧在将来跑地铁的拼装箱涵上，发出有节奏的轻响。往里跑了两三公里，箱涵到头，下车一看，一个完整的、巨大的圆洞展现在面前，刚才的市政工地变成了一个隆隆作响的“钢铁工厂”。空中走着管片吊机、箱涵吊机，地上是管片喂片机，沿着洞壁，五层楼高的洞体被分为上下四层，安装着大大小小的配电柜、气体罐、粗细不等的各种管路。这就是盾构机的内部了。隧道的尽头就是盾构机的开挖掌子面，巨大的刀盘后边，14个电机、28组推进油缸围成一圈，相互配合驱动盾构机朝前走。
这台盾构机开挖直径15.76米、166米长，总重4000吨，运来时装了110辆重型货车，价值近4亿元，可谓“巨无霸”，被形象地称为“钢铁巨龙”。而其工程进度是以管片计算的。盾构机随开挖随衬砌管片，同步注浆，每一环管片进深2米。2519米的盾构段，1260环，就是这样一环一环地打通，形成一条完整的隧道。
泺口段黄河是名副其实的“悬河”。河床高出南岸城区地面5米，最大洪水位高出河床11.62米。“在别的江河湖挖隧道，一旦渗漏，顶多淹没隧道；而在黄河底下，顶着一盆水打洞，一旦渗漏，就有水淹全城的风险。”杜昌言说，3年来，他们每天如临深渊。
他说，济南黄河隧道设计了双道防淹门，必要时能实现全方位有效封堵，确保城市安全。掘进施工中，他们精准计算盾构机的切口压力，保持盾构机和土体压力平衡。每掘进一环，他们都要根据地层覆土厚度、土质、土的容重、水的厚度、水的容重等8个参数，计算切口压力，每一环可能和上一环都不一样。掘进到黄河主河槽段，他们向泺口水文站索要实时水位数据，代入计算。
为了了解大堤沉降情况，杜昌言他们沿隧道走向，在地面上、大堤里每10米为一个断面，设置了一系列沉降观测点，一天测一次标高。快掘进到大堤时，大堤附近断面一天测4次。过了南岸大堤，就是绕城高速公路，东西隧道分别在绕城高速的3根桥墩的2道间隙中通过，他们编制了专项方案，对桥墩进行了加固，设置了隔离桩，在每个墩子上又设置了沉降和倾斜监测点，精心控制掘进参数。最后，桥墩沉降控制在了2毫米。
大战河底胶泥硬石
曾2米用了26小时
地下工程，千变万化，每前进一毫米都是未知数。在黄河下挖隧道，杜昌言他们遇到的最大困难是“钙质结核和粉质黏土交叉地层”。这是在2020年4月。
“驾驶舱突然像地震了一样，梆梆地响了几下，就停机了，把我们吓了一大跳。”当天值班的盾构机机长孙警说。一检查，原来是黄河底部一些质地坚硬的石块躲过盾构机前端的颚式破碎机，流入出浆管道，卡死了泥浆泵，把盾构机“噎”着了。
杜昌言说，这些“大石头”是钙质结核，岩石强度普遍达到45兆帕，最大为90兆帕，相当于高铁桥墩钢筋混凝土强度的两倍还多，而且个头大，大部分长30-40厘米，最大的长75厘米。而出浆管内径只有50厘米，长条形的石头能进入出浆管，但到泥浆泵处，就被叶片挡住了。
“开挖前做了地勘，发现的石头最大直径11厘米，没想到实际遇到的这么大。刀盘是按照软土地层选型的，只有刮刀，没有对付石头的滚刀，盾构机一旦开挖，换刀盘是不可能了。只好想别的办法。”杜昌言说，他们先调节盾构参数，降低刀盘转速、降低泥浆比重、加大泥浆流量，还是带不走石头。
“刚一开启循环，没推进几分钟，完了，吸口又负压了、报警了。只好停机拆泵，把石头掏出来。再一开机，又卡了，又拆。”东线隧道盾构负责人董冰告诉记者，最难的一次，一个班12小时，拆了19次泵。一环2米，掘进了26个小时，掏出了58块石头。
怎么办？杜昌言请来中铁十四局集团、大盾构公司总部的专家，全项目部的技术人员也都靠上，常常晚上开会到十一二点，十来个方案挨个试验。一个多月间，杜昌言体重掉了好几斤。
最后，杜昌言他们采用了盾构副经理宾锡午提出的方案：在泥浆泵前卸下一节进浆管，换成液压双循环采石箱。采石箱是个“十”字形空腔，“肚子”更大了，其挨近泥浆泵一头的管道内部焊接了几处放射状的“挡齿”，能把大石头挡在泥浆泵之外。采石箱底部预留有手柄控制的取石口，比拧20多个螺栓拆泵容易多了。每个采石箱两边都有液压闸板阀，两路“一用一备”，一路取石，另一路出浆，不耽误掘进。
“采石箱安装之后，停机少了，盾构机的掘进速度恢复成一天五环了。我心里有说不出的高兴。”回忆当时，杜昌言满脸都是笑意。
大石头挑出来了，进入泥浆泵的小石头常常把出浆管磨穿，泥浆流得这一滩、那一滩。维修人员放浆要放五六个小时，放完浆再补焊管子，人累得要命，盾构机也只能停机等着。杜昌言领着大家“大战石头”。他们把出浆管自身旋转180度，换一边磨；把进浆管和出浆管互换，轮着磨；提前给管子用钢板焊上补丁，争取不漏；再后来，他们摸到了磨损的规律，重点在法兰根处和隧道变坡处提前打补丁。1公里多这样的“钙质结核密集区”，他们给出浆管打了1000来个补丁，总算让它平安地用到了盾构机出洞。
除了石头，黏土也给杜昌言他们带来了很多烦恼。黄河胶泥，是小孩子踩泥巴、摔泥饼、捏泥人的好材料，却不是挖土的好对象。出浆管常常被堵得严严实实，10米长一节的管子一堵3节，里头的泥用铲子挖都挖不动，只好连管子一起换掉。杜昌言让工人一边换管子，一边加装中继泥浆泵，最终安装了10台泵。
在泥浆的终点站——泥水处理厂，胶泥堵死了分配器，无法分送到筛板上筛分。杜昌言再次组织攻关。他们在管路上斜着加装了一个“空气炮”，用压缩空气吹泥柱子。试验的时候，“空气炮”曾把泥柱子从管子里顶出来，把分配器的盖板顶飞了。但是，“空气炮”确实起了作用，堵管子的概率大大降低，胶泥也算有法儿治了。
以难题为课题
一个工程申请35项专利
济南黄河隧道是一条公轨合建的盾构隧道，上层跑汽车，下层跑地铁。地铁行车空间是由高5.42米、宽6米、长2米的一节一节“π”形预制箱涵拼成的。列车与箱涵内壁之间，两侧只留有各15厘米的间隙，这就要求箱涵拼装精准，一旦拼歪了，列车就通不过去。
盾构机上原来自带一个拼箱涵的工装，但只能把箱涵抓起来放在那里，拼装精度达不到要求。不用甲方要求，杜昌言意识到这是个大问题，想发明一个箱涵精调台车，提高拼装精度。
杜昌言天天在盾构机里转悠，冥思苦想。有一天，他看到管片拼装结构，突然想到一个主意：管片每拼装一环，都有盾构机的28组推进油缸“蹬”它一下，盾构机赖此向前走，另外，管片之间也密实了。箱涵能否这样，每拼一节也挤压一下呢？
很快，箱涵精调台车的概念在他脑中成形了：做一个钢结构，踩在管片上，塞入“π”形箱涵内部，能把箱涵举起来，用油缸控制，“背着”箱涵可以左右、前后、上下移动。同时，有个类似传送带的东西能带着箱涵往后移动，每拼一节，让它挤到后一节上，挤严实，缩小接缝。
他找来项目工程部部长王超和另一名同事，让他俩细化图纸，每画一步就给自己看一步，一起研究。三人夜以继日地画图、计算、修改，10天就拿出了图纸。厂家根据图纸，40天就做出了台车。从此以后，拼接箱涵就“开挂”了，一块箱涵27吨重，20多分钟就可拼完，拼接精度由厘米级提高到了毫米级。这个成果，现已申报了发明专利。
管片拼好、箱涵摆好之后，管片内侧自下而上，要浇筑一层15厘米厚、6米高的混凝土“弧形内衬”，一直浇筑到上层行车道以上87厘米，以保护管片不受车辆撞击。这么高的不规则结构，以往需要人工支模、模板外人工支护、分三次浇筑、人工振捣，又慢又危险。杜昌言带领工程部同事发明了一架“弧形内衬台车”，用液压控制，机械自动支模、撑拄、振捣、拆模，无需支护，且一次浇筑成型，工作效率提高了1.5倍，用人减少了一半，追上了掘进进度，还提高了内衬浇筑质量。这项成果，申报了实用新型专利。
像这样，杜昌言带领团队，在济南黄河隧道项目开展了“废弃泥浆环保处理及资源化”“高粘粒地层防结泥饼技术”等12项科研课题攻关，发明了隧道自动布线器、管片预制抹面机器人等装备，申请专利35项，其中发明专利16项。济南黄河隧道成了一条“科研隧道”。
“其实也很简单，发现什么问题，就解决什么问题，要不你工期完不成啊。还好团队力量大，问题最后总能解决。回头想想，也挺有成就感的。”杜昌言说。
“隧道贯通的一瞬间，
心‘嗵’地放下了”
外人很少想到，盾构机始发、接收，是风险最大的时候，尤其是超大直径盾构机接收。济南黄河隧道工程东线出洞时，还经历了一场“临门惊魂”。
黄河隧道东线快打通时，到底是采用干接收，还是水中接收？杜昌言他们来回纠结了好几次。水中接收，接收井中充满水或泥浆，接收井内外水土压力平衡，而且还可以用液氮或盐水对地层进行冻结加固，能有效防止涌砂涌水，更安全；而干接收内外压力不平衡，盾构机破洞的一刻，如果水一下子从两面涌过来，带着沙子流下，把土体掏出空洞，就可能造成坍塌、埋机事故。
“水中接收更安全，但干接收能节约工期两个月，我们前后纠结了好几次，最后分析地质条件允许，决定采用干接收。”杜昌言说。
针对风险，他们采用了在盾体后方成型管片上打止水环箍、用MJS（超高压旋喷桩工法）加固洞门附近土体、周圈打降水井降水等措施，止住后方和侧面的来水。
2020年10月15日，盾构机的“脑门”顶到了接收井1.2米厚的钢筋混凝土地连墙，按说可以破洞门了。杜昌言他们降液位，到盾构机前仓里面看止水效果。结果，一天过去，水位一直降不下去，还一个劲儿地缓慢向上涨！
“坏了！这么大的一个方案，难道选错了？辛辛苦苦挖了1年多，最后出不去怎么办？再改成水中接收，已经不具备施工条件了！”作为项目技术负责人，杜昌言的压力很大，心悬到了嗓子眼。现场的同事们也都急成了热锅上的蚂蚁。他们你看看我，我看看你，越想越纳闷：不对呀，前几天我们在地连墙上打了十几个探孔，孔里并没有多少水，只是在滴水；降水井里面的出水量也不大呀，哪来那么多水呢？
不行，要彻底排查，对所有可能来水的地方一一排查！他们分两组，地下查盾构机，地面上查降水井和洞门。杜昌言则回到项目部，想下一步的补救办法。最后，有同事提出来：盾构机的进浆管是满水的，难道有球阀磨漏了，往前仓漏水？他们拆除了进浆管内的所有球阀，关闭进浆管，再一看，液面不涨了！
“液面稳定了！”15日晚上10点多，现场副经理在群里说。杜昌言终于放心了，他长出了一口气，倒头睡了个好觉。
第二天早晨一上班，同事观察了一晚，液面还是没再涨。杜昌言正式打电话通知现场的同事：“可以破了！”风镐启动，工人们开始打眼，一点一点地凿开洞门，迎接盾构机破壳出洞。
2020年10月30日，洞门最后一点钢筋混凝土被小心剥去，盾构机的刀盘完整露出，东线贯通。接收井口四周，杜昌言和同事起劲地挥舞旗帜，庆祝这一时刻。只有知道个中艰辛的人，才能看懂他们胜利的笑容。
“看着盾构机安安全全地出来了，我的心‘嗵’地一下落了地。感觉自己像一根皮筋一样放松了。”杜昌言忆起那时说。
2021年1月23日，西线隧道也贯通了。杜昌言还没有休息下来，又投入了济南黄河隧道北延工程的方案策划中。同事们看到他的办公室仍然半夜亮着灯，窗口是他伏在电脑前的身影。
业主方济南城市建设集团的项目部，就在中铁十四局济南黄河隧道工程EPC项目部对过。城建集团现场负责人李春林评价杜昌言：“他技术过硬，业务能力强，非常认真负责。有时候我中午刚想在办公室躺一会儿，有人敲门，是杜昌言：‘我有个想法，你看这样行不行？’搞得我也没法睡午觉了。”
黄河隧道，从立项之初一直受到广泛关注，参观者不断，还有市民打12345要求参观。“黄河是母亲河，我能参与黄河隧道建设，深感自豪。”杜昌言说，待黄河隧道通车了，他想带着媳妇和孩子过来转转，让家人看看自己战斗了数年的地方，也感谢家人的支持和贡献。
士不可以不弘毅，任重而道远。像杜昌言一样的隧道建设者，一直在攻坚克难的路上。
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