黄河流域是我国重要的生态安全屏障，也是人口活动和经济发展的重要区域。连接黄河两岸的交通建设是黄河流域高质量发展的重要保障。黄河流经我国9个省（区），途经4座省会城市与20余座地级市。由于泥沙淤积，黄河在中下游逐渐成为“地上悬河”，隧道穿越地上悬河施工风险高，在很长一段时间内只能依靠桥梁来联系黄河两岸的交通。此前，黄河流域上的交通隧道只有上游兰州地铁的穿黄区间隧道，尚未有超大直径盾构隧道穿越黄河的工程案例。

作为“万里黄河第一隧”，济南黄河济泺路隧道是国内首次采用公铁两用形式穿越黄河，也是当时国内断面最大的公轨合建盾构隧道。该隧道穿越地层以粉质黏土为主，夹杂钙质结核层。盾构开挖直径15.76m，是已建成最大穿黄隧道工程（南水北调中线穿黄隧道）开挖直径的1.75倍，叠加穿越“地上悬河”风险，技术难度以几何倍数提升。在隧道施工过程中面临的技术难题主要有以下三个方面：

（1）粉质黏土黏性大，刀盘易结泥饼；钙质结核易导致泥浆泵卡滞；地层细颗粒含量高，易产生大量废浆。

（2）隧道开挖断面大，揭露地层多，易发生管片偏转和过大上浮，造成管片错台、渗漏、开裂等问题，大幅降低箱涵和车道板拼装精度。

（3）盾构穿越“地上悬河”施工导致的地层开裂易诱发河水倒灌，盾构掘进的沉降要求高；黄河冲积地层卸荷敏感性高、动力响应大，坑顶超大吨位吊装基坑变形控制难。

为解决上述技术难题，由中铁十四局集团大盾构工程有限公司牵头，联合西南交通大学、郑州大学、中南大学、济南大学、河海大学、中国海洋大学等多家单位共同组成的科研团队开展协同攻关，取得了如下成果：

（1）建立了泥饼评估-泥饼预防-泥饼识别-泥饼处理的成套技术体系；研发了搅拌/碎石出渣结构及冲刷射流防滞排系统，实现了盾构掘进过程中高效稳定出渣。

（2）揭示了粉质黏土地层大盾构隧道管片上浮空间形变特征及环缝力学特性，形成了“地上悬河”高水压条件下的大盾构管片上浮综合控制技术。

（3）揭示了大盾构穿越悬河堤坝地层与结构物的沉降规律，形成了超大直径泥水盾构穿黄掘进沉降控制专项方案，实现盾构平稳穿越地上悬河。

（4）开发了以泥水分离速度和絮团粒径为评价指标的废弃泥浆高效絮凝-浓缩减量技术，研发了废弃泥浆高效绿色处理技术。

（5）提出了改进的MSD基坑开挖动态变形预测方法，建立了吊装短时荷载作用模型和全工序施工荷载演变模型，形成了超大直径盾构干接收安全施工工法。

以上述成果为基础，形成了“黄河下游高黏粒钙质结核地层超大直径泥水盾构穿越悬河施工关键技术”，有效解决了泥水盾构穿越全断面粉质黏土夹钙质结核地层、超大直径盾构隧道公轨合建结构稳定性、首次穿越地上悬河等施工难题，拓宽了盾构工法的适用范围，为后续黄河下游地区类似穿黄工程提供了成功案例及理论支撑。同时，上述成果也已推广应用至济南济泺路穿黄北延隧道工程、北京东六环改造工程、南崇铁路留村隧道工程、南京和燕路过江通道工程等盾构隧道工程，经济和社会效益显著。

本书是对上述科技攻关成果及工程实践的系统凝练，作为“面向挑战与创新的大盾构隧道修建技术系列”之一，入选“十四五”时期国家重点出版物规划项目“中国隧道及地下工程修建关键技术研究书系”。

本书由许为民、周长进、陈鹏、历朋林、肖明清等编写，“面向挑战与创新的大盾构隧道修建技术系列”学术委员会及组织委员会的专家学者也对相关成果的完善和著作编写给予了指导与支持，在此，谨向各位专家表示崇高敬意与由衷感谢。

本书汇聚了大盾构技术发展历程中的阶段性成果，体现了作者团队的共同智慧，衷心希望能对相关技术领域的整体水平提升起到推动作用。需要指出的是，超大直径盾构隧道施工尚处于探索阶段，本书内容涉及盾构基坑开挖、泥饼防治、管片上浮控制、掘进控制、泥浆处理等诸多方面，是专业交叉密集、理论实践性都很强的综合课题，加上缺乏类似的工程经验，在某些问题上目前还难以达成统一的认识，因此，书中难免存在疏漏之处，恳请各位专家和读者批评指正。