只听说过汽车有“跨界”，TBM也来玩“跨界”？在墨西哥城的软硬地层结合的地质状况下，北美使用的首台双模式TBM正在挑战两种不同的地层，看看这台“跨界”TBM的表现如何吧！
工程背景
墨西哥城，位于墨西哥中南部高原的山谷中，作为地球上人口最最多地区之一，有超过2100万人口在此生活。该地区地下含有大量排干的粘土湖床，其中夹杂着火山岩（来自该地区的休眠火山），每年地下水流失造成土层沉降多达200mm。
墨西哥城远景
到上世纪末，这样的沉降已经达到10m，导致该城市于上世纪70年代建设的排水隧道失去重力纵坡，丧失了应有的排水功能。因此，每到雨季，墨西哥城便会发生局部洪涝，造成严重的经济损失。
工程简介
为了治理城市内涝，恢复城市排水功能，当地规划建设了Tunel Emisor de Poniente排水隧道二期工程(TEP II)，作为当地大型废水处理重整计划的一部分。
TEP II 隧道已完成部分内景
隧道长5.8km，内径7m，走线位于山脉底部，上覆土最高达170m, 隧道穿越山脉和谷底，到达民众居住区时，平均覆土仅为20m。 隧道工程工期30个月，造价25亿墨西哥比索。
地质情况
隧道沿线大部分是凝灰岩带与安山岩，在隧道末端还有874m长、质地相对较软的石灰质与砂质凝灰岩。同时，隧道沿线含有多个由未固结材质构成的大型断层带。
隧道沿线地质情况
掘进设备
TBM刀盘吊入狭小的工作井中
工程采一台罗宾斯XRE型双模式TBM，取名为“Quetzalcoatl”，这是当地阿兹台克民族所信奉的一位代表风云与智慧的神明的名字。
XRE型TBM可以更换刀盘，从硬岩模式切换到土压平衡模式。同时，TBM系统中配备了可移动皮带输送机、螺旋输送机和多速变速箱，以适应不同的困难地层：在硬岩地层中，TBM可以按照标准低扭矩，高转速方式运转；而当进入断裂带等困难地层时，变速箱便可以降低刀盘转速，使其达到脱困扭矩。
刀盘扭矩可根据实际需要改变
此外，XRE型TBM还具备其他应对困难地层的功能：如遭遇高地下水位，位于渣土溜槽上的闸门可以将开挖舱与TBM其他部分隔开，TBM可以承受高水压，工人们可以采取措施降水和加固地层；TBM刀盘上配备多种超前钻探工具，根据需要钻出不同形式的钻孔，分析前方土质；还配备水平式输送机，传送输送机和堆码机，每小时可搬运600-900t物料。
皮带运输机
始发挑战
施工场地狭小
由于受到施工地点既有基础设施的影响，TEP II的TBM始发工地较小，因此使用OFTA技术进行了装配。该台TBM在老挝完成了隧道掘进后，罗宾斯将其护盾、刀盘，主轴承等主要部件都进行了翻新。
随后，罗宾斯在墨西哥的分公司将该台TBM的各个部件经过工厂测试后海运到工地进行初步装配。总长超过100m的TBM的所有零部件都被吊入直径11m，长50m的工作井下进行盾构装配。最终，整个装备工作耗费了12周时间，相比工厂车间装配与运输，总共省却了30天时间。
进行现场装配的TBM
施工情况
TBM于2015年8月份使用20英尺盘刀在硬岩模式下始发，掘进顺利。去年年底，TBM取得了每天日掘进42.8m和周掘进185.1m的记录。
2016年初，TBM进入了一条30m宽断裂带和块状岩区域，放慢了掘进速度，在脱离后重新加快了掘进速度。
2016年3月份，TBM进入了80m深的中继工作井，在进行了检查和维护后继续挖掘。
在中继井贯通的TBM
在名为Falla Norte de Barrientos的大型断层带中，TBM也使用了硬岩模式开挖，由于该断层带中含水量超过预期，因此从输送机中会有开挖土溅出，需要进行大量的清除工作，但是TBM仍旧保持了较高了掘进速度。
施工人员正在查看皮带输送机
改变模式
到2016年10月份为止，这台TBM都作为单护盾盾构机使用，而在最后的874m软土段、TBM将要转换成土压平衡模式，整个过程将在约8周内完成：
☑ 更换安装在刀盘上的可移动钢板，将刀盘的开口率从6%增加至至25%。
☑ 更换滚刀，以先行刀和刮刀替换；
☑ 安装旋转接头，从而可以在大刀盘前方注射添加剂及泡沫，使土质混合良好；
☑ 拆除皮带输送机，安装螺旋输送机，从开挖舱底部取出渣土。
未来挑战
至今为止，TBM完成了80%隧道掘进。工程最后一段为薄覆土区域，最小覆土厚度仅为盾构直径的1.5倍，走线的正上方还有建筑物存在。此外，当盾构贯通后，接收井被同样狭窄的道路和房屋所围困。TBM不能从隧道后退回，而必须在拆卸之后吊出。
一旦TBM完成工作之后，这条已经使用350mm厚管片衬砌的隧道将再次用350mm厚连续混凝土衬砌的浇筑，总加起来形成700mm厚衬砌。根据施工计划，TBM掘进预期在2016年底完成。
随着TBM在TEP II工程的成功施工，这样的“跨界”TBM的性能也得到了证明与认可。期待该工程最后的一段能够顺利完工，也希望这样的盾构机能够更好地推广到全球各地。