墨西哥的Emisor Oriente输水隧道是用于升级全城老旧的排水系统的关键性工程，但工程中夹杂多种地质的混合地层不断考验着掘进中的土压平衡盾构。施工方如何克服这样的“极限挑战”，一起来了解一下吧！
工程背景
墨西哥城是全球最大规模的城市之一，从1970至2000年的三十年间，其人口翻了一番，达到了2000万。随着墨西哥城城市建设的规模扩大，地面沉降的问题随之出现，过去35年中，该城以每年100mm速度沉降，目前已沉降超过12m。
同时，全城的废水却几乎全部由1975年兴建、长68km的Emisor中央污水管道排放，由于管道腐蚀、地下水侵入与维护不力，其总体排污能力已从自1975年的280立方米/秒下降至2008年的120立方米/秒，完全无法满足城市排污需求。
为此，墨西哥城于2009年开始兴建Emisor Oriente污水隧道。
工程所在位置
工程简介
建造中的隧道工程第五标段工作井
Emisor Oriente 污水隧道长62km，内径7m，最大深度150m。将使当地污水管网的处理能力增加150立方米/秒，污水将输送至62km外的污水处理厂集中处理排放。
除了深排隧道之外，工程中还包括24个深度在23m-150m的竖井（5个直径16m，其余直径12m），以及相关污水处理厂。根据地质情况，竖井施工分为三种方法：
■ 在竖井整个深度做地下连续墙支护；
■ 地下连续墙支护到一定深度后，在强度较好的地层中采用传统方式进行施工；
■ 在竖井整个深度采用传统方法进行支护。
隧道穿越复杂的地质情况，包含黏土层、沉积岩层，玄武岩以及火山岩层，土层中还夹杂直径超过600mm的孤石。此外，由于隧道埋深较深，还将面临高达6.5bar到7bar的水压。
隧道工程地质情况
专业装备
工程中深达150m的工作井
整个隧道工程分为6个标段，分别使用直径8.93m的土压平衡盾构掘进。
盾构机应用复合刀盘，可根据地层更换刀具：软土中使用刮刀，硬岩层中则更换为17英寸滚刀；刀盘采用最大开口率，确保渣土流入土舱；盾构安装主动铰接，以应对曲线段掘进。
工程中直径8.93m土压平衡盾构
2010年掘进开始后，为适应地层特性，施工方对设备做出了进一步改进：
■ 应对高磨耗地层中频繁的换刀，盾构机的双人人行闸进行了抗高压改造；
■ 应对高压地下水，盾构机装设耐高压设备；
■ 应对硬岩带来的磨损，盾构螺旋机增加硬质贴面；
■ 为清除漂石，盾构上的手动闸门被液压漂石收集闸替代；
■ 盾构机添加高压膨润土注射系统，以便进行地层加固。
第五标段
第五标段盾构在2016年9月取得了中继井内的贯通
隧道工程中的第5标段是工程中的“难中之难”，为一条7km的隧道，位于含磨蚀性玄武岩与粘土的复合地层，水压高达6bar。
盾构机于2014年8月在深达150m的工作井内始发，在掘进近250m后遭遇黏土层：
■ 由于土质粘稠、含水量低，盾构难以顺利排土，渣土从垂直输送机上掉落并堆积在竖井底部，堵塞排土槽，施工方不得不多次停机进行清理。
■ 同时，粘土堵塞刀盘，施工方在膨润土中注入了更多添加剂以缓解，并防止刀具过快磨损。
穿越粘土层后，盾构机又来到了带有高水压的硬质粘土，粉砂和漂石层；随后又遭遇了高水流量（200l / s）的玄武岩层。
■ 地层中的硬岩碎块与漂石加剧了刀具磨损，为此施工方加强了刀具监测，并重新规划了换刀计划；
■ 地下水位达到峰值时，施工方在20天内进行了多次进舱换刀。
随后的1km内，地层条件得到适当改善，但地层中各种尺寸的硬岩碎片，砂砾、硫化物、熔岩沉积物、流砂与高地下水都加剧了TBM掘进的不确定性。截止2018年5月，隧道掘进剩余约1km，目前盾构机位于地下水位较高的硬岩层中掘进，并且创造了12小时内掘进30m的记录。
若最终能够顺利完工，该工程或可成为复合地层中建造城市排蓄管道的典型案例，将为国内外在建工程提供经验与教训，并给未来的城市建设与规划带来更多的思考与启示。