工程背景

奥克兰是新西兰最大的城市，拥有160万人口。奥克兰现有的城市污水管网建于20世纪初期，并于50至60年代进行了扩建。进入21世纪，老旧污水管网已经无法满足现代城市的排水要求，在雨季频繁出现污水溢流，极大影响河流与港口水质。

有鉴于此，奥克兰当局于上世纪90年开始引入城市CSO深排隧道的概念，并于2005-2008年规划了新中央污水截流隧道工程，旨在：

■ 收集城区关键位置的污水溢流，保障城市污水处理与排放；

■ 为脆弱的老旧排水设施提供冗余；

■ 增加城市整体的污水排放容量，以满足奥克兰市内与周边区域的排污需求。

2011年设计方案出炉，是在奥克兰的Manukau港下方建设一条深排隧道，连接Mangere污水处理厂，将溢流污水处理后排放，这便是奥克兰新中央污水截流隧道。

工程概况

作为新西兰最大的污水处理工程，工程整体耗资8.53亿美元，于2020年开工建设，预计于2025年完工。工程中包含全长14.6km，内径4.5m，采用盾构掘进的污水隧道，深度在20m至110m之间，将把污水运送至处理能力为7.2m³/s的泵站。

除了主隧道外，工程中还包括长1.1km、内径2.4m与长3.3km、内径2.1m的次级管道，采用顶管施工；工程中设16个跌水井，大多为阶梯式，将污水从浅层管网排放至深层隧道内，并与现有污水管网相连，通过闸门限流。在工程下游，隧道在泵站位置的深度约为32m。

工程地质

主隧道穿越的地层包括砂岩和粉砂岩、泥岩的交替沉积层，单层厚度不到1m，整体较脆弱；地层中夹杂部分火山碎屑砾岩，硬度更高，因此岩体渗透率也更高。

此外，隧道的Mangere始发井附近有部分致密砂层与软质粉砂、粘土及浮石沉积物。

始发竖井

主隧道的盾构始发井位于Mangere泵站，整体为两个竖井相交的结构，采用地下连续墙形式建设，深度为50m。大小两个圆形竖井的直径分别为28m与14m，采用Bauer BC-35双轮铣施工，竖井内的现浇混凝土二衬厚度为1m。地下连续墙的墙幅深入竖井底板下的岩层中至少6m，以阻断Kaawa砂岩地层中的地下水。

竖井开挖过程中，在40m深度时遭遇了大量地下水，涌水现象一直持续到竖井底板深度，这与下方岩层的裂隙有关。有鉴于此，施工方安装了降水系统，对井内进行疏干后施工竖井底板。盾构机始发时，竖井的二衬已完成75%。

TBM掘进

全长14.6km的主隧道使用土压平衡盾构掘进，预制混凝土管片衬砌，具体要求包括：

■ TBM 的最大工作压力需达到9bar，以满足沿线深覆土区域最高8.7bar的静水压；

■ 为满足最大压力，TBM需要两个螺旋机，或在单个螺旋机上添加辅助装置；螺旋机出渣需配备双出渣门；

■ 气闸最大工作压力需达到 5bar，便于高压进舱换刀。

海瑞克于2020年11月交付了一台直径5.45m的土压平衡盾构。施工方预测，正常的开挖面压力不会超过4bar，因此选择采用容积泵替代了双螺旋机方案：螺旋机可承受5bar压力，但在高达9bar的压力下依然能在容积泵的帮助下低速出渣。但在这种情况下，需要对盾构主轴承加压，同时启动推力系统的备用高压液压回路，提供高达48,000kN的应急推力。

盾构机于Mangere泵站始发后向北掘进，掘进过半后将安装一道隔墙，以便在北部隧道继续掘进的同时，南部隧道与本站率先投入运营。由于竖井内空间有限，盾构机在井内采用了移动式反力架方案始发。

衬砌与管片

主隧道采用单层衬砌，在内壁表面添加了最小厚度3mm的高聚乙烯薄膜防蚀层，提供50年的耐腐蚀性能。防蚀层在管片预制时直接粘贴在管片内壁，在隧道开挖完成后在管片接头处进行焊接，并在隧道顶部安装了地下水卸压装置。

施工方为隧道管片设计了4种不同的增强材质，其中一种仅采用钢纤维混凝土，剩余3种则根据地质，在钢纤维混凝土中添加了不同含量的传统钢筋；管片在浇筑时安装了锚固式密封垫。

为了避免对管片防蚀层造成损害，带有防蚀层的管片都采用了导杆与销钉连接，拼装过程中也采用了标准的机械抓取代替真空吸盘。管片完成拼装后，利用双液浆进行盾尾注浆。