城市明挖隧道工程對地下水環(huán)境的影響

荊 文 賈尚上

（中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

近年來，城市建筑工程的深度不斷加深。地下工程結(jié)構(gòu)位于地質(zhì)巖體中，開展有關(guān)建設(shè)活動不可避免與地下水的環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生相互作用。一方面，地下水的條件會對整個工程施工方案、管理情況造成直接性影響；另一方面，隧道工程在建設(shè)過程中會對地下水的徑流情況和水系統(tǒng)的平衡性造成影響。因此，在施工過程中應(yīng)高度重視兩者之間的關(guān)系，并及時采取有效方法予以處理和解決。

1 工程概況

本次研究以成綿樂鐵路客運專線機場路隧道進(jìn)行案例分析。該隧道從成都南站出站，緊沿機場高速公路左側(cè)行進(jìn)，分別下穿西環(huán)鐵路聯(lián)絡(luò)線橋、三環(huán)路藍(lán)天立交橋、成雅高速立交橋、機場高速、繞城高速等，終于成都市武侯區(qū)文昌路附近。隧道全長6 590m，包括長5 500m的機場路隧道和190m的隧道U形槽及路基。地面高程為482～493m，隧道地形平坦、開闊。

2 隧道建設(shè)對地下水環(huán)境影響分析

2.1 施工期對城市水環(huán)境的影響

隧道工程在施工過程中需要保障達(dá)到無水條件，從而嚴(yán)重影響了整個地下滲水情況，對施工周圍也造成了一定影響，造成地下水位不斷滲入兩側(cè)的降水井中?；诩蛥R水作用，地下水在滲流作用后可采用機械方式使地下水自由排除。施工將使地下水發(fā)生變化，出現(xiàn)漏斗形式，嚴(yán)重減少了地下水的水量，導(dǎo)致地下的巖土體應(yīng)力在此作用下發(fā)生了一定改變。

另外，施工降水也會對地下水運動造成一定影響，地下水的徑流方向會隨之發(fā)生一定程度變化，根據(jù)地質(zhì)分層移動轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛩淼婪较蛞苿?，整個水流走向也呈梯度向下。在這個過程中，如果工程周圍地表上有雜物和污染物，地表水受到污染后會直接滲入地層，增加了地表水的污染。即便是為了更好地提高隧道周圍土體的防滲能力，避免地下水對基坑的安全造成威脅，對局部的樁間土釘墻采用化學(xué)漿液注漿的方式來提升土體力學(xué)的指標(biāo)，也無法保障不會對地下水的環(huán)境造成污染。

通過施工前對施工現(xiàn)場的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，施工周邊的建筑物以及地基會因地下水位下降而發(fā)生沉降變形，通過全面監(jiān)測整個工程施工過程發(fā)現(xiàn)，以上所產(chǎn)生的問題都處在一個可控范圍之內(nèi)，不會對整個工程的安全性和穩(wěn)定性造成威脅。施工結(jié)束后，地下水位會慢慢恢復(fù)，逐漸消失。

2.2 隧道工程施工完成后地下水環(huán)境恢復(fù)期

我國早期開展隧道工程設(shè)計防排水時，都是全面貫徹“防排結(jié)合，以排為主”的綜合治理原則。以排為主的設(shè)計雖然可以適當(dāng)降低襯砌對承受水的壓力，但會嚴(yán)重影響城市的地下水，導(dǎo)致水位下降，發(fā)生地表水枯竭。

隨著環(huán)保理念的不斷深入，施工中環(huán)保問題引起了社會各界人士的關(guān)注和重視，在此背景下，提出了一個新型化的治理原則——“以堵為主、防排結(jié)合”。

隧道施工過程中，總抽水量會與地下水的恢復(fù)時間有直接聯(lián)系，施工總抽水量與滲透系數(shù)、抽水時間也有直接關(guān)系。為了更好地降低施工對地下水造成的影響，要加強宣傳教育，提高施工人員的施工技術(shù)，做好施工前的準(zhǔn)備工作，盡量避開在雨季施工，在保障工程質(zhì)量的前提下，縮短施工工期，降低施工的總抽水量。同時，在隧道施工過程中采取“以堵為主”的施工措施，以此更好地促進(jìn)地下水的恢復(fù)。

2.3 運營期隧道結(jié)構(gòu)與地下水環(huán)境的相互影響

2.3.1 地下水環(huán)境對隧道運營的影響

運營過程中，地下水環(huán)境會對隧道造成一定程度的影響，主要表現(xiàn)為隧道襯砌滲漏水。隧道襯砌滲漏水會加快混凝土的風(fēng)化和侵蝕速度，加上滲漏水會增加隧道內(nèi)部空氣的濕度，導(dǎo)致隧道內(nèi)相關(guān)設(shè)施設(shè)備都受到嚴(yán)重影響，極大地降低了設(shè)施設(shè)備的質(zhì)量，縮短設(shè)備的使用壽命。

同時，隧道出現(xiàn)漏水還會導(dǎo)致道床基底翻漿，存在嚴(yán)重的冒泥現(xiàn)象，發(fā)生軌道結(jié)構(gòu)變形，不符合實際施工的安全標(biāo)準(zhǔn)，也會大大降低乘客的舒適度，久而久之，就會構(gòu)成安全隱患，增加了開車司機的風(fēng)險系數(shù)。

總之，隧道滲漏水會對多方面造成嚴(yán)重影響，在較為嚴(yán)重的情況下會誘發(fā)各種風(fēng)險事故。因此，要根據(jù)運營過程中隧道襯砌的具體情況，嚴(yán)格制定操作標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制滲漏的水量，對運營過程中存在漏水較大的隧道，需要采取有效方法進(jìn)行處理。通常情況下，采用化學(xué)注漿補救措施，將隧道周邊土體孔隙的系數(shù)通過降低至安全標(biāo)準(zhǔn)值來改善整個土力學(xué)的性能，進(jìn)而降低隧道的滲漏水量。但化學(xué)注漿補救措施在應(yīng)用過程中會對地下水造成污染，所以，在處理過程中要結(jié)合實際情況合理使用，降低風(fēng)險系數(shù)。

2.3.2 隧道結(jié)構(gòu)對地下水環(huán)境的影響

建成的隧道就是在地下的含水層設(shè)置一堵墻，主要用來阻隔隧道兩側(cè)底層之間的地下水，使兩側(cè)地下水無法相互補給、相互徑流，降低地下水的水平移動力。對隧道迎水面的地下水，隧道結(jié)構(gòu)具有“堵截”效果，其地下水的水位也會隨之不斷升高；反之，背水面的地下水水位呈逐漸下降趨勢，在很大程度上緩解了地下水出現(xiàn)循環(huán)代謝的影響，潛水污染的稀釋能力也會隨之逐漸下降，久之，會增加地下水的污染、降低水位，甚至還會導(dǎo)致地表水枯竭，極大地破壞地下水原有的循環(huán)狀態(tài)，在很大程度上失去其原有平衡性。在相關(guān)條件不發(fā)生變化的情況下，隧道在運營過程中會受到列車振動的影響，尤其是周圍地質(zhì)為砂層、砂卵石的土體，其影響程度會更明顯，隧道地段的實際滲透參數(shù)與原地層相比明顯降低，對地下水徑流情況造成嚴(yán)重影響。

3 降低城市明挖隧道工程對地下水環(huán)境產(chǎn)生影響的有效措施

為了充分保證明挖隧道工程的安全，最大化降低對地下水環(huán)境產(chǎn)生的不良影響，提出以下建議及措施：一是在進(jìn)行城市明挖隧道工程前，需要充分進(jìn)行地質(zhì)調(diào)研工作，評估對地下水環(huán)境影響程度。同時，調(diào)研該明挖隧道施工范圍內(nèi)有無污染地表水源，并采取措施將污染源控制到最小。二是選擇合理施工時間，盡可能避開雨期，同時加快施工進(jìn)度，最大化縮短施工工期。三是施工過程中提高地下水水位下降影響周邊建筑群及管線的關(guān)注度，充分保證地下水環(huán)境再次平衡前及平衡后不會對其他建筑群或管線造成不良影響。四是在不對地下水源環(huán)境產(chǎn)生影響的前提下，盡可能提高明挖隧道的防滲透能力，充分保證明挖隧道的安全。

4 結(jié)語

綜上所述，隧道工程施工會對地下水造成嚴(yán)重影響，導(dǎo)致水位降低，最終發(fā)生地表水枯竭，嚴(yán)重威脅整個工程的安全性。為了進(jìn)一步提高隧道工程質(zhì)量，施工人員一定要明確施工現(xiàn)場的具體條件，根據(jù)施工現(xiàn)狀，制定完善的施工安全條例，加大對施工環(huán)節(jié)技術(shù)要點的把控和分析，仔細(xì)調(diào)查地表污染水的范圍，做好相應(yīng)的水處理，避開降水天氣，選擇合適的時間施工，加大施工質(zhì)量的監(jiān)督與管理力度，提高我國隧道工程施工整體質(zhì)量。