城市明挖隧道工程對地下水環境的影響

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。地下工程結構位于地質巖體中，開展有關建設活動不可避免與地下水的環境系統產生相互作用。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，隧道工程在建設過程中會對地下水的徑流情況和水系統的平衡性造成影響。因此，在施工過程中應高度重視兩者之間的關系，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行進，分別下穿西環鐵路聯絡線橋、三環路藍天立交橋、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 隧道建設對地下水環境影響分析

2.1 施工期對城市水環境的影響

隧道工程在施工過程中需要保障達到無水條件，從而嚴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的降水井中。基于集水和匯水作用，地下水在滲流作用后可采用機械方式使地下水自由排除。施工將使地下水發生變化，出現漏斗形式，嚴重減少了地下水的水量，導致地下的巖土體應力在此作用下發生了一定改變。

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生一定程度變化，根據地質分層移動轉變為向隧道方向移動，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漿液注漿的方式來提升土體力學的指標，也無法保障不會對地下水的環境造成污染。

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

2.2 隧道工程施工完成后地下水環境恢復期

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

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

隧道施工過程中，總抽水量會與地下水的恢復時間有直接聯系，施工總抽水量與滲透系數、抽水時間也有直接關系。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，做好施工前的準備工作，盡量避開在雨季施工，在保障工程質量的前提下，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，以此更好地促進地下水的恢復。

2.3 運營期隧道結構與地下水環境的相互影響

2.3.1 地下水環境對隧道運營的影響

運營過程中，地下水環境會對隧道造成一定程度的影響，主要表現為隧道襯砌滲漏水。隧道襯砌滲漏水會加快混凝土的風化和侵蝕速度，加上滲漏水會增加隧道內部空氣的濕度，導致隧道內相關設施設備都受到嚴重影響，極大地降低了設施設備的質量，縮短設備的使用壽命。

同時，隧道出現漏水還會導致道床基底翻漿，存在嚴重的冒泥現象，發生軌道結構變形，不符合實際施工的安全標準，也會大大降低乘客的舒適度，久而久之，就會構成安全隱患，增加了開車司機的風險系數。

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

2.3.2 隧道結構對地下水環境的影響

建成的隧道就是在地下的含水層設置一堵墻，主要用來阻隔隧道兩側底層之間的地下水，使兩側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，隧道結構具有“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循環代謝的影響，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，甚至還會導致地表水枯竭，極大地破壞地下水原有的循環狀態，在很大程度上失去其原有平衡性。在相關條件不發生變化的情況下，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與原地層相比明顯降低，對地下水徑流情況造成嚴重影響。

3 降低城市明挖隧道工程對地下水環境產生影響的有效措施

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境產生的不良影響，提出以下建議及措施：一是在進行城市明挖隧道工程前，需要充分進行地質調研工作，評估對地下水環境影響程度。同時，調研該明挖隧道施工范圍內有無污染地表水源，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注度，充分保證地下水環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境產生影響的前提下，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 結語

綜上所述，隧道工程施工會對地下水造成嚴重影響，導致水位降低，最終發生地表水枯竭，嚴重威脅整個工程的安全性。為了進一步提高隧道工程質量，施工人員一定要明確施工現場的具體條件，根據施工現狀，制定完善的施工安全條例，加大對施工環節技術要點的把控和分析，仔細調查地表污染水的范圍，做好相應的水處理，避開降水天氣，選擇合適的時間施工，加大施工質量的監督與管理力度，提高我國隧道工程施工整體質量。