城市明挖隧道工程对地下水环境的影响

荆 文 贾尚上

（中国建筑第七工程局有限公司，河南 郑州 450000）

近年来，城市建筑工程的深度不断加深。地下工程结构位于地质岩体中，开展有关建设活动不可避免与地下水的环境系统产生相互作用。一方面，地下水的条件会对整个工程施工方案、管理情况造成直接性影响；另一方面，隧道工程在建设过程中会对地下水的径流情况和水系统的平衡性造成影响。因此，在施工过程中应高度重视两者之间的关系，并及时采取有效方法予以处理和解决。

1 工程概况

本次研究以成绵乐铁路客运专线机场路隧道进行案例分析。该隧道从成都南站出站，紧沿机场高速公路左侧行进，分别下穿西环铁路联络线桥、三环路蓝天立交桥、成雅高速立交桥、机场高速、绕城高速等，终于成都市武侯区文昌路附近。隧道全长6 590m，包括长5 500m的机场路隧道和190m的隧道U形槽及路基。地面高程为482～493m，隧道地形平坦、开阔。

2 隧道建设对地下水环境影响分析

2.1 施工期对城市水环境的影响

隧道工程在施工过程中需要保障达到无水条件，从而严重影响了整个地下渗水情况，对施工周围也造成了一定影响，造成地下水位不断渗入两侧的降水井中。基于集水和汇水作用，地下水在渗流作用后可采用机械方式使地下水自由排除。施工将使地下水发生变化，出现漏斗形式，严重减少了地下水的水量，导致地下的岩土体应力在此作用下发生了一定改变。

另外，施工降水也会对地下水运动造成一定影响，地下水的径流方向会随之发生一定程度变化，根据地质分层移动转变为向隧道方向移动，整个水流走向也呈梯度向下。在这个过程中，如果工程周围地表上有杂物和污染物，地表水受到污染后会直接渗入地层，增加了地表水的污染。即便是为了更好地提高隧道周围土体的防渗能力，避免地下水对基坑的安全造成威胁，对局部的桩间土钉墙采用化学浆液注浆的方式来提升土体力学的指标，也无法保障不会对地下水的环境造成污染。

通过施工前对施工现场的调查发现，施工周边的建筑物以及地基会因地下水位下降而发生沉降变形，通过全面监测整个工程施工过程发现，以上所产生的问题都处在一个可控范围之内，不会对整个工程的安全性和稳定性造成威胁。施工结束后，地下水位会慢慢恢复，逐渐消失。

2.2 隧道工程施工完成后地下水环境恢复期

我国早期开展隧道工程设计防排水时，都是全面贯彻“防排结合，以排为主”的综合治理原则。以排为主的设计虽然可以适当降低衬砌对承受水的压力，但会严重影响城市的地下水，导致水位下降，发生地表水枯竭。

随着环保理念的不断深入，施工中环保问题引起了社会各界人士的关注和重视，在此背景下，提出了一个新型化的治理原则——“以堵为主、防排结合”。

隧道施工过程中，总抽水量会与地下水的恢复时间有直接联系，施工总抽水量与渗透系数、抽水时间也有直接关系。为了更好地降低施工对地下水造成的影响，要加强宣传教育，提高施工人员的施工技术，做好施工前的准备工作，尽量避开在雨季施工，在保障工程质量的前提下，缩短施工工期，降低施工的总抽水量。同时，在隧道施工过程中采取“以堵为主”的施工措施，以此更好地促进地下水的恢复。

2.3 运营期隧道结构与地下水环境的相互影响

2.3.1 地下水环境对隧道运营的影响

运营过程中，地下水环境会对隧道造成一定程度的影响，主要表现为隧道衬砌渗漏水。隧道衬砌渗漏水会加快混凝土的风化和侵蚀速度，加上渗漏水会增加隧道内部空气的湿度，导致隧道内相关设施设备都受到严重影响，极大地降低了设施设备的质量，缩短设备的使用寿命。

同时，隧道出现漏水还会导致道床基底翻浆，存在严重的冒泥现象，发生轨道结构变形，不符合实际施工的安全标准，也会大大降低乘客的舒适度，久而久之，就会构成安全隐患，增加了开车司机的风险系数。

总之，隧道渗漏水会对多方面造成严重影响，在较为严重的情况下会诱发各种风险事故。因此，要根据运营过程中隧道衬砌的具体情况，严格制定操作标准，严格控制渗漏的水量，对运营过程中存在漏水较大的隧道，需要采取有效方法进行处理。通常情况下，采用化学注浆补救措施，将隧道周边土体孔隙的系数通过降低至安全标准值来改善整个土力学的性能，进而降低隧道的渗漏水量。但化学注浆补救措施在应用过程中会对地下水造成污染，所以，在处理过程中要结合实际情况合理使用，降低风险系数。

2.3.2 隧道结构对地下水环境的影响

建成的隧道就是在地下的含水层设置一堵墙，主要用来阻隔隧道两侧底层之间的地下水，使两侧地下水无法相互补给、相互径流，降低地下水的水平移动力。对隧道迎水面的地下水，隧道结构具有“堵截”效果，其地下水的水位也会随之不断升高；反之，背水面的地下水水位呈逐渐下降趋势，在很大程度上缓解了地下水出现循环代谢的影响，潜水污染的稀释能力也会随之逐渐下降，久之，会增加地下水的污染、降低水位，甚至还会导致地表水枯竭，极大地破坏地下水原有的循环状态，在很大程度上失去其原有平衡性。在相关条件不发生变化的情况下，隧道在运营过程中会受到列车振动的影响，尤其是周围地质为砂层、砂卵石的土体，其影响程度会更明显，隧道地段的实际渗透参数与原地层相比明显降低，对地下水径流情况造成严重影响。

3 降低城市明挖隧道工程对地下水环境产生影响的有效措施

为了充分保证明挖隧道工程的安全，最大化降低对地下水环境产生的不良影响，提出以下建议及措施：一是在进行城市明挖隧道工程前，需要充分进行地质调研工作，评估对地下水环境影响程度。同时，调研该明挖隧道施工范围内有无污染地表水源，并采取措施将污染源控制到最小。二是选择合理施工时间，尽可能避开雨期，同时加快施工进度，最大化缩短施工工期。三是施工过程中提高地下水水位下降影响周边建筑群及管线的关注度，充分保证地下水环境再次平衡前及平衡后不会对其他建筑群或管线造成不良影响。四是在不对地下水源环境产生影响的前提下，尽可能提高明挖隧道的防渗透能力，充分保证明挖隧道的安全。

4 结语

综上所述，隧道工程施工会对地下水造成严重影响，导致水位降低，最终发生地表水枯竭，严重威胁整个工程的安全性。为了进一步提高隧道工程质量，施工人员一定要明确施工现场的具体条件，根据施工现状，制定完善的施工安全条例，加大对施工环节技术要点的把控和分析，仔细调查地表污染水的范围，做好相应的水处理，避开降水天气，选择合适的时间施工，加大施工质量的监督与管理力度，提高我国隧道工程施工整体质量。