隧洞施工地下水环境保护措施探讨

摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。高铁、公路、桥梁、港口、机场等基础设施建设得到了快速推进，报告明确提出了建设“交通强国”的号召和要求，这意味着我国的交通建设开启了新的征程。在公路、铁路建设过程中，为了缩短行车里程、更好地保护生态环境，一般在山岭路段和丘陵路段都会采用隧道方案。然而，隧道施工过程中，隧洞开挖往往会破坏地下水环境，如果不妥善处理就会造成地下水浪费流失以及涌水现象，对隧洞施工带来极大危害。本文就隧洞施工地下水环境保护措施展开探讨。 关键词：隧洞；地下水环境；保护

引言

隧洞工程施工中一项较难的技术就是其对工程位置地下水环境的影响评价，但对地下水环境的影响评价又是必须进行的，其要求施工企业必须掌握地下水位变化情况和水源流失量情况，其是评价工程对水环境影响的重要依据，在此基础上结合计算机技术才能分析地下水环境随着工程施工和运营的变化情况。从而能够探究影响水环境变化的因素，如施工方法、混凝土的抗渗透能力、注浆的加固范围、加固深度等，并以此分析保护地下水环境的方法。 1隧洞施工对地下水的影响表现

（1）对水质的影响。隧洞开挖后一般为了更好地排水会在沿线分散设置施工支洞，同时还要设置弃渣场，避免施工排水随意排放。然而，施工支洞在施工过程中也会产生污染物，这些污染物会和涌水一起排入洼地、落水洞等地下水体，对地下水造成污染。因此，隧洞施工排水不当，会对地表水和地下水带来污染。地表水方面，水面悬浮物增多、水质浑浊、PH值变化等是比较明显的影响。地下水方面，砂石料加工污水、注浆废水、机械保养的含油废水、生活废水等向支洞附近排放，对地下水水质带来了污染。尤其是隧洞施工采用化学灌浆方法，对护壁和堵漏均具有一定毒性的化学注浆材料，这对地下水水质的危害较大；此外，隧洞施工后的弃渣场经受日晒和雨淋，废渣中的炸药残余、油液残余等也成了地下水的污染源，造成次生污染。（2）对水量的影响。隧洞施工过程中，隧洞的开挖会形成新的排泄通道，如果破坏到地下水泉点，会导致泉点干涸不再出水，地表水减流以及地下水水位下降。泉点流量减小，漏失的水量进入隧洞会形成涌水灾害，影响正常的施工作业。同时，泉点流量减小，使得周边的水源补给受到威胁。新的排泄通道会改变渗流场，加之隧洞往往会破坏隔水层，使得径流区和排泄区不具备性。隧道涌水一般发生在地下水补给比较丰富或者径流比较快速的垂直渗流带和水平径流带内，地下水位、地面汇水条件、地质构造、地层岩性、岩溶发育程度等是影响涌水量的主要因素。涌水现象的发生，主要是因为隧洞施工时地表水会沿着岩溶管道渗透到隧道中，以及地下水通过岩溶通道、裂缝和间隙、暗河等管道进入隧道中。 2地下水对隧洞施工的影响 2.1孔隙水

在水工隧洞施工中，孔隙水一般赋存于第四系松散堆积物中，埋藏较浅，动态较稳定，水量贫乏，对洞身段围岩稳定基本无影响，仅对隧洞进出口段有影响，在进出口开挖过程中就可以直接抽排，处理措施相对简单。 2.2岩溶塌陷形成机理

岩溶塌陷发育形成大致可分为早、中、晚期三个阶段。（1）早期:正常水位状况下，地表覆土层与竖向岩溶洞隙充填的土体稳定性好。（2）中期:隧洞施工后有两种致塌因素，第一个因素是施工中放炮产生剧烈动波、地下震动气压和液压的传布和冲击，破坏性大，最大可能是导致深部岩溶管道与浅部岩溶管道联通;第二个因素是大量的地下水排泄，致使地下水水位迅速下降，对浅部竖向岩溶管道中的土体进行潜蚀作用和真空吸蚀，地下水也同时不断带走洞隙下部土体，致使岩溶洞隙充填物下部形成空洞，土体在重力作用下，地表出现拉裂缝、下沉迹象。（3）晚期:不断的震动波和潜蚀作用使得岩溶洞隙(土洞)变大，而上部的土层逐渐变薄;土体就如同一个密闭盖层，当地下水不断下降，下部空洞形成真空负压，遇强降雨时，土体不断饱水自重增加和软化，土体力学强度降低，极易产生竖向下落，从而发生地面塌陷。3个阶段的演变是多种因素制约结果，其中竖向岩溶洞隙是岩溶塌陷发生的前提条件，较厚的覆土层是基础条件，人类工程活动、大气降水是外部条件，是加速塌陷发生的催化剂。 2.3裂隙水

（1）层状裂隙水。其具有显著的成层分布特征，主要分布于可溶岩与非可溶岩相间或以砂岩、砾岩为主的夹泥页岩地层中，砂砾岩中裂隙一般较发育，深度较深，裂隙充填物少，连通性好富水性强，属中等至强透水层；在可溶岩与非可溶岩相间地层中，可溶岩为含水层，非可溶岩为隔水层，一般在可溶岩与非可溶岩接触带位置，溶蚀裂隙较发育，呈层状排泄，各层间水力联系一般，地下水动态稳定。层状裂隙水主要影响水工隧洞洞身的开挖，易产生线状渗水、流水。在可溶岩与非可溶岩接触带位置容易产生突水涌泥，对围岩稳定及施工的影响极大。（2）构造裂隙水。主要展布于张性断裂带、节理裂隙密集带及地层接触带中，断裂带及节理密集带在坚硬的岩体中较为富水，而在软岩及软硬相间的岩体中富水性较弱，沿断裂带附近由于其阻水或透水性强，易形成地下水集中分布区。地层接触带位置往往因蚀变作用强烈，易形成地下水汇集带，故构造裂隙水常呈条带状展布，对隧洞施工的影响很大，同时由于构造裂隙及节理密集带具有显著的隐蔽性，很难摸清其分布规律及规模，构造裂隙水的分布及处理措施往往是施工中重点研究的水文地质问题。构造裂隙水主要影响水工隧洞洞身的开挖，易产生较大的突水涌泥现象，对施工的影响极大。 3治理原则

地表水与地下水通过岩溶管道、溶隙、裂缝等联通，地表水补给地下水，并维持相对平衡。隧洞排水使地表水流失、地下水位下降，防止地面塌陷的根本措施是以保持地下水平衡为目标，以“堵为主、限量排放”的原则，达到堵水有效、减少排放的目的，避免岩溶塌陷、地面陷落，保护施工影响区居民生产、生活安全。

4治理措施

4.1重视隧洞开挖前的勘探和准备工作

隧洞开挖难免都会导致涌水现象，只是区别在于不同地质条件下涌水量不一而已。在隧洞开挖前，为了尽量减少涌水对施工的影响，应提前做好对工程地质的勘探和考察工作，确定富水带位置，提前做好相应的准备工作和处置措施，例如深孔预注浆堵水措施、围岩加固止水措施等等。在施工时间的选择上，在不影响工期的情况下，尽可能选择在旱季施工，避开雨季，减少隧道涌水量。 4.2工程施工期的保护方法

在施工期间，保护地下水环境的主要方法有：一是在地质勘测选线过程中，

要尽量避免地位隧洞，尽量选择较高位置的隧洞，降低隧洞在水位中的埋深；二是在施工设计过程中，要在评价地下水环境的基础上，适当的进行加固，而且加固过程中尽量采用帷幕注浆的方法进行地层加固；三是在施工过程中，尽量降低开挖面的暴露时间，尤其是围岩层，要及时进行封闭。 4.3地下水控制方法

隧洞施工中，地下水的控制方法主要有压注阻水法、导水法和堵水法。压注法的原理就是向图层灌浆，强化土壤图层密实度，提高地层防水性。压注的具体方法，就是使用注浆设备把压注材料注入填料层中，沿层理或裂隙劈裂式注入，使受注层得到加固和填充，起到防水抗渗的作用。导水法即排水法，隧洞施工时遇到涌突水时，可以先采用导水法进行排水，在渗漏严重的地方安装导流管，把地下水引流到不影响施工作业的隧洞外。如果涌突水过大，短期内导水法无法有效控制地下水，可以同时采用堵水法施工。堵水法，其原理是控制地下渗漏水、改变水在地层中的渗透规律，把将排水沟渗透系数按照隔水层处理，便于隧洞施工顺利进行，堵水措施一般贯穿整个施工期。在隧洞施工实践中，地下水控制经常综合使用导水法、堵水法和压注阻水法。 结语

在工程前期设计阶段应充分做好地质勘察工作，选择合理的隧洞走向、路径，尽量避免不良地质条件，减少对沿线居民生活的影响及对环境的破坏，做到未雨绸缪，防范于未然。 参考文献:

[1]姜伏伟．岩溶塌陷发育机理模式研究［J］． 中国岩溶，2017.

[2］李刚. 高压喷射注浆防渗机理及其应用研究［J］. 黑龙江水利科技，2019.