隧道工程水處理環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)分析

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摘要：本文首先分析了隧道排水引起的水文地質(zhì)變化，介紹了隧道工程水文地質(zhì)及生態(tài)環(huán)境影響的范圍。在探討隧道建設(shè)對(duì)地下水環(huán)境影響的基礎(chǔ)上，研究了環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)的系統(tǒng)防治。

關(guān)鍵詞：隧道工程；地下水處理；水文地質(zhì)環(huán)境

隧道工程地下水處理一直都是困擾工程建設(shè)的技術(shù)難題，不當(dāng)?shù)乃幚矸绞讲粌H影響到隧道工程的正常使用，而且還會(huì)對(duì)隧道工程的施工安全以及隧道建成后的結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生重要的影響。在實(shí)際施工時(shí)，往往只考慮到施工成本及隧道自身結(jié)構(gòu)安全性，使得在處理隧道地下水時(shí)主要采取排的方式。這樣，對(duì)于雨水補(bǔ)給比較充足的南方地區(qū)來(lái)說(shuō)，短期內(nèi)這種處理地下水的方式不會(huì)引起很嚴(yán)重的環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)，但是對(duì)于水資源相對(duì)比較匱乏的西北地區(qū)來(lái)說(shuō)，很容易出現(xiàn)因疏干排水導(dǎo)致地下水下降、枯竭或地面塌陷等嚴(yán)重的環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)，同時(shí)也影響到隧道工程整個(gè)施工安全與使用效果。由此可見(jiàn)，如何經(jīng)濟(jì)、合理地處理好地下水問(wèn)題，關(guān)系到隧道工程的成敗。本文結(jié)合生態(tài)環(huán)境保護(hù)需要，就隧道地下水處理方式進(jìn)行研究分析。

一、隧道排水引起的水文地質(zhì)變化

（一）隧道排水引起的水文變化

隧道開(kāi)挖成型后，在集水和匯水作用下，地下水不斷涌入隧道中，地下水動(dòng)力場(chǎng)因此發(fā)生改變，地下水運(yùn)動(dòng)通道隨之轉(zhuǎn)移，形成新的勢(shì)匯。長(zhǎng)此以往，整個(gè)隧址區(qū)的地下水系統(tǒng)發(fā)育形成新的地下水轉(zhuǎn)移通道，隧道開(kāi)始大量排出地下水，從而形成一個(gè)降位漏斗。漏斗不斷擴(kuò)展，疏干其影響范圍內(nèi)的地面水源，引起地下水與地表水徑流發(fā)生改變，直接造成隧址區(qū)地表泉水流量減少甚至溶泉消失，井水水位下降、水量減少甚至干涸，最終影響當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民的生活。

（二）隧道排水引起的地質(zhì)變化

隧道開(kāi)挖成型后，隧道內(nèi)長(zhǎng)期排水會(huì)引起隧址區(qū)地下水滲流場(chǎng)變化，造成地下水位下降，飽和巖土層中的孔隙水壓力下降，圍巖承受的有效應(yīng)力增大。其次，由于地下水動(dòng)力場(chǎng)的改變，地下水流方向改變?yōu)橄蛩淼乐行牧鲃?dòng)，其方向是向下的，地下水滲流力增大了豎直向下的應(yīng)力，造成總應(yīng)力增大。在上述兩項(xiàng)應(yīng)力增大的影響下，圍巖會(huì)發(fā)生新的沉降，導(dǎo)致隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)承受的壓力進(jìn)一步增大，直到巖體應(yīng)力達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡，進(jìn)而導(dǎo)致隧道工程維護(hù)成本增加。

二、隧道排水的影響范圍

隧道排水影響的范圍與水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度以及隧道埋深和長(zhǎng)度有關(guān)。隧道成型后的排水效應(yīng)與大口徑井抽水類似，將在洞頂含水層中形成疏干漏斗，其引用半徑R0=R+B/2。隧道排水引發(fā)的洞頂環(huán)境災(zāi)害主要發(fā)生在疏干漏斗的范圍內(nèi)。由于隧道長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于寬度，加之洞口段含水量的厚度往往變小，因此洞頂疏干漏斗與井點(diǎn)降落漏斗的形態(tài)還有區(qū)別，其空間形狀不是倒圓錐體而是倒橢圓錐體，其地面范圍不呈圓形而近似于橢圓形。根據(jù)我國(guó)若干隧道因開(kāi)挖改變地下水環(huán)境、并影響地表生態(tài)環(huán)境的實(shí)例，隧道兩側(cè)的影響寬度為200～2000m或更大。

三、環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)的系統(tǒng)防治分析

（一）開(kāi)展有效的地質(zhì)勘察及環(huán)境評(píng)估

隧道地質(zhì)勘察和環(huán)境影響評(píng)估的范圍以隧道兩側(cè)各1000～3000m為宜。通過(guò)詳細(xì)的勘察及環(huán)境調(diào)查為設(shè)計(jì)施工提供相關(guān)的參數(shù)和指標(biāo)，確定合理的開(kāi)挖和支護(hù)方案。如果所提供的數(shù)據(jù)不詳細(xì)，勢(shì)必給支護(hù)工作留下隱患。主要做好隧址影響區(qū)域內(nèi)以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：隧址位置、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象等；地下水類型、埋藏條件、侵蝕性及土層的凍結(jié)深度等；地表水體的長(zhǎng)度、面積、容量、水位及其重要性分類；農(nóng)田、林業(yè)用地的類型、面積；人口密度；建筑物和構(gòu)筑物的數(shù)量、類型和分布，特別注意有無(wú)重點(diǎn)保護(hù)文物、景點(diǎn)；其它，如棄碴堆放場(chǎng)地的地形和水文條件、水土流失狀況、不良地質(zhì)現(xiàn)象等。

（二）采用合理的防排水措施

在雨水補(bǔ)給比較充足、且隧道排水影響相對(duì)較小區(qū)域內(nèi)修建隧道工程時(shí)，考慮到施工成本問(wèn)題，對(duì)地下水的處理仍可以采取“以排為主”的施工理念?！耙耘艦橹鳌笔菑氖杷⑿顾?，在隧道初期支護(hù)后、二次襯砌前埋設(shè)引水管或環(huán)向透水盲管的方式將地下水通過(guò)隧道排水系統(tǒng)引至隧道外。特別注意的是，在初期支護(hù)內(nèi)埋設(shè)引水管和在防水板外環(huán)向布設(shè)透水盲管時(shí)必須采用土工布進(jìn)行包裹，防止圍巖內(nèi)充填物流失堵塞排水徑路，造成整個(gè)隧道的排水系統(tǒng)癱瘓，也可能造成隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的壓力不斷增加，產(chǎn)生重大安全隱患。

在水資源相對(duì)匱乏或隧道排水影響較大區(qū)域修建隧道工程時(shí)，為了防止因隧道疏排水而造成的地下水資源大量流失，保護(hù)地下水資源，緩解不良環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)，隧道施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)隧道圍巖含水層中地下水動(dòng)力條件變化的研究，切實(shí)貫徹“以堵為主”的施工理念?！耙远聻橹鳌笔菑膰鷰r、結(jié)構(gòu)和防水層入手，結(jié)合隧道周邊結(jié)構(gòu)封堵注漿，體現(xiàn)以防為主的全包式防水。這種防水形式要求隧道防水結(jié)構(gòu)應(yīng)為一個(gè)封閉的防水層，不設(shè)泄水孔及環(huán)向透水盲管，完全把水擋在隧道之外。此類地下水處理方式整體上不會(huì)改變地下水的原始狀態(tài)，既有利于隧道本身的施工和運(yùn)營(yíng)，又有利于減輕地下水資源無(wú)謂流失破壞生態(tài)環(huán)境。

四、總結(jié)

隧道工程地下水的處理作為一個(gè)影響隧道工程施工質(zhì)量與安全的重要方面，采取不恰當(dāng)?shù)牡叵滤幚矸绞街粫?huì)引起許多不良環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)，不僅影響到施工安全，而且也無(wú)法保證工程的施工質(zhì)量。因此在今后進(jìn)行隧道工程施工的時(shí)候，必須要嚴(yán)格做好地下水處理工作，結(jié)合施工的實(shí)際情況，采取科學(xué)合理的方法來(lái)對(duì)地下水進(jìn)行處理，確保隧道工程質(zhì)量安全促進(jìn)隧道工程的又好又快建設(shè)。

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