简谈隧道施工对地下水的影响与保护措施

2021年9月15日国务院第149次常务会议通过了新版《地下水管理条例》，自2021年12月1日起施行。该条例对地下水资源的节约与保护、污染防治等提出了新要求。

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，隧道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资源大量流失和污染，对隧道施工带来极大危害。通过查阅资料，结合隧道施工现场调查，本文简要陈述隧道施工对地下水的影响、地下水控制方法和施工工艺，及地下水污染防治措施。

一、隧道施工对地下水的影响表现

隧道施工大量涌水会影响隧道施工难度和进度，对施工人员和施工机械带来影响，而且会影响到隧道结构稳定，对后期隧道运营产生不利影响。同时，会导致地下水位下降，地下水资源减少，并可能对地下水环境带来污染。具体来说，隧道施工对地下水的影响主要表现在水量和水质两个方面。

（一）对水量的影响

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。隧道施工涌水现象包括地下水通过岩溶通道、裂缝和间隙、暗河等管道进入隧道中，以及地表水沿着岩溶管道渗透到隧道中。隧道施工过程中，隧道的开挖会形成新的排泄通道，会导致地下水水位下降，还可能导致地下水泉点、地表水减流甚至干涸，严重时还可能造成周边的居民生活和野生动植物生活水源补给受到威胁。

（二）对水质的影响

隧道施工若采用化学灌浆，部分化学注浆材料对护壁和堵漏具有一定污染性、毒性，可能对地下水水质造成污染。此外，隧道内的注浆废水、机械含油废水、炸药残余，及隧道口附近施工生产生活区的生活污水、施工废水等污染物若排入洼地、落水洞等地表水也可能进一步流入地下污染地下水。同时，隧道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。

二、隧道施工中地下水的控制方法与施工工艺

为了降低隧道施工地下水流失量，尽可能减少施工对地下水的污染，应综合采用一些地下水控制方法。

（一）地下水控制方法

隧道施工中，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土层灌浆，强化土壤土层密实度，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，隧道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道外。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，便于隧道施工顺利进行，堵水措施一般贯穿整个施工期。在隧道施工实践中，地下水控制经常综合使用导水法、堵水法和压注阻水法。

（二）地下水控制施工工艺

（1）压注阻水施工工艺

压注法的注浆工艺，主要采用二重管无收缩A、B（C）双液注浆WSS 工法，对工程土体进行辐射注浆，范围为隧道工程结构外1.5m范围。通过双液注浆，改变工程土体物理特性，增加土体粘结性和防水性，确保工程施工质量和施工安全。施工材料选用环保材料，避免因材料自身而导致对地下水污染的问题，材料配比、注浆喷射等均可以结合隧道施工实际进行调整，因此WSS 工法注浆效果较好。注浆材料的凝结时间应可以调节，同时具备较高的防水性和强度（不容易被水溶解），注浆材料配比应严格按照要求完成。注浆参数包括孔径、孔深、孔间距、扩散半径、注浆压力、凝结时间等要素，设计注浆强度控制在在0.5MPa以上。注浆施工工艺流程包括确定孔位——钻机就位——钻进成孔——浆液配比——注浆等环节，并严格遵循相关质量标准。

（2）导水施工工艺

一些隧道工程的地下水流量、压力较大，如果仅采用简单的压注阻水法可能无法满足隧道施工要求，在开挖过程中会出现局部渗流甚至小面积的渗流。面对这样的地质条件，就要采取导水措施。因为一旦阻水措施不周全，小部分区域注浆不严或者遗漏，加之施工过程对土体的震动，渗流是难以避免的。针对局部渗流和小面积渗流的区域（位置），可以选择渗流集中的点处打入花管作为导流管。参考工程水文地质条件来实际设置导流管，避免对隧道开挖施工带来不利影响。导流管安置后及时进行一衬施工，施工完成后再对导流管导流出来的水进行收集和排出。

（3）堵水施工工艺

堵水法和导水法经常结合使用，目的就是为了在隧道施工过程中最大限度地保护地下水系统。堵水施工的工艺流程包括一衬支护和二衬施工，首先在一衬支护施工完工后，对隧道内存在渗水的局部进行封堵；然后在二衬浇筑施工完成后，对二衬与一衬拱顶间隙进行补浆封堵。一衬施工结束后，用双浆液对导水花管注浆（注浆压力为0.5MPa），做好堵水工作，同时切除注浆管外露部分。二衬施工时，为了处理二衬混凝土收缩导致拱顶部形成空隙的问题，应及时在拱顶预埋注浆管和排气管，对空隙进行有效处理，防止地下水渗入。

三、基于地下水保护的隧道施工对策建议

（一）加强隧道开挖前的勘探和准备工作

在隧道开挖前，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。在施工时间的选择上，在不影响工期的情况下，尽可能选择在枯水期、旱季施工，避开雨季，减少隧道涌水量。

（二）做好施工过程控制

隧道开挖后，应做好相关超前预报工作，要设置好排水沟，把水引向隧道之外。排水沟应结合水流大小来设置，确保排水通畅原则，避免排水不畅导致突水问题，对施工人员带来危险。

施工刚开始阶段，应重视对隧道周边生产和生活用水情况的监测，如果发现因隧道施工引起附近植被生长和农田用水，甚至影响到居民生活用水时， 应对原有施工方案进行改进和优化，同时考虑工程引水（修建水窖、水库、管道等）、经济补偿等措施 ，降低不良影响。

隧道施工过程中，严格监控废水排放。施工期应在各废水排放口设置水质监测点进行排放污水的监测，达到排放标准后才能排放；如果污水水质指标没有达到标准，则应进一步处理才能排放。具体措施如下：

（1）因地制宜选用环保型灌浆材料，优先考虑物理材料和改性化学材料，避免和减少二次污染。灌浆产生的废水以及钻爆产生的炸药粉尘，应加入药物混凝剂经搅拌器充分搅动混合，进行严格的预沉及混凝沉淀处理后，沉渣可与工程废弃料一并处理，清洁水优先考虑用于施工生产、施工降尘等回用途径进行利用，有条件的还应考虑远程调配利用，盈余部分再考虑达标排放。

（2）加强对施工机械产生的油污、污染性有机物、含油冲洗废水的收集和处理。维修机械时，可以用油布、棉纱等垫子吸收漏油，减少油污带来的直接污染。在隧道进出口处设置污水处理设施，并预留补强设施场地。废油按危险品委托有资质的专业技术单位进行处置，沉渣可与工程废弃料一并处理，清洁水优先考虑用于施工生产、施工降尘等回用途径进行利用，有条件的还应考虑远程调配利用，盈余部分再考虑达标排放。

（3）弃渣污染防护。规范弃渣场选址，避免占用河道、冲沟和含水层发育地区；严格配备弃渣场挡墙、截排水沟设施，控制弃渣场占地范围和影响范围；含废油、炸药残余等污染物较高的弃渣根据污染物特性经物理化学方式清洁处理后运往弃渣场处置。

（4）施工人员的生活污水经一体化生活污水处理设施处理后达标排放，位于禁排区域的应满足相关回用水标准后用于冲厕、绿化、农灌、林灌等。有条件的，还可就近依托城镇污水处理厂进行处置。

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