隧道工程与水环境的相互作用

索巍　胡伟宾

（陕西省高速公路建设集团公司，陕西 西安 710065）

【摘要】在社会经济水平高速发展的背景下，我国公路、铁路越岭隧道工程也呈现了高速发展的势态。基于隧道工程当中，地下水与隧道之间存在非常密切的关系，它们能够互相影响及相互作用。本文重点对隧道工程与水环境的相互作用进行了探究，希望以此为隧道工程建设的完善提供一些具有价值性的参考依据。

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关键词 隧道工程；水环境；相互作用

0　引言

在交通行业中，我国基础设施在建设投入方面所体现的主要是逐年增长的势态，很多铁路、公路在建设方面均向地质地理条件比较复杂性的中西部地区延伸，进而便形成了很多隧道工程建设。根据有关部门统计数据调查表明：截止至2006年底，我国一共建设铁路隧道高达6123条，3.74×106延长米，其中有7条隧道长度超过1万米；公路隧道一共有2889条，1.52106延长米，其中有43条隧道是特长的。在隧道工程中，地下水与隧道之间存在着非常密切的联系，结合上述数据可知，本课题对“隧道工程与水环境的相互作用”进行分析与探究具有尤为深远的重要意义。

1　基于隧道工程与水环境的相互作用链分析

对于隧道工程与水环境两者之间的相互作用链，主要涵盖的是两方面的内容：其一是水环境对隧道工程的影响；其二是隧道工程对水环境的反作用影响。

水环境对隧道工程的影响体现在隧洞涌、漏水方面，当然还包括承受水压。在含水层开挖隧道中，因为其洞顶具有一些地下水，导致隧道洞会呈现涌水或者突水的现象，进一步进行的隧道衬砌在很大程度上承受了水的静水压力。

另外，隧道工程对水环境的反作用影响，便会导致隧道洞顶环境产生损害情况。隧道的涌排水让地下水慢慢排空，水文地质条件变得越来越差，与此同时地下水位呈现的是渐渐减弱的趋势，在地下漏斗慢慢变大的现象下，会让洞顶的地表水资源引发枯竭，如果水环境遭遇严重破坏现象，便会出现生态环境恶化情况，甚至还可能引发诸多不堪设想的自然灾害。

2　基于地下水的影响作用分析

在隧道工程运营阶段中，由于地下水产生的影响作用重点表现在衬砌渗漏水方面。渗漏水无论是在隧道的稳定方面，还是在隧道设施与行车的安全方面均会造成极大的不良影响。渗漏水促使衬砌风化及腐蚀，同时也使衬砌结构受到破坏。另外，还对设备的正常使用造成极大的影响，并在很大程度上对行车安全造成严重影响。造成渗漏水的原因主要体现在两大方面：其一为排水不够顺畅，其二为防水设施劣质。

2.1　排水过程不具顺畅性

对于隧道的设计施工，将新奥法原理理论作为参考依据，在设计过程中，把隧道周边岩体渗水经过衬砌之后的倒水设备，进一步往集水沟引入，继尔往隧道排除。如果存在某些排水设备系统不能够正常运行，将水往隧道排出，便会基于衬砌后期形成难以解决的集水现象。

在此位置的水充满空隙的状况下，衬砌会受到和地下水位高度相同静水的压力，而并不是基于设计当中的无水压，也不是折减水压。同时，在渗流的动水压力的影响下，衬砌承受的压力会在在很大程度上高于此前设计标准，进而造成衬砌涌水开裂的破损情况。

因为隧道铺地基面长期浸泡在积水当中，到列车动力的催动之下，便会引发底部吊空现象，列车经过时产生呼吸作用把碎石排空，也把砂子排空，知识行车产生限速，并且会引发断轨等诸多情况。在排水系统不够顺畅的情况下，便会进一步造成雨季积水等不良状况。

2.2　防水设施劣质

在隧道和外部水环境之间，防水层是极其重要的部件，能够在隧道与外部水环境分隔中发挥重要作用。基于隧道工程当中，具备两种防水层：其一是柔性防水层；其二为刚性防水层。对于柔性防水层来说，其效果与材质及施工质量存在很大的联系。若防水材料劣质，没有足够的耐久性，便非常容易在运营一段时间后，将防水能力丧失。对于刚性防水层，由于它的功能和混凝土的性能之间具备一定的联系性，如果防水混凝土的衬砌施工质量比较差，在收缩大的作用下便会呈现孔隙及裂缝等一系列情况，进而使得防水层的防水能力大大降低。

3　隧道工程影响作用分析

3.1　案例分析

隧道工程在建设过程中，也会对水环境构成极大的影响。隧道工程将地下水渗流原有拥有的平衡破坏，在长期疏干的作用之下，使渗流场产生了极大的变化，进而对地下水正常循环造成了非常大的影响，最后恶化了自然生态环境。

以某隧道工程作为案例，该隧道工程全长为15.365千米，洞顶埋深为100米～910米，洞中部属于斑古坳地区，地表面植被非常茂密，年平均气温维持在20摄氏度，年均降雨量为1500mm。此隧道的主要问题是渗漏水现象严重，通过多次整治之后，问题仍旧没有得到有效解决。在长期排水的作用下，致使地下水位呈现下降的现象，井水干涸，并且正常的农业灌溉也受到了非常大的影响。另外，因为地面沉降致使房屋产生变形及开裂情况，使当地农业及生活均无法正常开展，该地区居民只能外迁，从而损失了很大一笔经济费用。对于此隧道工程，对地下水环境的主要影响包括两方面的内容：一方面为疏干地下水；另一方面为渗流场变化使岩土应力发生变化。

3.2　疏干地下水

造成自然环境灾害最主要的原因为隧道长期排水。隧道挖掘之后，把水循环系统破坏，例如知识地下水资源被很大程度的流失。在隧道积水与汇水的作用下，使形成地下水运动的方向发生较为的改变。

在长期排水的情况下，位于隧道中的地下水系统渐渐将地下水排出。将有关理论当作参考标准，地下水的补给量不能让其排水量得到充分满足，于是其水位便会发生持续下降的现象。

在地下水位慢慢减弱的状况下，地下水和地表水径流间都会产生一定程度的变化，以直接的方式导致岩溶泉发生出水量极少的情况。与此同时，也可能造成地表的取水井水位下降及水井干涸等现象，进一步知识居民生活用水尤为匮乏。

另外，地下水位下降会知识原农田土壤的含水量大大减退，尤其对水稻区域的影响更为严峻，可能引发无法继续种植的情况，最终对农业的正常运作产生了非常大的影响。

3.3　渗流场变化使岩土应力发生变化

首先，由于隧道让许多地下水疏干，进一步让水位产生下降情况，而饱和岩土层当中空隙的水压力则会呈现减弱的趋势，不饱和区域负水压力区变大，在总应力不发生变化的状况之下，有效的应力便会得到进一步的上升。

其次，应渗流场发生明显改变，地下水渗流的方向也会随着发生改变，变成在新水力梯度的状况下，便可能朝着隧道中心发生流动，此时方向为向下方向。

另外，应渗流方向发生明显变化，地下水的渗流力也会随之发生变化，从而让竖直向下应力加大，最终导致总应力提升。在此状况下，岩土便会产生新的沉降，直至达到新的动态平衡状态为止。土体沉陷则会让隧址区的房屋产生倾斜现象，也会产生开裂现象，进而导致不能继续应用，在土体沉陷对农田造成严重影响的状况之下，便在很大程度上增加了农业耕种的难度。

4　结语

通过本课题的探究，认识到隧道工程与水环境的互相作用极具复杂性，既会对隧道的正常施工造成影响，又会对当地生态环境及社会环境构成严重威胁。特别是受地下水影响作用下，会造成排水不畅及防水设施不良等现象。因此，针对这些问题采取有效的预防措施便显得极为重要。在保证水环境平衡与维持隧道工程施工正常进行的前提下，才能够为整体隧道工程建设的可靠性及安全性提供保障。

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参考文献

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［责任编辑：薛俊歌］