浅谈隧道施工对环境的影响及保护对策

摘要： 隧道施工中，由于对围岩的干扰，必然造成周围地应力场的改变，岩体结构松散，地表水、地下水重新分布；同时在开凿过程中带来强烈的噪声、冲击、振动等，这些都大大影响了该地区的生态环境。因此，在隧道施工过程，应根据实际情况采取相应的措施，将其对环境的影响控制到环境质量标准所容许的程度，以满足工程性能。

Abstract: In tunnel construction, surrounding rock disturbance will lead to the stress field changing around tunnel, the rock mass structure loosing and surface water and groundwater re-distributing. Simultaneously，the ecological environment will be destroyed by reason of the noise, impact, vibration and so on produced in theprocess of tunnel excavation. Therefore, according to actual situation, the environmental impact of tunnel constructionmust be constructed in the range of specification allowing by taking appropriate measures, in satisfy of engineering properties.

关键词： 隧道；施工；环保；对策

Key words: tunnel；construction；environmental protection；countermeasure

中图分类号：U45 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）04-0090-02

0引言

隧道修建于地壳表层，位于地下水最活跃的部位，在岩土中开凿隧洞，势必造成周围地应力场的改变，岩体结构松散，地表水、地下水重新分布，开凿过程中带来强烈的噪声、冲击、振动等，这些都大大影响了该地区的生态环境[1]。因此，在隧道的施工阶段应深入考虑施工给环境带来的不利影响，加强施工管理，根据具体的工程情况采取相应的补救措施是相当重要的。本文结合某隧道建设中的实际情况，分析了隧道施工期间对环境的影响，提出相对应的措施，将其对环境的影响控制到环境质量标准所容许的程度[6]。

1施工环境影响因素分析

隧道建设中产生的噪声、冲击、振动；废碴、废气；污水及生活垃圾等，对周围的动植物群、原有的地下设备（如排水管线、地下文物古迹等）、水文地质等都会产生一定的影响甚至破坏。

1.1 噪声与振动由于在硬岩中修建隧道，从效率、经济、技术等各方面看，钻爆法都是开挖隧洞的主要方法之一。因此，爆破振动效应、爆破噪声和冲击波就成了隧道施工过程中噪声和振动的主要来源。此外，各种运输工具和施工机械产生的噪声也不容忽视，主要影响因素见表1。

普通的噪声实验表明，当环境噪声达到90dB左右时，人的听力可能受到损害。欧洲的Reiher和Meister对爆破振动对人的影响做了开拓性的工作，他们用振动速度来区分人们对振动感受的主观描述，当振动速度为0.1～0.2cm/s时，没有感觉；0.2～0.5cm/s时，轻微感觉；0.5～1.0cm/s时，显著感觉；1.0～2.0cm/s时，感觉不愉快；2.0～3.0cm/s时，烦躁不安；3.0～4.0cm/s时，惊慌。

专家在某一隧道施工现场连续测定结果为：1h等效连续90dB（A）以上，振动速度大于0.5cm/s。因此，隧道施工现场的噪声和振动严重损害施工人员的听觉，诱发各种疾病，降低工作效率，影响安全生产。在生态环境比较脆弱地区，施工噪声影响野生动物的生活，造成栖息地的改变，生态环境破坏后极难恢复，因此施工时必须采取一切措施，保护生态环境，将施工影响至最低[4]。

1.2 隧道排水隧道工程水质污染有2种，一是隧道内污水和混凝土搅拌厂的污水流入河流等公共水域，致使人们的生活用水PH值升高，改变水的化学成分；二是作为辅助施工法采用注浆药液流入水中。如修建隧道时，灌浆材料被用于填封岩体的裂隙，这在很大程度上导致周转泉水和溪水的污染。在高寒冻土条件下施工排水系统容易冻结，造成排水不畅，引起冻胀病害。施工时必须保证防水设施万无一失，排水系统保温设施良好，防止渗漏及病害发生。

1.3 地下水位下降隧道上面的一些湖泊因裂隙封闭不充分或封闭太晚致使湖水进入隧道中，或采用降水法来稳定开挖面时，发生长期大量涌水或大量排放地下水，造成该工程地区含水层被疏干，进而恶化生态环境，主要表现：地表水和泉、井枯竭；生活、工农业用水缺乏；地表沉降，土壤沙化，水土流失等。京通线某隧道及渝怀线某隧道施工中的大量涌水使地表所有泉水干枯，从而截断了该地区下游发电用的水源和农业用水及生活居民饮水，可见地下水位下降会带来严重的后果。

1.4 破坏大气环境隧道工程和其它开挖建设工程一样，施工过程中尘土飞扬，“溶”入空气；各种施工机械燃油产生的尾气也进入大气中，这样既破坏施工环境，又影响空气质量。施工期间开挖爆破产生的烟尘及各种车辆和施工机械在行驶和作业过程中排放的尾气中含有大量有害成分，隧道却又是一个相对密闭和狭窄的空间，若通风不畅，隧道内有害气体浓度过高，将对施工人员的安全产生影响，且这些有害气体最终进入空气或土壤中，势必对环境造成危害，因此必须及时加强通风，确定合理的通风方式，改善环境质量，保证人们正常工作及施工人员的健康与安全。隧道施工环境标准见表2。

1.5 废碴隧道开挖都要产生大量废碴，通常为各种岩石碎块，或风化岩类与泥土的混合物，无法当作种植土来直接利用。普通双洞公路隧道每公里长度要产生10万m3以上的洞碴，如果处理不当，将会对区域环境造成严重的不良影响。侵占耕地，减少人均耕地面积和农作物的产量。占用或堵塞河道、沟谷，阻碍其正常的行洪排涝功能，可能引起洪水泛滥，引发新的水土流失现象。因此，妥善处理好这些工程废碴，不仅改善了环境，还可以为人们节省大量生产原料，带来可观的经济效益。

1.6 突水与突泥隧道埋深大穿越岩层有向斜蓄水构造，且发育多条断裂，岩体破碎，有利于地下水活动，易形成较大规模的岩溶通道；且围岩层间易滑动形成空腔，有利于岩溶水的富集，形成大规模的岩溶通道。若隧道位于岩溶的强发育带内，可能遭遇较大规模的岩溶管道，发生突水、突泥和大量的涌水地质灾害，若穿越相对隔水层时，可能会遭遇较大水头的承压水。若隧道开挖引起地表水、暗河水渗入隧道，造成地表河流断流，泉水、暗河干枯，影响居民生活和农业灌溉用水，引发环境地质灾害。

2施工期间的环保对策

2.1 对施工噪声与振动的对策①详尽调查隧道周围的工程地质构造，研究选择适当的爆破法，实行全程跟踪量测，实现爆破信息化施工。实验表明，与瞬发爆破相比，其它条件相同的秒差爆破，其噪声降低约1/3，而毫秒微差爆破噪声降低1/2左右[2]。②根据工程实际情况，对振动传播规律进行深入研究和总结，更好地指导爆破作业。③使用噪声低、振动小的施工法及其机械。④采用“闹静分开”和“合理布局”的设计原则，使高噪声设备尽可能远离噪声敏感区。⑤采用声学控制措施，例如对声源采用消声、隔振和减振措施，在传播途径上增设吸声、消声等措施。⑥限制冲击式作业，缩短振动时间。⑦当噪声不能降到标准以下，工人长时间在90dB（A）以上环境工作的，应穿戴个人防护用具，如防声耳塞、耳罩和隔声帽等。⑧对各种车辆和机械进行强制性的定期保养维护，以减少因机械故障产生的附加噪声与振动。

2.2 防止水污染的对策①对现场的污水排入公共水域或下水道时，通过沉淀池、沉淀砂除去悬浮物质，若呈碱性、酸性，就进行中和处理，污水中的油污使其上浮，然后吸附分离出去。②化学注浆时应注意药液的选择，并且设观测井以监测水质状况。如担心会有污染时，则可重新研究施工计划，采取其它施工法或改变药剂等。③采取设截水墙、截渗沟或灌浆帷幕等封闭截流的方法将污染的地下水封闭于一定范围内，不让其扩散。④将某种化学反应剂注入含水层，使其与污染物产生化学解毒反应。如利用臭氧或氯来破坏有机化合物，用氨基酸促进酮及多溴联苯降解，或注入菌液进行生物净化。⑤将污染的地下水抽出净化处理达标后供作它用或再注入地层，促进稀释净化，加速地下水质的恢复。

2.3 防止地下水位下降的对策①施工前详细调查该地区的水文情况包括地下水的分布、类型、含水量、补给方式和渗流方向等，研究合理的方法谨慎进行开挖作业。②通过压气、化学注浆等辅助施工方法挡水，这样不仅可以保持地下水位，且可排出未预料到地下水，避免对新线路的渗透。③用防水混凝土密封隧洞，施工缝设橡胶止水带，及早铺设防水层。④隧道施工过程中，应按“永临结合，先急后缓、先还后排”的原则，先行还水处理。⑤长期进行经济性好、生态上无害、抗老化、耐压强且防水效果好的材料和工艺的研究。

2.4 保护大气，确保隧道内空气质量的对策

2.4.1 尽量减少扬尘①在材料运输过程中加遮盖物，允许时可适当将材料加湿，并及时向干燥道路洒水。②材料堆放应有围布，栏墙或加湿等措施。

2.4.2 改善隧道内施工环境施工①加强施工的科学化调度安排，提高车辆和机械的工作效率。②如果条件允许，尽可能用轨道运输或传送带运出弃碴。如在建设伏拉德斯隧道时，采用散货车厢（标准轨）运出弃碴。这样不仅减少了大量的运输作业（一列火车足以运隧道爆破时开挖进尺1.75m的弃碴），而且大大降低了废气对隧道的污染，并减少通风系统的功率，进而减少了用于运输和通风上能量。③根据实际情况，采取具体措施，减少尾气排放量，提高油料燃烧率，减少尾气有害成分的含量。④采用大功率送风机或排风机，通过管道将新鲜空气带入洞内，将洞内污浊空气排出。⑤加强对开挖面的通风，降低有害气体浓度。⑥洞内避免使用易燃、易爆施工材料，如汽油、酒精等。⑦监测含煤地层隧道内瓦斯浓度，发现异常即报警。

2.5 处理弃碴的主要对策①优化线路隧区路线横断面设计，尽量做到填挖基本平稳减少废碴数量。②尽量使大量弃碴现场再利用或经改良作为工业原料。根据开挖出岩石类别，若为玄武岩可用于路基填料，石灰岩粉碎后作为混凝土粗骨料，这样既有效地处理了弃碴又节省了大量的原材料，经济效益相当可观；若挖出彩色泥灰岩散碴，由建筑材料厂加工制作砖瓦，不设新的采石场。③对于不可用的弃碴，力求选择最好的倾卸场地，如坡地、凹地等，且加强弃碴场排水设计及结构围护，不引发新的水土流失，并尽可能在碴场上面复种，进行植被或播撒草种。

2.6 预防突泥、突水的对策①做好地质勘测工作，尽量准确探测地层的岩性、软弱层位置、岩体的完整程度、断裂带的位置、宽度、破碎程度、富水性[3]。②施工期间做好隧道地质体超前地质预报，总结国内外施工地质预测预报的经验与方法有TSP法、HSP法、红外探水、地质雷达、超前水平钻探、数码成像、超前平导及常规地质法预报[5]。③根据现有的施工水平及施工经验，采用合理先进的施工工艺对施工中遇到的突泥、突水进行处理。

3结束语

21世纪是地下空间大开发的世纪，更是可持续发展的世纪，而隧道建设又是地下工程的重要部分，环境保护至关重要，刻不容缓；同时对于任何土木工程建设来说，安全永远都是第一位的，良好的施工环境是保证施工安全的必要条件。因此，在隧道建设对环境产生各种不利影响且影响施工的情况下，我们必须结合隧道工程本身的特点，加强隧道建设的环保宣传，认真遵守国家有关环境保护的法律规定，完善施工工艺，采取相应的环境补偿，把隧道施工期间各种因素对环境造成的不良影响减少到最低程度。

参考文献：

[1]沈照理等.水文地质学基础，科学出版社，1991.

[2]李庆中.走向精准勘探道路，石油工业出版社，1994.

[3]刘志刚，赵勇.隧道隧洞施工地质技术，中国铁道出版社，2001.

[4]铁道第四勘测设计院.宜万铁路复杂长大岩溶隧道地质概况及超前预测预报工作，2003.

[5]何发亮.HSP及CT法隧道施工期岩溶地质预报，中铁西南科学研究院地质预报中心.

[6]朱永全，宋玉香.隧道工程，中国铁道出版社2010.

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