巖溶隧道的環境地質問題

■張增寶　黃慧

（長沙地鑫巖土工程技術有限公司　湖南　長沙　4100012）

巖溶隧道的環境地質問題

■張增寶黃慧

（長沙地鑫巖土工程技術有限公司湖南長沙4100012）

目前我國巖溶長隧道的現行設計和施工仍遵循固有的"以排為主"的原則，由于巖溶地層的獨有特征，導致在施工及運營過程中隧道出現嚴重地質災害，同時水資源、土地資源遭受破壞，生態環境、地質環境日趨惡化，直接影響隧道范圍的可持續發展。本文對巖溶隧道的修建對環境造成的影響以及巖溶隧道的地下水未采用全封閉措施出出現的后果進行分析，以期為巖溶隧道的建設提供參考。

巖溶隧道環境地質問題

1　前言

碳酸鹽類巖石(如：灰巖一般具有可溶性，和其他巖石相比，在其組成的地層中水文地質特征及工程地質條件有其獨有的特征。灰巖等可溶巖往往構造裂隙在水流的作用下不斷擴張形成溶隙或管道，具有不均一和明顯的各向異性，不僅出現導水現象，而且能使土顆粒在水流作用下順溶隙或管道遠移。正是這種特性，在可溶巖地區修建隧道會出現各種地質災害，還會產生環境地質問題，直接影響可持續發展的長遠大計。

2　巖溶隧道的修建對土地資源和水資源的影響

有土地、有水源，就會有植物、動物，也就有人的生存空間和物質基礎。在巖溶地區修建地下工程，特別是巖溶長隧道，一旦破壞了自然平衡，破壞了水環境，就會使水資源和土地資源遭受破壞，人類將受到懲罰。

如果修建巖溶隧道的措施不當，將會把寶貴的地下水資源轉變成隧道內的地質災害，并使環境地質惡化。

2.1造成水資源流失及其惡果

（1）隧道修建，形成人工集水廊道，構成人工侵蝕基準面，造成了惡劣現象。例如，在隧道兩側降落漏斗內的地下水降至隧道標高、上部的地下水全部疏干、良好的水環境遭受破壞、寶貴的水資源流失等。

（2）水資源流人隧道成為水害。眾所周知，隧道應盡量保持干燥無水，特別是電氣化隧道。水在隧道中是一種病害，但以排為主的隧道多伴隨有水害產生，只不過程度大小不同而已。大則危及施工安全、隧道安全及運營安全。如：南嶺隧道突泥突水，經常停工，險些造成人身傷亡；大瑤山隧道在運營3年后，突水涌泥而中斷行車。

（3）隧道影響范圍之內，由于降落漏斗的產生，水平潛蝕和垂直潛蝕在原始狀態下有了大幅度的加強，因此產生土顆粒順水流運移，地表坍陷不斷，病害不斷發生，耕地不斷減少。

2.2土地資源的惡化

（1）巖溶隧道漏水的通道較其他任何地層，有其更通暢的特征，因此造成地表跑水、跑土、跑肥，造成土垠瘠薄，農業生產受損失。

地下水涌人隧道越多，土顆粒流失越重；細粒沖失，質地逐漸變粗，土瑯變薄，土壤中的肥力損失越大，相應農作物產量就越低。

我國土地資源有限，巖溶山區尤為如此。土地面積的不斷減少，質量不斷下降，必然影響人民的生活質量和可持續發展戰略。

（2）地質環境惡化

巖溶地區，特別是碳酸鹽巖裸露的山區，原本就有“窮山惡水”之稱。其之所以被稱為”窮山”，多為巖石裸露、土層零星而瘠薄，植物生長條件差，動物的棲息繁衍條件差，人類生存條件差。所謂“惡水”即下雨滿地流，天晴貴如油。大雨容易出現澇災，無雨出現旱災，水保持不住，土保持也不容樂觀。如果人類活動再繼續破壞既有環境，將增加貧困的加劇，最終成為不毛之地。

生態環境的惡化，促進石漠化的漫延，據有關資料證明，灰巖地層的風化速度一萬年僅1 cm的土層，自然狀態下的風蝕、水蝕都難以保持，因此山區常見裸露灰巖，可見灰巖地區土層的寶貴。

①運營過程的水土流失

大瑤山隧道涌水中泥砂含量為3.3%～15%。，南嶺隧道涌水中泥砂含量為1.3%～5%，最大為12.3%，廣渝高速公路華瑩山隧道測定泥砂含量為7%～9%。以大瑤山隧道斑古坳巖溶段坍陷區大約1.86km2估算，選用4～6月共計3個月雨季和涌水含泥砂量低值3.3%粗算，每年地面水土流失約5.4cm，相當于風化速度的5.4萬倍。

根據上述的計算分析得出2點結論：

其一：灰巖地層的風化速度極慢，在地表如不采取可靠的水土保護措施，石漠化會不斷漫延。其二：巖溶隧道若不采取封閉措施，石漠化將會以風化速度成千上萬倍增長。

②水土流失使生態環境惡化和人們生活貧困，長期發展將是一片沒有水源、沒有活力、沒有發展的禿山石漠，成為一片“死地”。長期安居樂業居住當地的村民將被迫遷移，有可能出現人們不愿見到的移民問題。

③水土流失是由量變到質變的過程，目前是隱形，不易引起重視，但到完全顯形時，人類將付出沉重的代價。

3　巖溶隧道現行設計問題

全封閉不僅是隧道本體的拱頂、邊墻及底部，還應包括為隧道掘進服務的平導、豎井、斜井等輔助措施，任何一個環節處理不好，都會對環境產生危害。

3.1隧道漏水對工程的危害

隧道滴水、漏水對隧道襯砌的長期侵蝕，結構破壞鋼筋銹蝕；對路基上部結構，如：鋼軌、墊板、螺栓等的腐蝕；基床長期侵蝕可能存在的翻漿冒泥等。

3.2運營安全和人身安全的危害

電氣化隧道拱頂漏水對設備破壞和安全危害極大；隧道內水量大、濕度高、環境惡劣等不利因素，將直接影響作業人員施工。

3.3施工安全得不到保障，工程進度受阻

巖溶隧道的涌水使施工無法進行，這種工程實例不少。如：大瑤山斑古坳豎井淹井，南嶺隧道9次大規模突水涌泥均給施工安全帶來危害，施工無法進行。21世紀初期的渝懷鐵路及目前施工的宜萬鐵路都出現施工受阻的問題。

3.4地質災害的形成及環境地質的惡化

地表水斷流、井泉干枯，地表農業灌溉及居民飲用水短缺，同時大量地表坍陷，交通、房屋等與人們生命、生活息息相關的物質基礎受到破壞。如南嶺隧道施工期發生65處陷穴，大瑤山隧道出現坍陷139處。

地質環境及水環境惡化有短期內顯現出來的，同時也有長期演化，由量變到質變的過程，一旦災難成為現實，留給后人的將是無可挽回的損失。

應該指出，在當前方案比選中，經濟比較并未列入難以估算的地質環境所造成的經濟損失，后期社會影響及經濟賠償無法列人工程預算中去。

4　結論

巖溶地區鐵路隧道的環境地質問題已經引起了廣泛重視，但習慣勢力和舊有觀念不易改變，因此要徹底更新觀念。制定強制性技術標準和相應的法律法規約束，不僅有利于保護環境和維護生態平衡，同時也能夠保證鐵路交通繁榮并且不會引起地質環境的惡化。

[1]張民慶 黃鴻健田四明.巖溶隧道安全設計、施工與鐵路工程學報，2007,104(5): 75-77.

[2]呂強.鐵路隧道穿越巖溶群區施工控制技術研究 [J].現代隧道技術，2005,4(42): 32-36.

F407,1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-415-1