城市地下工程建設對地下水環境的影響及措施分析

位菁　趙鑫

摘 要：與礦產、土地一樣，地下空間也是一種不可轉移和不可再生的資源，地下水是地下空間的有機組成部分。隨著我國越來越多的城市開始著力開發地下空間資源，地下工程建設對地下水環境的影響日益引起人們關注。文章對常見城市地下工程建設造成的地下水環境問題進行了總結分析，并探討了相應的預防或減緩措施，希望能夠引起人們對城市地下水環境問題的重視。

關鍵詞：城市地下工程；地下水環境；影響

中圖分類號：TU94 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）15-0147-02

在城市化進程不斷加快的時期，城市規模也在不斷擴大，越來越多的城市為了緩解地上資源緊張，將目光投向了城市的地下空間。在對城市的地下空間資源進行開發時，如果沒有進行科學的設計和施工，很容易造成地下水環境的破壞，從而嚴重影響整個城市地下水系統的平衡。本文總結分析了常見的城市地下工程對地下水環境造成的影響，希望能夠引起社會各界對于地下水環境保護的重視，謹慎、科學地開發利用城市地下空間，采取有效的措施以保護地下水環境。

1 地下工程對地下水動力場的影響

1.1 地下工程人工降水的影響

常見城市地下工程有地鐵、地下商場、地下車庫、人防工程、過江隧道、地下管線等。城市地下工程基于其空間分布特點，其開發利用須首先對地下巖土體進行開挖，而地下水賦存于地下巖土體空隙中，地下工程的開挖難免會挖至潛水面以下，造成巖土體介質中地下水的涌出。為保證開挖面的穩定性和干燥、便利施工，則需要采取人工降水措施對地下水進行抽排，將地下水水位降至開挖基底以下。遇到地下水賦存量豐富區域，抽排將造成地下水的大量流失；以南京市某地下隧道工程為例，其施工過程中的日抽排地下水可達上萬立方米。而一般地下工程建設規模大，施工周期往往在幾個月甚至更長；這樣一來，局部水動力條件必然會因為長時間的抽水而發生改變，形成地下水降深漏斗。從單個地下工程建設來看，水位降深的影響可能并不大，但不計其數的地下工程降水的累積效應會造成城市地下水系統的失衡。

1.2 巖溶區地下工程填方的影響

除了人工降水造成的地下水動力場變化外，在巖溶區進行地下工程建設，還應注意基底溶洞的發育情況。為保證基底穩定，通常需要對基底的溶洞進行充填；但若充填的溶洞為地下巖溶管道流的重要徑流通道，充填則將截斷地下水的流通路徑，有可能地下水徑流方向發生重大變化，造成下游地下水水量減少，甚至斷流。

1.3 地下工程建成后的影響

地下工程通常會在初期支護和二次襯砌間敷設復合防水卷材、摻入防水劑，并對施工縫、沉降縫，采用具有耐寒、耐老化特性的膨脹止水條和中埋式止水帶填縫。一般采取上述防水措施后，可保證地下水不會滲入地下工程內。營運期地下工程垌身對地下水的攔截作用，使得地下徑流繞開垌身，四周的地下水位發生變化，迎水面水位壅高，背水面下降，原有的地下水徑流規律被打破；嚴重者還會影響到城市供水及地表植物的生長。如南京某地鐵工程地鐵隧道穿越一古河道，置于古河道下部的飽和粉砂夾細砂含水層，不僅阻礙地下水的傳輸，而且還通過侵占古河道降低地下水蓄存能力和調節能力，這種影響是大范圍、長久的。

2 地下工程對地下水化學場的影響

2.1 施工期污染物排放的影響

地下工程施工過程中，為改善土體的強度和抗滲能力還需使用到各種化學注漿，可能會造成地下水的水質污染。施工產生的排水、洗刷水、凍裂漏水、施工機械漏油和廢漿通過巖土層孔隙裂隙滲漏也可能對地下水水質造成嚴重影響。地下水的水化學條件會因地下工程各種施工廢水的隨意排放而發生變化，如地下水的物理組成或化學成分、微生物含量等，可能造成水質惡化和水污染的加劇。

2.2 周邊污染源的影響

若施工現場或者附近存在污染源，則地下工程施工期采取人工降水措施時，對地下水流態的改變，可能對城市地下水環境造成污染。例如某廢棄物堆場與潛水位之間尚有一定距離，加之場址底部土層良好的防滲性能，基本不會對地下水造成污染。然而由于某過江隧道的建設，使局部地下水位抬升了1～2 m，導致地下水受到了廢棄物堆場淋濾下滲的污染。此外，地下工程施工排水的情況下形成地下水降深漏斗，也可能造成局部地下水的回沖，導致附近的污染物進入地下水系統。

若施工場地下部為受到污染的承壓水，與地下工程基底隔著一層弱隔水層；則因受抽水降深的影響，承壓水水頭會高于局部潛水水位，通過越流補給的形式，污染的承壓水就會穿過弱隔水層，從而對上部潛水造成污染。

在某些承壓含水層分布區域，由于地下工程的開挖，導致承壓含水層隔水頂板被揭露，從而對含水層的天然保護層造成破壞。場地周邊的污染徑流經揭露的天窗直接進入承壓含水層，將對地下水水質造成污染。

2.3 營運期污染物滲漏的影響

根據城市地下工程的使用特點，地下室人員活動會產生大量的生活污水、生活垃圾；有些單位甚至將有毒物質堆放在防空洞中。若不能妥善處置這些生活污水、生活垃圾或有毒物質，其中的污染物質可能向地下滲漏，給城市地下水環境帶來威脅。

3 防治地下工程對地下水環境影響的措施

對于如何解決地下工程建設對地下水環境造成的影響，還沒有形成完整的措施體系，本文結合當前實際存在的問題對其防治措施作出如下探討。

①目前尚無城市地下空間利用相關的專門規劃，隨著地下空間開發廣度與深度的不斷增強，可嘗試從規劃角度綜合考慮一個城市地下空間可供開發的強度及對地下水環境的影響；對于影響大的區域可通過規劃對地下工程的開發進行控制，各區域水文地質條件決定實際開發的力度；從而科學、合理地開發和利用城市地下空間；②當前的研究集中于地下水對地下工程建設的影響，前期會開展工程地質勘察，詳細分析地下水對工程的危害并提出處理措施；但工程建設對地下水的環境影響卻鮮有考慮。首先，有必要在施工前期進行專門的環境水文地質勘察，包括對場地水文地質條件的探查（地下水的埋藏條件、補徑排關系、污染程度和化學組分等）、場地周邊污染源的探查等；確保地下工程選址的合理性。其次，應結合工程施工及營運的工藝流程，對可能引起的地下水水位或水質變化進行預判，如涌水量或漏斗降深的估算、可能帶來的環境水文地質問題或水質污染分析等，據此分析地下工程建設的環境可行性；③針對地下工程施工期及營運期間的影響：施工人工降水應采取科學的降水設計方案，以防降水不當導致地下水水位難以恢復；巖溶區的土石方挖填應避開重要的巖溶通道；施工期廢水應抽排至地面經沉淀隔油處理后達標排放；營運期應加強地下工程的環境管理，禁止在地下空間隨意排放污染物；適當地修建防滲帷幕、防滲墻或防滲層，避免施工過程中出現污染物外泄的情況。加強施工期和營運期周邊地下水水位及水質的監控，一旦發現水位或水質異常，可及時采取相應的補救措施。

4 結 語

地下空間是一種不可再生的資源，具有不可轉移性和不可代替性；人們在享受地下工程帶來便利的同時，更應重視地下工程建設對地下水環境的各種環境影響，秉承更加謹慎的態度開發利用地下空間。在城市立體化發展規劃中應將地下空間開發利用規劃作為一項重要內容來考慮；在建設前期應進行詳細的環境水文地質勘察，核實地下工程的環境可行性；在地下工程建設和營運的全過程應采取有效的環境保護措施，盡量避免地下水環境受到的破壞或污染，以免造成不可逆轉的損失。

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