如何在隧道工程中进行环境保护?
摘 要：隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车动车辆通行的建筑物。我国公路隧道随着交通建设的高速发展而不断增加，随之将产生了大量的环境问题，本文着重分析了隧道工程对于环境的影响以及如何在工程中进行环境保护的问题，并从隧道的勘察设计、施工和运营三个阶段提出解决环保问题的原则和措施，具体说明了隧道工程的环保要求。
关键词：隧道 环境 保护
我国大规模的高速公路建设，隧道工程的优越性明显，应通过对其对环境的影响因素的分析，找出隧道的设计、施工及运营三阶段考虑环境保护的原则，并结合工程实例说明方案的可行有效。我国相关法律和规范虽提出隧道工程的环保要求，但并没有提出环保的各项具体指标，导致环境保护在许多工程项目中得不到重视，环保效果无法实现。建议国家相关法律规范提出具体环境指标体系，为我国公路的可持续发展提供坚实的基础。
隧道工程对生态环境的影响。公路隧道对生态环境的影响主要表现在以下几个方面：
水土流失和植被破坏。施工过程中的水土流失和植被破坏主要表现在进洞口的施工，由于隧道洞口的安全非常重要，所以当洞口的地质条件不太理想时，设计者和建设者为了使施工变的简单，降低风险，通常将相当范围的覆盖层以路堑的方式清除或采用先开挖后回填的明洞方式，这样会带来不利的影响：首先，山体遭到破坏，在降水量大的季节和地区，将引起严重的水土流失，严重的可能导致大规模的山体滑坡等破坏；其次洞口大范围明挖导致地表植被被严重破坏，有的地方因为暴露出来的边、仰坡不适宜植物生长的岩石等地层，植物几乎不可能得到及时的恢复，从而加具了岩石风化和水土流失。
隧道废渣。一条隧道的渣体往往上万甚至几十万立方米，由于围岩的不同，渣体的性质也不同，在弃渣的过程中，施工单位受经济利益的驱动，再加上有的建设单位仅重视工程质量，进度，环境保护意识较差，往往会出现乱倒废渣的问题。如倒入狭窄的山沟内，填平沟底影响水流渲泄，在雨季使得洪水漫溢，造成 经济损失。
施工污水和对地下水的破坏。隧道施工排出的废水，一般来说是已被油脂污染，和混凝土或喷射混凝土所产生的强碱性污染水质，如果任其排放就可能污染附近的河流，地下水，影响周边人民生活甚至生命安全。
野生动物。野生动物作为自然界的一部分，在整个环境体系中起着不可低估的作用。在施工过程中可能会出现占据野生动物的栖息地，施工所产生的污染物可能导致野生动物中毒，甚至一些施工人员抓捕野生动物食用，对野生动物造成极大的危害。
隧道工程对空气环境的影响。隧道施工中对人类影响最直接、危害最大的就是粉尘、噪声和震动。首先由于隧道施工中的打眼、放炮、装卸渣、车辆运输、混凝土拌和浇筑、喷射混凝土等作业，均产生大量的无机粉尘、对人类健康危害很大，另外，由于地热导致的高温，煤层导致的瓦斯，潮湿及有毒有害气体都对工人的健康和安全造成潜在的威胁和伤害；其次，隧道在运营时车辆排放的CO、SO2、TSP（总悬浮颗粒物）、PM10（可吸入颗粒物）对乘客的舒适和安全都有影响。
隧道施工对声环境的影响。隧道施工产生的噪声污染是非常严重的，它除了影响隧道建设工人的身心外，也干扰了附近居民的正常生活。
隧道工程对附近景观的影响。隧道作为一种功能建筑，其本身也应视为一种景观，应与公路线形和自然环境融为一体，相互协调，同时还有诱导视线的功能。隧道洞口是隧道的关键组成部分，其构造除了考虑力学，造型和诱导视线等因素外，主要应该考虑与外界环境的协调。
公路隧道环保的原则：公路隧道的环境保护，应从勘察设计、施工和运营三阶段来综合考虑。
勘察设计阶段的环保原则：在山区的公路选线中，应在路线区域内扩大布线范围，多选可比方案进行优化选择，尤其是长大隧道的位置，既要服从路线方向，也要对地形，区域地质构造、工程水文地质条件详加论证，作深入细致的技术经济比较，同时也要避开重要的森林保护区，可接近但不能破坏旅游风景区。
公路隧道选线工程中要综合考虑大气质量、水资源、土壤和地质、生态资源、植被等自然环境要素，土地使用、房屋拆迁、对相临道路及建筑的影响、噪声与振动、学校、教堂、公园及娱乐设施、历史文化古迹、国防设施、景观等社会文化环境要素和沿线经济发展、就业和居民收入、商业、公共、工程造价及运营费等经济环境要素。
从地形地貌方面、隧道选线要避免在山体的鞍部穿越，因为此处常常地质不良、容易引发地质灾害，并且一般地下水较为发育，从水文地质方面，要注意隧道位置是否存在富含地下水的地层、品位较高的矿脉和瓦斯地层，避免破坏矿产资源和地下水资源。在越岭隧道的选线中，宜优先考虑采用低线位穿越山体，因为采用高线位，在山体较高处穿越时，虽然可以减小隧道长度，降低造价，但是需要多修建到隧道进出口的引道连接线，开挖山体较多，施工期间也需要很长的盘山施工便道，对环境产生较多的水土流失，植被破坏等不良影响。
洞口的选择宜避开植被较好的山坡，优先考虑石质坚硬、坡度陡、植被差的位置，并做好洞口坡面的防护及排水，防止坡面滑坍及雨水冲蚀坡面，可选择绿色防护，并与周围的环境相适应。
施工阶段的环保原则：在公路隧道施工中，采取的环保措施应遵循以下原则：一、本着“用、护、改、治、防”的总体方法；二、施工规划、施工方案设计以环境保护为前提；三、加强施工期的监督和管理，实施：“绿色”施工，环境保护同施工过程同步进行；四、减少破坏，有损必复，防治结合。
运营阶段的环保原则：国内外在公路隧道环境中的空气污染方面的研究已经取得了一些成果，如美国联邦公路管理局以及福特公司、通用汽车公司等，先后在营运的公路隧道内通过测试机动车污染浓度来研究隧道空气污染状况[4];中国学者邓顺熙等人从大气扩散方程出发建立了一般公路隧道的空气质量方程，在此基础上导出隧道内空气的解析模式，从而计算出隧道内空气污染物浓度的分布，师利明等人从声学理论出发研究了公路隧道内噪声的预测方法。公路隧道运营阶段的环境保护应根据影响交通环境的交通流，车型组成，照明，通风状况等指标为原则，来综合考虑并改善隧道运营内的环境质量。
一座沉埋隧道对环境的深远影响都与穿过水道的沉放管段有关。隧道对这一地区内地下和地表水的影响在隧道设计和施工方法的选择中起最重要的作用。最近在考虑的一个影响施工的问题是必须为隧道开挖的沟槽有可能出现被污染的泥土。挖出与运送这些泥土至专门装备起来以便接收它们的存放地点的方法是一系列重要新技术和质量控制措施的环境问题。最常见的是在任何建筑工程中都会遇到的环境问题，即噪音、灰尘以及交通阻塞。
沉埋隧道的特征一座沉埋隧道具有两项基本特征：（1）它是某一地下结构场地的一部分，要在繁忙的交通条件下保证施工，而并不意味这个地区是被充分地利用了的。因此，施工空间是很宝贵的。（2）它基本上是一预制结构。最终将安装在河流或运河底部位置的隧道管段是在其它地方以非常接近工厂条件的方式筑造的，这种条件在现场和工地是不大可能达到的。施工规划上的优点和将管段制造与工地准备分开进行在后勤上的优点是显而易见的，还有极易于实现有效的质量控制的优点。
隧道工点在环境上的影响同样也大大少于隧道完全都在现场施工的情况；如像空间的需求和施工运输，这两个问题就大大的缓和。当然，这些优点的先决条件是有现成的可用于管段制造的适宜工地。它必须满足一系列有关环境影响的条件。在如荷兰这类人口密集的国家里，要找到合适的工地很不容易，而且很显然，一旦选定一可用位置，可多次使用就相当引人。因此，隧道施工的总体规划是一个供讨论的普通主题。两端的地下结构一座新隧道连结到原来既有的地下结构中去，往往实际上是取代一既有的跨越水域的设施，如轮渡或桥梁。它也可为一既有隧道或桥梁的补充设施。无论决定建造一新隧道的理由如何，它的位置将在很大程度上受到既有地下结构布置的制约，而且其施工设计也要满足现有交通运输只受最小程度干扰的要求。这就意味着设计人员在隧道位置方面很少有选择的机会，因而不得不根据这一既定位置的条件和要求来修改隧道设计。这一情形主要影响连接隧道本身的引道部分。然而，因为引道由穿过含水地层的分段组成，就有可能要求用新的措施以控制引道建造基坑排水影响的范围。
道沉埋隧道几乎总是位于沉积地带，在那里，隧道引道降到地下水位以下。在其完成时，它们是不透水的结构，周围的地下水不能渗入，存在的仅是单纯结构性质的环境影响。 然而在施工期间，环境问题则起着重要的作用。为了建造起结构物，必须开挖一施工基坑直至地下水位以下若干米的深处，传统施工方法要求在施工期中持续不断把水排干。除非采取进一步的措施，否则排水势必降低周围地区的水位，而且会导致一系列不希望的后果。沉陷将发生，周围楼房和建筑物的基础将受到影响，而且甚至深桩基础也将受到沉陷土体经磨擦传递至桩上的额外向下荷载。由于沉陷而堤坝高程下沉，而且农业地区的排水水位将会受到影响。还有可能造成一种性质完全不同的环境问题：施工区域内的泥土可能被污染。在这种情况下，施工基坑的开挖就要求格外注意，而且如有可能，就要采用诸如将泥土与水混合后经管道水力输送的特别方法。还必须有一个经批准能容纳被污染泥土的地方。必须采取若干措施以防止由于抽、排水而造成被污染泥土迅速分布到大面积地面上。
在技术上，总是可能消除这些各种各样的影响。然而，由于做起来极为复杂而且会花费大量资金和时间，因此，目前倾向于寻找尽最大可能在水下建造引道和隧道进口的方法。最理想的是，排空施工基坑中的水应该是一排干整个引道又完全不影响周围地下水位的单项作业。明显的结论就是尽可能将施工基坑设计成最终产品的一部分。引道边墙可设计成像有不透水芯墙的堤坝，其形式有泥浆墙、塑料板围幕或是常见的钢钣桩墙。对最后一种形式（钢钣桩墙）（通过使用重型断面板桩和土锚）增加其挡土的功能，就可节省有价值的空间，而且可容易地达到在水下与不透水底板的连接。底板可以用水下混凝土建成。这种方法已发展到能控制其高程和表面平整，以致达到在引道完全排干以后，只需要较少的修整工作。另一种方法是采用不透水的塑料板材，加镇重安放于水下以盖住基坑底部和边坡。在荷兰，这种方法不仅用于隧道的引道，而且用于公络的凹槽段。使用大面积的塑料板材，以泥土作镇重安放到水下，用在一主要公路交叉口起到了长期的良好效果，它表明此技术已经推广使用。不久，荷兰的隧道引道可能会向人们展示有茂盛的绿色边坡，从而取代了灰色的混凝土竖墙。引道也可在别处预制并以浮运构件的形式安装。此种方法只需用疏浚船开挖沟槽而完全不必排水。不过目前还没有能充分处理浮力作用和基础问题的适宜设计。管段制造上述对地下水与引道开挖之间的关系的讨论大部分都可以同样的方式应用于制造管段临时场地的开挖。昂贵的解决办法给工程带来不合理的负担。而且，这个制造管段的场地必须多次被附近的开阔水域淹没并打开以使预制成的隧道管段运至船坞处以便为另一些管段让出地方。很少会有足够大的地方可供一次制造所有的管段。
另一种不影响周围地下水位的排水方法是"抽水回灌法"此法乃将渗入基坑的水用泵排出，又用泵将这些水通过过滤井管回灌到水的来源区。只要渗透速度不是太大而且可保持大致是个常数，这个排、灌时闭路循环就可以保持这个新的措施。
公路隧道在近期得到了迅速的发展，这与其具备的优越性密不可分。首先它可以满足高等级公路线形设计要求，使得线形比较平顺，舒畅；其次，隧道工程可降低路线标高，缩短运行里程，既提高车速又节约燃料；再次，隧道工程可减少大填大挖，保护森林植被，减少水土流失，较之大而陡的边坡工程不但养护费用少，时间短，而且稳定性优异。但是，公路隧道在为国民经济的发展提供便利的同时，在其建设和运营中也以各种各样的形式污染和破坏着生态环境，影响周边人民的安居乐业。运营和维修涉及隧道运营的主要环境问题是通风。由于清洁隧道边墙和维修路面要阻碍车辆运行，它们必须在适宜的时间内快速进行。平整光滑的壁面以及良好的表涂层有助于清洁作业，从而也减少了限制车辆通过隧道的时间。路面的建造必须做到能尽可能减少日后的维修。我们应该从隧道的勘察设计、施工和运营三个阶段来综合考虑，以求将隧道工程对环境破坏的损失降到最低。