城市生态与景观敏感区湖底隧道设计施工关键技术

城市生态与景观敏感区湖底隧道设计施工关键技术

张亚磊

中铁七局集团郑州工程有限公司

摘 要：作为重要的稀缺生态资源，湖泊不仅是城市系统的关键水体组成，同时还是城市形态、景观及环境的重要影响因素。但从交通体系建设角度而言，湖泊的存在对于城市交通体系的建设造成了一定的限制，必须建立跨湖通道来完善城市交通系统。而在城市生态与景观敏感区，再进行跨湖通道建设时，会优先选择湖底隧道方案，从而使自然与人文环境受到的影响降至最低。但湖底隧道工程的建设难度较高，本文针对其设计施工的关键技术展开了具体研究。

关键词：城市生态；景观敏感区；湖底隧道设计；施工技术

目前，我国十分重视绿色生态发展，强调加强对生态资源的保护，因此在进行交通系统设计时，也应秉持着“生态安全、环境保护、景观和谐”的基本原则，而这在无形中提高了湖底隧道施工的难度。这要求隧道在设计阶段应遵守“建隧无隧、隧湖和谐、水绿交融、集约用地、生态安全”的设计理念，在进行施工时，也要重视降低施工技术对环境的影响，从而不断提升城市生态与景观敏感区湖底隧道的施工质量。

一、隧道智能防淹排水系统

智能防淹排水系统一方面能够预防隧道渗漏雨淹没问题，同时还能够兼顾环保性，控制排水对环境的污染，从而提高隧道排水系统的工作质量，其主要有以下优势：

（一）提高排水标准

排水安全是湖底隧道泵站设计的最核心要求，在制定排水标准时应综合考量湖底隧道的规模以及当地的降雨特点。而智能防淹排水系统的排水能力明显优于其他排水系统，能够将排水标准提升1倍左右，更加有利于泵站的设计与建设。

（二）排水系统实现雨污分流

不同于以往隧道更倾向于雨水泵站的泵站设计，智能防淹排水系统使泵站真正实现了雨污分流，对湖泊环境进行了最有效的保护。在旱季，不知道隧道内所产生的污水不会被直接排放至湖泊中，而是会流入周边道路的污水系统中，同时为了对初期雨水进行截流，也会将其排入市政污水系统。而在汛期，也仅会将污染较低的雨水排放之湖泊。

（三）泵站选用无堵塞泵

受场地的限制，隧道泵站中设备的摆放较为紧密，也导致其不容易进行垃圾清运，对于固体或纤维状垃圾不能通过机械格栅进行阻拦。针对这种情况，选择或流通量更高的无堵塞泵能够最大限度提高动站的性能。

（四）泵站排水智能控制

湖底隧道的泵站一般不会安排人员进行值守，而很多城市的雨季会突然来临，因此涉及了自动运行控制系统，使泵站能够根据水位情况自动开启或终止设备运行。

二、湖底隧道超大基坑支护技术

湖底隧道工程的主要施工难点为线路长、地理位置特殊、施工条件复杂，干扰因素众多，而这也直接提升了基坑支护的难度，需要格外重视围堰和维护体系的设计。

（一）新型双壁式钢围堰

湖底隧道工程最常用的围堰类型为新型双壁围堰，该围堰结构的挡水、挡土功能的实现主要依靠钢板，其迎水侧采用了拉森式钢板桩，背水侧采用了工字钢，堰顶两侧的围檩和横向拉杆纵横连接排桩。它主要具备挡水效果佳、施工进度快、施工周期短、成本低等优势，在具体施工中取得了良好的应用效果。

（二）复合式围护结构体系

鉴于湖底特殊的地质条件与复杂的生态环境，在进行围护结构体系选择时，应选择更加全面的复合式围护结构体系，根据隧道所途经的不同区域的地理特点选择合理的支撑支护方案。深大基坑支护的主要组成部分为内支撑、外拉锚和围护桩（墙），在进行湖底隧道施工时，需要综合考虑工程的土体承载力及施工难度，合理选择支付方案的侧重点。同时还可根据实际情况引入更加科学的支护结构，例如在土体承载力较弱的湖底隧道工程中，可引用新型的“旋喷搅拌加劲锚桩”支护结构，该结构的主要特点为无钢围檩、钢支撑和钢系梁等内撑，从而降低了明挖隧道基坑的难度，同时能够有效避免水平施工缝的出现。除此之外，市面上还涌现出诸多有别于传统内支撑支护方案的新型支护方案，能够有效的提升主体结构工程的施工质量，优化维护结构体系，保障超大深基坑的施工安全及施工效率。

三、湖底隧道绿色施工技术

湖底隧道在施工过程中需要考虑到一系列的绿色施工技术。

（一）保证水体连通的围堰布置技术

结合整体条件，湖底隧道在施工过程中采用明挖法，为了确保看地施工必须进行围堰挡水，结合现场的情况，围堰的布置可以采取三种不同的方案，分别是完全截断、分时段阶段以及不截断连通道，三种不同的方案中，最后一种的环保性最强。

由于采用了不截断的施工方案，所以在整个施工过程中，需要进行三次反复施工，这对于湖水水质和水生动植物的影响是很大的，为了对湖水水质和水生动植物起到保护作用，提出了“过水管涵＋整体式一期围堰”方案，这种方案是通过围堰北侧来布置过水管涵，让临近两湖之间的水体保持联通，仅需构筑整体式一期围堰。该方案的提出不仅使施工效率得到了明显提升，而且还满足了工期的要求，对于湖泊水质和水生环境而言起到了极大的保护作用。

四、土方平衡调配技术

因湖底隧道工程在施工过程中有挖有填，土方量超过了40万立方米，所以，在环保要求的条件下，进行合理的利用，平衡优化土石方，可以有效的保护生态环境，并减少施工征地的使用，供能降低工程造价。

由于在湖底隧道的明挖期间工程量大，湖底淤泥具有一定的污染性，因此为此研发了土方环保处置技术，该技术提倡“堰内清淤排污、堰体净土置换、隧顶黏土回盖、土埂水下整平、淤泥堆肥为宝”，既能够让土方得到了综合利用，又使经济环保效益得到了提升。

（一）堰内清淤排污

当前湖内污水的主要来源是城市的生活污水以及降水后所产生的市政污水，通过水体检验能够发现隧道区域的水体污染是比较严重的，而且湖底下层的粘土层也受到了一定程度的污染，为了改善湖水水质，利用围堰将隧道附近的湖底暴露，对湖底的淤泥进行处理。

（二）堰体净土置换

由于湖底隧道双壁钢围堰需要进行挡水和防渗，因此需要适当的充填黏土，但是需求量极大，如果异地取土不仅费财费力，还会对环境产生影响，为了减少工程量节约投资，考虑到环境的需求，在施工过程中采用了“堰底挤排污、湖中净土填堰”的方案。

（三）隧顶黏土回盖

湖里隧道主体结构经浇筑完成后，机顶部需要回填粘土进行覆盖，为了使工程土方能够得到充分利用，对投资成本进行控制，可将隧道基坑开挖出的优质粘土进行囤积，等待主体结构验收合格后，将其再填回隧道顶部这样既简化了土方的运输，也简化了其存放。

（四）土埂水下整平

围堰拆除后，粘土会在水下形成土梗，对于游船的航行而言会产生影响，特别是水位较低时突拱还会露出水面对整体景观形象造成破坏，所以需要采取有效的措施使土壤整平，可在围堰回水前，在其边线处沿着挖一条沟槽，将钢板桩和工字钢拔除后，采用水上挖机，直接将粘土挖至到沟槽内，保障水下土埂整平。

（五）淤泥堆肥为宝

通过一系列的对比，能够发现湖底隧道内的污泥，在污染指数和农用污染物控制标准上符合标准，特别是其中磷和氮的有机物含量较高，所以费用价值很高，可以将这些淤泥变废为宝，转化成农用肥料，既避免了二次污染，又将其得到了资源化的利用。

五、结束语

湖底隧道的建设一方面要满足交通功能，另一方面还必须对周边的景观风貌和生态环境起到保护作用，所以在设计与施工过程中，需要各种技术进行联合，共同促进城市生态景观敏感区湖底隧道设计与施工的关键技术形成，肝技术对于其他类似工程的施工而言有着极大的借鉴与参考价值。

参考文献：

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