若羌河水庫地下水強腐蝕性原因分析

張仲靚

(新疆水利水電勘測設計研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

若羌河發源于阿爾金山的阿卡雪山，山區河段長96 km，河床平均坡降約20‰，是以冰川積雪和降水為主要補給來源的山溪性河流。若羌河水庫所處河道處于中高山區，降雨稀少，兩岸為陡峭的山體，隨河道向下至出山口，山體高度迅速降低，無植被覆蓋，是若羌河上唯一的控制性水庫，其功能為灌溉、防洪、工業供水，同時兼顧發電。

1 地表水與地下水腐蝕性評價

壩基基巖主要以中元古界薊縣系(Pt2JX)塔什達坂群的灰色、灰白色云母石英片巖、砂巖為主，夾侵入花崗巖，根據各勘察階段在壩址區鉆孔內分別提取水樣進行水質分析試驗見表1，根據試驗成果評價如下：

1.1 地表水腐蝕性評價

河水水樣中SO42-含量73.8～206.3 mg/L，均小于250 mg/L；Mg2+含量53.1～68.2 mg/L，小于1 000 mg/L，HCO3-含量1.44～2.0 mg/L，表明壩址區地表水對混凝土均無腐蝕性； Cl-含量252.2～258.8 mg/L，對鋼筋混凝土結構中鋼筋具弱腐蝕，兩組河水水樣pH值8.10～8.13，對鋼結構具弱腐蝕；廠址區河水水樣中SO42-含量284.3 mg/L；Mg2+含量46.7 mg/L，小于1 000 mg/L，HCO3-含量2.85 mg/L，表明廠址地表水對混凝土具硫酸鹽型弱腐蝕性； Cl-含量211.58 mg/L，對鋼筋混凝土結構中鋼筋具弱腐蝕，水樣pH值8.10～8.13，對鋼結構具弱腐蝕。

1.2 地下水腐蝕性評價

壩址地下水(基巖裂隙水)中，SO42-含量4 910.6 mg/L，地下水對混凝土具硫酸鹽型強腐蝕；Mg2+含量303.3 mg/L，小于1 000 mg/L，HCO3-含量1.71 mmol/L，Cl-含量4 562.4 mg/L，對鋼筋混凝土結構中鋼筋具強腐蝕，對鋼結構具強腐蝕。

廠房河床段地下水(孔隙潛水)中，SO42-含量103.7 mg/L，地下水對混凝土無腐蝕；Mg2+含量46.7 mg/L，小于1 000 mg/L，HCO3-含量2.42 mmol/L，Cl-含量200.13 mg/L，對鋼筋混凝土結構中鋼筋具弱腐蝕，對鋼結構具弱腐蝕；階地段地下水中，Mg2+含量38～93.3 mg/L，小于1 000 mg/L，HCO3-含量3.48 mmol/L，Cl-含量736.4～2 481.5 mg/L，對鋼筋混凝土結構中鋼筋具中等腐蝕，對鋼結構具中等腐蝕，SO42-含量282.2～653.2 mg/L，地下水對混凝土具弱～強腐蝕(圖1)。

圖1 壩址區鉆孔地下水腐蝕性分布圖

2 地下水強腐蝕性原因分析

2.1 勘察工作量的布置

自項目建議書階段對河心鉆孔ZK5的地下水水質簡分析評價壩址區地下水對混凝土具有硫酸鹽型強腐蝕以來，各階段均對壩址區地下水進行復查，共計完成水質簡分析9組，壩址區地層室內巖塊試驗硫化物及硫酸鹽含量5組，初設階段為查明壩址區地下水強腐蝕原因，對壩址區ZK16進行了分層取水樣進行水質簡分析6組，并對接觸帶巖石進行粉碎后泡水(河水和蒸餾水)水質簡分析2組，河水一組，共計完成水質簡分析9組。試驗成果見表1和表2。

表1 壩址區水質簡分析試驗成果匯總表

2.2 驗數據分析及評價

根據ZK16分層水樣的水質簡分析試驗成果表2可知，第⑥組水樣為全孔地下水，其SO42-含量133.3 mg/L，地下水對混凝土無腐蝕；第③④⑤組水樣處于花崗巖與石英砂巖接觸部位，其SO42-含量309.8～473.1 mg/L，地下水對混凝土具弱～中等腐蝕；

表2 ZK16分層水樣及接觸帶巖石水質簡分析試驗成果表

2.3 原因分析

本次統計了壩址區所有涉及到地下水的8個鉆孔進行分析，如圖1，地下水無腐蝕鉆孔3個(ZK11、ZK13、ZK15)，地下水弱腐蝕鉆孔2個(ZK12、ZK20)，地下水中等腐蝕鉆孔一個(ZK16)，地下水強腐蝕鉆孔2個(ZK5、ZK14)。

由表3和圖2可以看出，鉆孔地下水水質簡分析中SO42-含量與鉆孔穿過接觸帶次數呈正比，穿過接觸帶次數越多，SO42-含量越高；根據ZK16分層水樣的水質簡分析試驗成果，全孔地下水中SO42-含量133.3 mg/L，花崗巖與石英砂巖接觸部位，其SO42-含量309.8～473.1 mg/L，地下水對混凝土由無腐蝕變化為弱—中等腐蝕；

圖2 各鉆孔通過接觸帶次數與硫酸根離子含量關系圖(橫軸為穿過接觸帶次數；縱軸為SO42-含量mg/L)

表3 壩址區各鉆孔通過接觸帶次數與硫酸根離子含量關系表

對接觸帶巖石進行粉碎后泡水水質簡分析試驗成果，河水中SO42-含量189.7 mg/L，河水和蒸餾水浸泡接觸帶巖粉5 d后SO42-含量高達1 657～1 981.2 mg/L，水質由無腐蝕變化為強腐蝕，因此，導致地下水具硫酸鹽型強腐蝕是由于花崗巖與砂巖接觸帶含有硫化物，當鉆孔鉆穿接觸帶后，硫化物溶于地下水，致使地下水中SO42-含量超高。

建筑物出口階地段孔隙潛水中SO42-含量較高，分析認為，鉆孔揭露的地下水位較河水位略低(如圖3)，該區地下水主要受大氣降水和河水的補給，大氣降水在補給過程中溶濾上部高含鹽土層中的鹽分，河水在補給過程中通過河床及階地砂礫石層時，溶解第四系地層中的鹽分，加之該區地下水排泄不暢，導致地下水SO42-含量較高。

圖3 建筑物出口段地下水補給關系圖

3 結語

地下水腐蝕性會影響混凝土結構的耐久性、可靠性，嚴重影響建筑物的安全性，在勘察階段發現地下水對混凝土結構具有中強腐蝕性時，在工程建設中必須引起足夠的重視，充分查明腐蝕性的類別、影響程度、分布范圍等，為設計采取相應防腐措施提供準確依據。