高礦化度地下水對建筑物的侵蝕情況及防治

馬登榮

（甘肅省景泰川電力提灌管理局，甘肅景泰730400）

1 工程建成運行后對地下水的影響

1.1 水位上升

工程上水運行后，由于渠道滲水，渠道兩側(cè)荒灘大量開墾為耕地后的灌溉回歸水滲漏補給，使局部地段地下水位顯著升高。最明顯的地段是總干渠一泵站管槽下部，二泵站、四泵站、五泵站、七泵站廠區(qū)及管槽下部，蘭化農(nóng)場段渠道、邊外支渠口前后的總干渠等。上述各區(qū)段除四泵站廠區(qū)及蘭化農(nóng)場段總干渠外，其余各區(qū)段在修建開挖過程中均未出現(xiàn)過地下水，上水運行幾年后，地下水位均超過了渠道和建筑物底面。

1.2 礦化度增高

地下水在滲流過程中溶濾了大量易溶鹽類，直接影響到工程所經(jīng)地段地下水水質(zhì)。近年來對一些泵站及建筑物處地下水水質(zhì)化學分析表明：地下水中含有大量的鹽分和酸性離子，屬于硫酸鹽氯化鉀鈉型侵蝕水，特別是地下水中的SO4-2含量達921～2 601.6 mg/L，對砼建筑物具有強侵蝕性。

2 受地下水侵蝕最嚴重的建筑物和渠段

一是總干渠一泵站管槽下段鎮(zhèn)墩、支墩。二是總干渠二泵站副廠房框架柱，管槽下段鎮(zhèn)墩、支墩、底板。三是總干集四泵站前池底板、下部側(cè)墻，副廠房條形基礎(chǔ)、框架柱，匯總管支墩，管槽下段鎮(zhèn)墩、支墩、底板、側(cè)墻基礎(chǔ)，廠區(qū)砼地坪。四是總干渠7#渡槽個別排架基礎(chǔ)、排架柱下部。五是總干渠五泵站副廠房條形基礎(chǔ)、框架柱，匯總管支墩，廠后護坡側(cè)墻，管槽下段鎮(zhèn)墩、支墩、底板、排水溝，前池前面總干渠下層預(yù)制塊。六是蘭化農(nóng)場段總干渠個別區(qū)段下層預(yù)制塊。七是總干渠七泵站副廠房條形基礎(chǔ)、框架柱，匯總管支墩，管槽下段鎮(zhèn)墩、支墩、底板。八是總干邊外支渠口后渠道下層預(yù)制塊。

3 地下水侵蝕的部位及表現(xiàn)形式

易受侵蝕的砼建筑物一般都處于地下水位較高的地帶，而受侵蝕嚴重的部位多為水位的變幅區(qū)和土壤干濕交替區(qū)，穩(wěn)定的地下水位以下侵蝕程度相對較輕。已被侵蝕的建筑物其侵蝕的程度也不盡相同，輕者砼表面都有白色的結(jié)晶體，表層砼可用手指摳下，重者砼表面剝落、強度降低、漏水、露筋，局部侵蝕深度達4～12 cm，最為嚴重的是一部分匯總管支墩、管槽支墩等，出現(xiàn)砼崩潰、坍塌，甚至離散成渣狀，完全失去支撐作用。

4 砼被侵蝕的原因分析

一是高礦化度地下水中所含大量的SO4-2與水泥水化硬化體中大量的不穩(wěn)定或亞穩(wěn)定狀態(tài)的物質(zhì)如水化鋁酸鈣、氫氧化鈣等相互作用，在砼結(jié)構(gòu)薄弱的孔隙中局部生成復(fù)鹽（鈣礬石、水化氯鋁酸鈣等），產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致砼體中產(chǎn)生局部應(yīng)力，隨著時間的延長，膨脹作用加重，所產(chǎn)生的不均衡應(yīng)力使砼體原有的均質(zhì)性發(fā)生變化而變形、脹裂，加之砼體中高堿性物質(zhì)的侵蝕，進一步加重了砼體結(jié)構(gòu)的破壞。

表1 總干渠一至六泵站建筑物受侵蝕破壞調(diào)查

表2 材料用量及技術(shù)要求

二是砼密實度差，這是個別砼建筑物遭受地下水侵蝕破壞的主要原因。經(jīng)2018 年對總干渠一至六泵站間一些砼建筑物受侵蝕破壞情況的調(diào)查（見表1），表明地下水對砼建筑物侵蝕破壞相當嚴重。

5 加固處理的方法

針對砼建筑物受侵蝕破壞的不同情況，從提高砼自身抗侵蝕性能和減少侵蝕介質(zhì)2 個方面入手，采取不同措施，對侵蝕破壞較嚴重的砼建筑物進行了加固處理，并采取了一些防治砼侵蝕破壞的措施。

一是對受侵蝕的砼建筑物，將被侵蝕層鑿除至砼新鮮面以下2～3 cm，重新包裹一層高標號抗酸砼或鋼筋砼，新砼外表再包1～2 層塑膜或刷一層瀝青?？偢汕?#渡槽32—39#排架柱外包15 cm 的鋼筋砼；一些副廠房條形基礎(chǔ)、框架柱外包15～20 cm的鋼筋砼等。

具體要求：渡槽排架柱，副廠房條形基礎(chǔ)、框架柱加固，使用525#高標號抗硫酸鹽水泥，水泥抗硫酸類型為AP-7500 至AP-10000；其他仍用425#普通硅酸鹽水泥。砼骨料采用強度和級配良好的黃河岸邊鹽寺料場砂石骨料，嚴格控制最大水灰比為0.45，拌和時間大于3 min。按一定比例摻入SW-2型減水劑和中國建筑科學院研制的CM型抗侵蝕防水復(fù)合材料，材料用量及技術(shù)要求見表2。加強振搗，嚴防漏振和過振，以提高砼密實度。

二是完善廠區(qū)及管槽的截水和排水工程，減少高礦化度地下水對砼建筑物的侵蝕。根據(jù)實際地形條件，分別對地下水位較高的總干渠一、二、五、七泵站管槽排水溝和四泵站的廠后排水溝進行了加深，增加了縱、橫向排水溝，改造了廠后集水井和排水設(shè)備，改善了地下水的匯集排除條件，使地下水位降低到了地面以下40 cm，很大程度上消除了因土壤干濕更替造成砼內(nèi)部鹽分結(jié)晶的條件。

三是增設(shè)截水墻。總干渠四泵站由于地處石門溝河道旁，河道內(nèi)長年流淌著礦化度很高的灌溉回歸水，所以在廠房西側(cè)和北側(cè)增設(shè)80 cm 厚的紅黏土截水墻，迎水面夾了雙層塑膜以增強隔水性。截水墻基礎(chǔ)深入基巖內(nèi)50 cm，以徹底截斷地下水流向廠區(qū)，截水墻外側(cè)增設(shè)了排水溝，加強排水。

四是對受侵蝕的總干渠下層預(yù)制塊采用換干砌石、預(yù)制塊間隔勾縫等辦法，其目的是加快地下水排泄，增強抗侵蝕性。

6 加固處理的效果

通過幾年對地下水侵蝕砼建筑物的防治與加固，效果顯著。如總干渠四泵站，處理前大量地下水流入廠區(qū)回車場和廠后基坑，冬季結(jié)冰將匯總管頂起，廠外地坪砼凸起，廠房內(nèi)底板地下水多處滲逸。增設(shè)截水墻及排水溝后，滲入流量小于0.1 L/s，明顯降低了廠區(qū)地下水位，減少了侵蝕介質(zhì)的侵入；總干渠一、二、五泵站改造并加深集水井、增設(shè)排水溝后，及時排水，使原來常年積水的廠后基坑不再積水，地面干燥干凈，地下水對副廠房基礎(chǔ)梁、柱侵蝕強度大大減弱；2020 年3 月，對處理后經(jīng)過了3 年多的總干渠二泵站管道鎮(zhèn)、支墩及副廠房梁、柱等砼建筑物逐個進行檢查，砼表面均未發(fā)現(xiàn)被侵蝕痕跡。