長三角地區巖土工程水質簡分析過程探討

田麗霞

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

0 引言

隨著人類經濟活動的飛速發展和科學的不斷進步，巖土工程的建筑材料都在日趨復雜化和多樣化，不管是地上建筑還是地下結構，水文資源問題對人們的整個工程活動都將產生久遠的影響。為提高工程質量，消除和減少地下水對巖土工程的危害，對建筑周圍的水質進行定性和定量的分析是巖土勘察和設計活動中不可或缺的重要環節。

1 水質分析作用

水質分析根據作用和用途一般有簡分析、全分析和專門分析。在工程勘察過程中，一般只需要進行簡分析，其目的是一般地了解地下水的物理性質和化學性質，分析常規項目有：溫度、pH值、游離態CO2、侵蝕性CO2、Ca2+、Mg2+、NH4+、Na+、K+、HCO3-、Cl-、SO42-、總礦化度等。

2 水樣的采集與指標測定

（1）水的腐蝕性（侵蝕性）判定共取2L代表性水樣，其中包括250 mL測侵蝕性CO2的水樣（可單獨現場加2～3 g大理石粉并每天搖動數次）。采樣點和采樣時間的選擇，水體是流動的，其成分具有隨機性和周期性，所以要充分了解所取點的水文和地理條件，包括城市居民和工農業生產等人為因素對水樣的影響，合理選擇樣品的采集點、采集時間和采集數量，并做好詳細記錄。

（2）pH值測定采用酸度計法并易在現場測定。酸度計應提前半小時開啟預熱。測定水樣溫度，用配置好的標準緩沖液（20℃時pH值分別4.008，6.865，9.180）對酸度計的溫度和電極進行修正，最后應選取與待測樣品pH值接近的緩沖溶液進行復核，所選標準緩沖溶液應接近樣品溶液的pH值。用水反復沖洗電極后，需用待測水樣沖洗至少3遍電極，最后放入待測溶液，輕搖樣品，待讀數穩定記錄數值，一般3～5 min讀數，以免水樣長期暴露于空氣中發生化學反應，影響pH值。測試完畢應充分沖洗電極，擦干后電極應保存于飽和KCl溶液中。

（3）游離態CO2選用中合法滴定。選用配置的標準溶液Na2CO3溶液或者NaOH溶液滴定，因CO2極易溢出，在取樣時要非常仔細，沿瓶璧流下，若滴定時溶液出現渾濁，應滴加5 mL20%的酒石酸鉀鈉掩蔽某些金屬離子。

（4）侵蝕性CO2的測定。取待測水樣裝滿帶塞的錐形瓶中并加入大理石粉2～3 g，每天搖動數次，放置2晝夜，或者直接吸取現場加好大理石粉的待測水樣，測定其中的HCO3-含量，其中比原水樣中增加的HCO3-含量部分即為侵蝕性CO2。

（5）Ca2+、Mg2+的測定，鈣鹽和鎂鹽之和為總硬度，測定方法有很多，用EDTA絡合物滴定法，可以先測總硬度，再測出Ca2+，從而計算出Mg2+，或者吸取一定體積的樣品，先測出Ca2+，再利用絡合物的不同的穩定常數，用測完Ca2+的溶液繼續測定Mg2+。筆者認為從操作過程來考慮后者更為經濟實用。

（6）Cl-的測定，有硝酸銀容量法，硝酸汞容量法，電位滴定法和離子色譜儀法。其中硝酸銀法最簡單實用，但缺點是在Cl-含量較高時，滴定終點較難控制。根據反應方程式：

在有磚紅色沉淀生成即試驗終止，記錄反應數據。

水中氯化物的含量過高，對建筑材料等都有腐蝕性。某一地區的水體Cl-含量應在某一變化范圍內，如果有階段性的突然增加，說明該地區水體被污染。

（7）SO42-的測定，其常用方法有重量法，鉻酸鋇比色法，甲基百里酚藍比色法，EDTA容量法和比濁法等。這里選用EDTA容量法，在試驗過程中應準確加人5 mL的Ba-Mg混合溶液，以免給SO42-的計算造成誤差；如果SO42-的含量較高時，滴定終點較難判定，應稀釋待測水樣重新滴定。

（8）總堿度的測定，用中合法，其主要是為了判定水樣中的碳酸鹽、重碳酸鹽、氫氧化物及其他弱酸弱堿鹽的總含量。

（9）鈉、鉀離子，測定方法主要有火焰光度計法和原子吸收分光光度計法，在簡易分析中，也可以用陰陽離子平衡法來計算其含量，因鉀受土壤、巖石和植物的吸附，含量一般比鈉少，所以在計算過程中用鈉離子的毫克當量23來表示鈉、鉀離子含量。

（10）氨氮，測試方法有蒸餾法，納氏試劑比色法，甲醛容量法等，其中蒸餾法適用于低濃度氨氮或直接測定時有干擾的水樣，如果是澄清水樣，一般選鈉氏分光光度計法，此法簡單易操作，但鈉氏試劑毒性較大，所以要采取一定的防護措施，避免接觸皮膚，如果濺到皮膚上，應立即用大量清水沖洗。

（11）總礦化度，水的總礦化度是指水中離子、分子和各種化合物的總含量，通常是以水烘干后所得殘渣來確定，也可以用所測各種離子含量的總和減去1/2的HCO3-含量來表示。

3 誤差控制

在試驗過程中主要有方法誤差，儀器誤差，人員誤差，試劑誤差和環境誤差。對此，操作人員應熟悉各種分析方法和操作流程，掌握藥品性質，嚴格按照操作規程操作。另外還可增加分析次數，選用空白對比的方法，提高分析結果的準確性，也可用陰陽離子平衡法分析試驗結果，由于某些離子未測，或者在測定工程中某些離子發生變化，所以陰陽離子很少有完全平衡，允許有（1～5）%的誤差范圍；也可用總堿度或者pH值，游離態CO2，HCO3-，CO32-之間的關系來檢驗。另外在測定承壓水中的離子含量時，如發現離子含量很高，應對水樣稀釋后重新進行測定。

4 長三角地區水質簡分析試驗結果

以上海和寧波為例，上海取8個工程實例，其地域分布見圖1所示。

圖1 上海地區試驗取樣點分布圖

寧波取3個工程實例，其地域分布見圖2所示。測試數據如表1～表4所列。從圖1和圖2中的分布情況可以看出，上海和寧波的取樣點均在很大程度上反映該兩個地區水質分布情況。

圖2 寧波地區試驗取樣點分布圖

5 水質對巖土工程影響的分析評價

根據國標《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）(2009版)判定，上海和寧波兩地水樣評價如表5～表7所列。

6 結果分析

（1）由表1～表4看出，pH值在6.0-8.4之間，水樣的游離態CO2和侵蝕性CO2含量隨著pH值增大都有逐漸減少的趨勢（分析用取樣量均為25 mL），并且侵蝕性CO2含量在7～8.4之間很少，幾乎為零。

表1 上海地區地表水實測值一覽表

表2 上海地區地下水實測值一覽表

表3 寧波地區地表水實測值一覽表

表4 寧波地區地下水實測值一覽表

表5 受環境類型影響，水對混凝土結構的腐蝕性評價表（單位：m g/L）

表6 受地層滲透性影響，水對混凝土結構的腐蝕性評價表

表7 水對鋼筋混凝土中的鋼筋的腐蝕性評價表（單位：mg/L）

（2）寧波地區地層承壓水的離子含量遠大于地表水和潛水離子含量，尤其Cl-含量。

（3）根據上海和寧波水樣分析實測值可以得出，在干濕交替情況下對Ⅱ類場地環境中的混凝土呈微腐蝕性，在無干濕交替情況下對Ⅱ類場地環境中的混凝土呈微腐蝕性；根據地層滲透性判定該水樣對混凝土呈微-弱腐蝕性；在長期浸水條件下對鋼筋混凝土結構中的鋼筋呈微腐蝕性，在干濕交替條件下對鋼筋混凝土結構中的鋼筋呈微-弱腐蝕性，所以綜合評價為弱腐蝕性。

[1]水質分析大全[M].1989.

[2]JTJ 056-84，公路工程水質分析操作規程[S].

[3]DLGJ33-94，水質分析操作規定[S].

[4]TB10104-2003，鐵路工程水質分析規程[S].