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、七泵站廠區及管槽下部，蘭化農場段渠道、邊外支渠口前后的總干渠等。上述各區段除四泵站廠區及蘭化農場段總干渠外，其余各區段在修建開挖過程中均未出現過地下水，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地段地下水水質。近年來對一些泵站及建筑物處地下水水質化學分析表明：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墩、支墩。二是總干渠二泵站副廠房框架柱，管槽下段鎮墩、支墩、底板。三是總干集四泵站前池底板、下部側墻，副廠房條形基礎、框架柱，匯總管支墩，管槽下段鎮墩、支墩、底板、側墻基礎，廠區砼地坪。四是總干渠7#渡槽個別排架基礎、排架柱下部。五是總干渠五泵站副廠房條形基礎、框架柱，匯總管支墩，廠后護坡側墻，管槽下段鎮墩、支墩、底板、排水溝，前池前面總干渠下層預制塊。六是蘭化農場段總干渠個別區段下層預制塊。七是總干渠七泵站副廠房條形基礎、框架柱，匯總管支墩，管槽下段鎮墩、支墩、底板。八是總干邊外支渠口后渠道下層預制塊。

3 地下水侵蝕的部位及表現形式

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和土壤干濕交替區，穩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定或亞穩定狀態的物質如水化鋁酸鈣、氫氧化鈣等相互作用，在砼結構薄弱的孔隙中局部生成復鹽（鈣礬石、水化氯鋁酸鈣等），產生體積膨脹，導致砼體中產生局部應力，隨著時間的延長，膨脹作用加重，所產生的不均衡應力使砼體原有的均質性發生變化而變形、脹裂，加之砼體中高堿性物質的侵蝕，進一步加重了砼體結構的破壞。

表1 總干渠一至六泵站建筑物受侵蝕破壞調查

表2 材料用量及技術要求

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。總干渠7#渡槽32—39#排架柱外包15 cm 的鋼筋砼；一些副廠房條形基礎、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、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型抗侵蝕防水復合材料，材料用量及技術要求見表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部鹽分結晶的條件。

三是增設截水墻。總干渠四泵站由于地處石門溝河道旁，河道內長年流淌著礦化度很高的灌溉回歸水，所以在廠房西側和北側增設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。截水墻基礎深入基巖內50 cm，以徹底截斷地下水流向廠區，截水墻外側增設了排水溝，加強排水。

四是對受侵蝕的總干渠下層預制塊采用換干砌石、預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回車場和廠后基坑，冬季結冰將匯總管頂起，廠外地坪砼凸起，廠房內底板地下水多處滲逸。增設截水墻及排水溝后，滲入流量小于0.1 L/s，明顯降低了廠區地下水位，減少了侵蝕介質的侵入；總干渠一、二、五泵站改造并加深集水井、增設排水溝后，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梁、柱侵蝕強度大大減弱；2020 年3 月，對處理后經過了3 年多的總干渠二泵站管道鎮、支墩及副廠房梁、柱等砼建筑物逐個進行檢查，砼表面均未發現被侵蝕痕跡。