天津地区地下水、土腐蚀性评价标准探讨

李雅斐 秦银刚

摘 要：结合天津地区地质情况，对岩土工程勘察中腐蚀性评价中的关键问题进行了讨论。就天津地铁工程勘察场地环境类型、干湿交替、土样腐蚀性等问题，对不同标准和研究成果进行解读分析，结果对天津地区地铁工程建设中的水土腐蚀性评价有一定的指导意义。

关键词：地下水;腐蚀性评价;岩土工程勘察;地铁工程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.099

1 引言

地下水、土的腐蚀性评价是岩土工程勘察的一项重要内容，是工程设计的必要基础资料。天津地处渤海之滨，浅层地下水具有咸淡分布的特点，会对地下工程造成一定的腐蚀性影响。开展腐蚀性评价并据此采取可靠的防腐措施，是确保工程质量的重要一环。

笔者在从事地铁工程勘察设计工作中发现，岩土从业人员对于腐蚀性评价中的勘察场地环境类型、干湿交替、土的腐蚀性等问题有不同解读，执行规范并不统一。本文结合新实施的《岩土工程技术规范》（DB-29-20-2000），对相关标准和研究成果进行分析解读，并结合天津地区水文地质概况及自己的实践经验提出一些观点，供同行探讨。

2 天津地區水文地质概况

天津位于滨海平原地区，浅层地下水主要为第四纪地层中的孔隙水。地铁建设区域位于天津南部平原地区，与工程建设密切相关的是潜水和浅层承压水。

潜水赋存于浅部地层中，大部分区域以黏性土介质为主，渗透性差;部分区域有浅部粉土、砂土分布，渗透性相对较好。潜水位埋深一般为1.0m?3.0m，水位受降雨、地表水及地面蒸发影响，年变幅在0.5m～1.0m。

第一承压含水层（⑧2、⑨2、⑩2层）是影响天津地铁的主要含水层，一般埋深20m?33m，土性为粉土或砂土;第二承压含水层（、层）一般埋深33m?53m，土性为粉土、粉砂及细砂。第一、二承压含水层空间分布较为连续，局部第一承压含水层与第二承压含水层连通。

3 腐蚀性评价问题分析

3.1 勘察场地环境类型

环境因素是影响腐蚀性的关键因素，GB50021-2001《岩土工程勘察规范》（2009版）附录G考虑了气候类型、土层渗透性及含水量等因素，将场地环境划分为Ⅰ～Ⅲ类，并要求依此分类对水的腐蚀性进行评价。

天津地区干燥度系数为1.9（30年平均），根据《岩土工程勘察规范》（2009版），应判定为干旱区。参照表1，天津地区潜水及承压水属于干旱区弱透水层中的地下水，环境类型应定为Ⅱ类。

天津地标《岩土工程技术规范》（DB-29-20-2000）中规定，“天津地区一般条件可按Ⅲ类环境评价;地下水PH≤6.5的场地宜按Ⅱ类环境评价”，该条款根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-94）规定的场地环境类型划分标准制定。《岩土工程勘察规范》于2009年进行了局部修订，Ⅲ类环境的场地环境地质条件为“各气候区稍湿的弱透水层;各气候区地下水位以上的强透水层”，由于天津地铁结构工程往往位于地下水位以下，显然不能再判定为Ⅲ类环境。因此，2018年8月1日最新实施的《天津市城市轨道交通岩土工程勘察规程》（DB/T 29-253-2018）针对天津地铁地下工程的环境类型进行了明确规定。

《天津市城市轨道交通岩土工程勘察规程》（DB/T 29-253-2018）10.4.3【条文说明】中有如下表述：对于地下车站地下连续墙作为地下主体结构的一部分、或地下隧道采用非全断面注浆时时宜按Ⅰ类环境考虑;地下车站中地下连续墙不作为车站主体结构时，考虑到其隔水作用，车站主体结构可按Ⅱ类环境确定;考虑到地下区间采用全断面注浆处理使衬砌结构直接接触的水泥土渗透性大大降低以及衬砌结构本身抗渗性能较好的因素，可按Ⅱ类环境确定。

根据天津地铁建设实际，地下车站往往采用地下连续墙作为围护结构，地下区间往往采用全断面同步及二次注浆。结合以上分析，在天津市城市轨道交通工程建设中，一般情况下可按Ⅱ类环境类型开展腐蚀性评价。对于高架车站区间及地面附属建筑，根据2009版《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）结合实际情况确定。

3.2 干湿交替

如何考虑干湿交替影响，对混凝土结构进行腐蚀性判定并进行耐久性设计，不同规范理解也存在争议。《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）中规定“配筋混凝土墙、板构件的一侧表面接触室内干燥空气、另一侧表面接触水或湿润土体时，接触空气一侧的环境作用等级宜按干湿交替环境确定”。

具体到地铁工程，《地铁设计规范》（GB50157-2013）认为，地下车站及盾构隧道所采取的防水抗渗等级较高，结构环境不至于形成完全的干湿交替效果，因此对处于一般环境条件下且厚度不小于300mm的钢筋混凝土结构内衬可不按薄壁构件考虑，在一面临水另一面干燥的环境条件下，可不考虑干湿交替作用。

天津地区中南部平原区域潜水水位埋深较浅，浅层土以黏性土为主，在毛细作用下，地下水很容易上升至地表。据有关研究成果，天津地区在地下水毛细上升带范围内，冻融交替、干湿交替作用对混凝土结构腐蚀性的影响不强烈。据此，在一般环境下，地下车站及区间可不考虑干湿交替影响。

3.3 土样腐蚀性判定

2009版《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）12.1.2条规定：“混凝土结构处于地下水位以上时，应取土试样做土的腐蚀性测试;处于地下水或地表水中时，应取水试样做水的腐蚀性测试”。由于天津地区中南部平原地区地下水位埋深较浅，天津各勘察单位以往在判定腐蚀性过程中往往仅采集水样，以地下水的腐蚀性替代水和土的腐蚀性。国内其他城市也多采用类似做法。

最新实施的《天津市城市轨道交通岩土工程勘察规程》（DB/T 29-253-2018）针对地基土的腐蚀性提出了新要求。认为天津地区不仅要考虑地下水、地下水位以上土对建筑材料的腐蚀性，也要评价地下主体结构底板下5m以上地基土对建筑材料的腐蚀性。

针对地基土的腐蚀性是否需要判定，笔者研究了相关规范及研究资料。根据2009版《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）12.2腐蚀性评价章节的腐蚀性评价表格，能推出相同离子浓度的地基土对混凝土的腐蚀性弱于地下水（无干湿交替）的腐蚀性;地基土对钢筋的腐蚀性与地下水（有干湿交替）的腐蚀性相当。

国内学者对于天津地区的水土腐蚀性研究开展了大量研究。李凤宪等人对天津地区7个场地开展水和土的腐蚀性对比分析，认为地基土对混凝土结构中钢筋的腐蚀性要高于潜水在无干湿交替（或长期浸水）作用下的腐蚀性，而与潜水在干湿交替作用下腐蚀性基本相当。唐海明等人收集上百组资料对滨海新区地下潜水、承压水及地基土的腐蚀性进行系统分析和对比，认为滨海新区浅层地基土对混凝土结构及钢筋腐蚀性与潜水的腐蚀性基本一致，深层地基土对混凝土结构及钢筋的腐蚀性弱于地下水的腐蚀性。

综合以上分析解读，结合天津环境条件，在轨道交通岩土勘察中应充分考虑地基土对建筑材料的腐蚀性，尤其是对混凝土中钢筋的腐蚀性。当仅取水样判定对建筑材料的腐蚀性情况时，出于安全性考虑，建议按照干湿交替条件考虑对钢筋的腐蚀性。

4 结论

地下工程防腐蚀设计的难点在于确定防腐蚀设计等级。等级过高，将造成混凝土耐久性要求提高、工程造价及实施难度提高;等级过低，将造成结构耐久性设计偏于不安全。本文结合标准对腐蚀性评价过程中的几个关键问题开展探讨，得到结论如下：

（1）在天津市地铁工程建设中，一般情况下建议按Ⅱ类环境类型开展腐蚀性评价。

（2）一般环境条件下，地下车站及区间建议不考虑干湿交替影响。

（3）应当充分考虑地基土对混凝土结构中钢筋的腐蚀性，地基土对混凝土结构中钢筋的腐蚀性与潜水在干湿交替作用下对钢筋的腐蚀性基本相当。

参考文献：

[1]GB50021-2001.岩土工程勘察规范（2009版）[S].

[2]DB/T 29-253-2018.天津市城市轨道交通岩土工程勘察规程[S].

[3]GB50157-2013.地铁设计规范[S].

[4]GB/T50476-2008.混凝土结构耐久性设计规范[S].

[5]李凤宪，王华，王永建.天津地区地下水和土腐蚀性评价关键问题探讨[J].土工基础，2015，29（02）：100-104.

[6]唐海明，李平虎，吴海燕.天津滨海新区地下水、土腐蚀性规律初步分析与探索，2018，38（02）：20-23.

[7]李俊，黃涛，荆志东等.天津市区浅层地下水水质分析及腐蚀性评价[J].水资源与水工程学报，2009，20（02）：103-107.