高矿化度地下水对建筑物的侵蚀情况及防治

马登荣

（甘肃省景泰川电力提灌管理局，甘肃景泰730400）

1 工程建成运行后对地下水的影响

1.1 水位上升

工程上水运行后，由于渠道渗水，渠道两侧荒滩大量开垦为耕地后的灌溉回归水渗漏补给，使局部地段地下水位显著升高。最明显的地段是总干渠一泵站管槽下部，二泵站、四泵站、五泵站、七泵站厂区及管槽下部，兰化农场段渠道、边外支渠口前后的总干渠等。上述各区段除四泵站厂区及兰化农场段总干渠外，其余各区段在修建开挖过程中均未出现过地下水，上水运行几年后，地下水位均超过了渠道和建筑物底面。

1.2 矿化度增高

地下水在渗流过程中溶滤了大量易溶盐类，直接影响到工程所经地段地下水水质。近年来对一些泵站及建筑物处地下水水质化学分析表明：地下水中含有大量的盐分和酸性离子，属于硫酸盐氯化钾钠型侵蚀水，特别是地下水中的SO4-2含量达921～2 601.6 mg/L，对砼建筑物具有强侵蚀性。

2 受地下水侵蚀最严重的建筑物和渠段

一是总干渠一泵站管槽下段镇墩、支墩。二是总干渠二泵站副厂房框架柱，管槽下段镇墩、支墩、底板。三是总干集四泵站前池底板、下部侧墙，副厂房条形基础、框架柱，汇总管支墩，管槽下段镇墩、支墩、底板、侧墙基础，厂区砼地坪。四是总干渠7#渡槽个别排架基础、排架柱下部。五是总干渠五泵站副厂房条形基础、框架柱，汇总管支墩，厂后护坡侧墙，管槽下段镇墩、支墩、底板、排水沟，前池前面总干渠下层预制块。六是兰化农场段总干渠个别区段下层预制块。七是总干渠七泵站副厂房条形基础、框架柱，汇总管支墩，管槽下段镇墩、支墩、底板。八是总干边外支渠口后渠道下层预制块。

3 地下水侵蚀的部位及表现形式

易受侵蚀的砼建筑物一般都处于地下水位较高的地带，而受侵蚀严重的部位多为水位的变幅区和土壤干湿交替区，稳定的地下水位以下侵蚀程度相对较轻。已被侵蚀的建筑物其侵蚀的程度也不尽相同，轻者砼表面都有白色的结晶体，表层砼可用手指抠下，重者砼表面剥落、强度降低、漏水、露筋，局部侵蚀深度达4～12 cm，最为严重的是一部分汇总管支墩、管槽支墩等，出现砼崩溃、坍塌，甚至离散成渣状，完全失去支撑作用。

4 砼被侵蚀的原因分析

一是高矿化度地下水中所含大量的SO4-2与水泥水化硬化体中大量的不稳定或亚稳定状态的物质如水化铝酸钙、氢氧化钙等相互作用，在砼结构薄弱的孔隙中局部生成复盐（钙矾石、水化氯铝酸钙等），产生体积膨胀，导致砼体中产生局部应力，随着时间的延长，膨胀作用加重，所产生的不均衡应力使砼体原有的均质性发生变化而变形、胀裂，加之砼体中高碱性物质的侵蚀，进一步加重了砼体结构的破坏。

表1 总干渠一至六泵站建筑物受侵蚀破坏调查

表2 材料用量及技术要求

二是砼密实度差，这是个别砼建筑物遭受地下水侵蚀破坏的主要原因。经2018 年对总干渠一至六泵站间一些砼建筑物受侵蚀破坏情况的调查（见表1），表明地下水对砼建筑物侵蚀破坏相当严重。

5 加固处理的方法

针对砼建筑物受侵蚀破坏的不同情况，从提高砼自身抗侵蚀性能和减少侵蚀介质2 个方面入手，采取不同措施，对侵蚀破坏较严重的砼建筑物进行了加固处理，并采取了一些防治砼侵蚀破坏的措施。

一是对受侵蚀的砼建筑物，将被侵蚀层凿除至砼新鲜面以下2～3 cm，重新包裹一层高标号抗酸砼或钢筋砼，新砼外表再包1～2 层塑膜或刷一层沥青。总干渠7#渡槽32—39#排架柱外包15 cm 的钢筋砼；一些副厂房条形基础、框架柱外包15～20 cm的钢筋砼等。

具体要求：渡槽排架柱，副厂房条形基础、框架柱加固，使用525#高标号抗硫酸盐水泥，水泥抗硫酸类型为AP-7500 至AP-10000；其他仍用425#普通硅酸盐水泥。砼骨料采用强度和级配良好的黄河岸边盐寺料场砂石骨料，严格控制最大水灰比为0.45，拌和时间大于3 min。按一定比例掺入SW-2型减水剂和中国建筑科学院研制的CM型抗侵蚀防水复合材料，材料用量及技术要求见表2。加强振捣，严防漏振和过振，以提高砼密实度。

二是完善厂区及管槽的截水和排水工程，减少高矿化度地下水对砼建筑物的侵蚀。根据实际地形条件，分别对地下水位较高的总干渠一、二、五、七泵站管槽排水沟和四泵站的厂后排水沟进行了加深，增加了纵、横向排水沟，改造了厂后集水井和排水设备，改善了地下水的汇集排除条件，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湿更替造成砼内部盐分结晶的条件。

三是增设截水墙。总干渠四泵站由于地处石门沟河道旁，河道内长年流淌着矿化度很高的灌溉回归水，所以在厂房西侧和北侧增设80 cm 厚的红黏土截水墙，迎水面夹了双层塑膜以增强隔水性。截水墙基础深入基岩内50 cm，以彻底截断地下水流向厂区，截水墙外侧增设了排水沟，加强排水。

四是对受侵蚀的总干渠下层预制块采用换干砌石、预制块间隔勾缝等办法，其目的是加快地下水排泄，增强抗侵蚀性。

6 加固处理的效果

通过几年对地下水侵蚀砼建筑物的防治与加固，效果显著。如总干渠四泵站，处理前大量地下水流入厂区回车场和厂后基坑，冬季结冰将汇总管顶起，厂外地坪砼凸起，厂房内底板地下水多处渗逸。增设截水墙及排水沟后，渗入流量小于0.1 L/s，明显降低了厂区地下水位，减少了侵蚀介质的侵入；总干渠一、二、五泵站改造并加深集水井、增设排水沟后，及时排水，使原来常年积水的厂后基坑不再积水，地面干燥干净，地下水对副厂房基础梁、柱侵蚀强度大大减弱；2020 年3 月，对处理后经过了3 年多的总干渠二泵站管道镇、支墩及副厂房梁、柱等砼建筑物逐个进行检查，砼表面均未发现被侵蚀痕迹。