摘要：建筑物基礎(chǔ)承載著房屋自重和建筑物所有外加荷載，如果經(jīng)常受到具有腐蝕性水和土的侵蝕，結(jié)構(gòu)安全度和耐久性就會(huì)降低，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生基礎(chǔ)失效的事故。天津市濱海新區(qū)地下成水分布廣，厚度大，礦化度高，其腐蝕性對(duì)構(gòu)筑物的危害非常大，研究高礦化水垂向分布特征及腐蝕性情況是十分必要的。為研究濱海新區(qū)高礦化水在垂向上的分布情況，選取3個(gè)典型場(chǎng)地作為研究區(qū)，進(jìn)行土壤全鹽量的垂向定量分析，以此間接反映淺層地下水礦化度的變化情況，同時(shí)在垂向采用分段取水的方式研究高礦化水腐蝕性垂向分布特征。

關(guān)鍵詞：高礦化水;腐蝕性;濱海新區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：P641

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1001-9138-（2019）05-0068-71

收稿日期：2019-04-03

1 前言

當(dāng)前，天津進(jìn)入了加快發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期，各項(xiàng)工程建設(shè)正存如火如荼地進(jìn)行著。工程建設(shè)中建筑物基礎(chǔ)承載著房屋自重和建筑物所有外加荷載，如果經(jīng)常受到具有腐蝕性水和土的侵蝕，結(jié)構(gòu)安全度和耐久性就會(huì)降低，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生基礎(chǔ)失效的事故。天津市濱海新區(qū)地下咸水分布廣，厚度大，礦化度高，同時(shí)地處渤海之濱，不均勻分布著大面積鹽漬土。目前工程勘察中水土樣品采集的代表性差，難以真實(shí)反映濱海新區(qū)高礦化水與鹽漬土整體的腐蝕情況，但其腐蝕性對(duì)構(gòu)筑物的危害非常大，目前已有的研究成果在水平方向上較多，在垂向上的研究成果很少，研究高礦化水垂向分布特征及腐蝕性情況是十分必要的。

2 研究區(qū)水文地質(zhì)條件

2.1 區(qū)域水文地質(zhì)特征

天津市地下水的賦存受地質(zhì)構(gòu)造、地貌、水文和古地理?xiàng)l件的控制，從山前平原向?yàn)I海平原水文地質(zhì)條件由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，呈現(xiàn)出明顯的水平分帶規(guī)律。

研究區(qū)地下水的分布和富水特征受地貌和水系分布的影響，沉積物為海積沖積層和沖積海積層，含水層為中細(xì)砂和粉細(xì)砂，富水性較差，淺部水質(zhì)為咸水或半咸水，工作區(qū)北部咸水底界埋深為40-80m，一般為80-200m，至大港一帶第Ⅱ含水組全部為咸水，供水條件變差。工作區(qū)屬于資源性缺水地區(qū)。

研究區(qū)新近系熱儲(chǔ)層含中富的中低溫地?zé)崴?，水?5-95℃，同時(shí)也富含礦泉水，開(kāi)發(fā)條件優(yōu)越。深層淡水中氟含量普遍較高，是供水中的不利因素。

2.2 淺層地下水補(bǔ)、徑、排條件

研究區(qū)淺層咸水主要接受降水和河流滲漏補(bǔ)給，靠蒸發(fā)排泄。由于地層含鹽量高，淺層水無(wú)明顯淡化，地下水流向自西向東。特殊的地質(zhì)環(huán)境決定了本區(qū)淺層咸水水位淺，地下水水位埋深小于土壤積鹽的臨界深度，造成較為嚴(yán)重的土壤鹽漬化。

2.3 淺層地下水流場(chǎng)特征

研究區(qū)淺層地下水總體流向自北西向南東，水力坡度一般在0.1-0.5‰，水位埋深一般<2m;水位埋深>2m的地區(qū)主要分布在漢沽區(qū)北部和大港區(qū)北部。淺層地下水水位標(biāo)高一般大于0m，反映淺層水徑流滯緩。河流、洼淀、水庫(kù)等地表水體往往是淺層地下水的局部排泄帶，但河流在汛期補(bǔ)給地下水，渤海灣是淺層地下水的最終排泄帶。在現(xiàn)狀條件下，淺層水水位普遍高于下伏深層水，淺層水向下越流補(bǔ)給深層水。

2.4 淺層地下水水位動(dòng)態(tài)

研究區(qū)淺層水主要受降水補(bǔ)給，轆蒸發(fā)消耗，目前開(kāi)發(fā)利用不充分。地下水動(dòng)態(tài)多處于自然狀態(tài)，綦本與氣象周期一致，高水位出現(xiàn)在融凍期后的3-4月，而低水位出現(xiàn)在10-12月，變幅較小，多在0.5-1.5m。其動(dòng)態(tài)類(lèi)型屬于滲入—蒸發(fā)型。多年動(dòng)態(tài)變化較小。

3 研究方法

3.1 咸水劃分

按礦化度大小分，可將咸水分為微咸水（2-3g/L）、半成水（3-5g/L）、咸水（5-10g/L）、鹽水（10-50g/L）和鹵水（>50g/L）。按咸水埋藏條件、地層時(shí)代及其水力性質(zhì)劃分，可將咸水分為淺層咸水和深層咸水。淺層咸水底界一般為25-30m，淺層咸水下部的咸水水體均為深層咸水，其底界為咸水含水組的埋藏底界。本次高礦化水研究指針對(duì)礦化度大于2g/L的微咸水至鹵水的研究，由于本次研究的重點(diǎn)是高礦化水對(duì)構(gòu)筑物的腐蝕性情況，所以本項(xiàng)目研究深度為30m以淺的淺層地下咸水。

3.2 場(chǎng)地選取

淺層地下水在垂向上的細(xì)化分段采集造價(jià)高、難度大，為研究濱海新區(qū)高礦化水在垂向上的分布情況，分別選取濱海新區(qū)北部漢沽中新生態(tài)城、中部塘沽云山道和南部大港上古林3個(gè)典型場(chǎng)地作為研究區(qū)，進(jìn)行土壤全鹽量的垂向定量分析。從以往研究資料來(lái)看，土壤中的全鹽量與地下水的礦化度雖然沒(méi)有直接公式上的關(guān)聯(lián)關(guān)系，但是土壤全鹽量較高的地層地下水的礦化度較高，反之亦然。所以本次研究利用土壤全鹽量來(lái)間接反映淺層地下水礦化度的變化情況。三個(gè)典型場(chǎng)地的勘察鉆孔最大孔深為60m，土樣采集方法是30m以淺，一米采集一份土樣;30-60m每?jī)擅撞杉环萃翗?，土樣測(cè)試指標(biāo)為易溶鹽。根據(jù)土樣實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，研究區(qū)內(nèi)土壤pH介于8-9之間，為堿性土壤。根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001），濱海地區(qū)鹽漬土含鹽化學(xué)成分（CL-/2S042-）指標(biāo)均值為5.07，類(lèi)型為氯鹽漬土。

為研究高礦化水在垂向上的腐蝕性情況，在每個(gè)場(chǎng)地布設(shè)4個(gè)孔，3個(gè)孔作為地下水分層采樣孔，均下管材成井，另外1個(gè)孔進(jìn)行地層劃分和土樣采集。施工順序，采用130mm孔徑首先施工60m孔，進(jìn)行地層劃分和土樣采集;后施工10m、20m和30m鉆孔，分層采取0-10m、10-20m、20-30m段地下水水樣，采用154mm孔徑，下入濾水管成井，并采用清水洗井抽水;帶水清砂凈后采取水樣。

4 研究結(jié)果分析

4.1 高礦化水垂向分布特征

研究表明，濱海新區(qū)鹽漬土在垂向上呈現(xiàn)出表聚性和隨深度遞減的規(guī)律：從近地表（3m以淺）土壤鹽漬化程度來(lái)看，漢沽場(chǎng)地全鹽量含量相對(duì)最高，鹽漬化程度最高，全鹽量峰值為5.15g/100g土;其次是南部大港區(qū)，全鹽量最大值為3.6g/100g土;中部塘沽區(qū)相對(duì)最低，鹽漬化程度相對(duì)最低，3m以淺全鹽量為1g/100g，其全鹽量最大值出現(xiàn)地下6m處，為2.43g/100土，地表以下3m-8m處，為全鹽量平均值最高處。從下降速率來(lái)看，大港區(qū)全鹽量下降相對(duì)最快，10m以深全鹽量低于1g/100g土，20m以深全鹽量低于0.5g/100g土;其次是塘沽區(qū)，14m以深全鹽量低于1g/100g土;漢沽區(qū)下降速率相對(duì)最慢，33m以深全鹽量低于1g/100g土。

結(jié)合三個(gè)典型場(chǎng)地的土壤全鹽量在垂向上的分布特征，我們推測(cè)濱海新區(qū)高礦化水在縱向上的分布情況如下：整體上自淺層地下水水位處開(kāi)始，隨著深度的加深，淺層地下水礦化度逐漸降低;地表以下10m以淺，淺層地下水礦化度波動(dòng)較大，總體上保持較大的數(shù)值;自地表以下10m處至25m處，礦化度仍有波動(dòng)但總體呈穩(wěn)步下降的趨勢(shì);自地表以下25m處向下，礦化度波動(dòng)明顯減小，總體上保持較小的數(shù)值。

4.2 高礦化水腐蝕性垂向分布特征

三個(gè)場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性為弱-強(qiáng)腐蝕性，漢沽中新生態(tài)城場(chǎng)地10m以淺地下水具強(qiáng)腐蝕性，10m至30m處地下水具弱腐蝕性;塘沽云山道場(chǎng)地10m以淺地下水具強(qiáng)腐蝕性，10m至30m處地下水具弱腐蝕性;大港上古林場(chǎng)地30m以淺地下水具弱腐蝕性。三個(gè)場(chǎng)地地下水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋的腐蝕性，在長(zhǎng)期浸水狀態(tài)下均具弱腐蝕性;在有干濕交替作用情況下均為強(qiáng)腐蝕性。三個(gè)場(chǎng)地地下水對(duì)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕性評(píng)價(jià)均為中等腐蝕性，見(jiàn)圖1。

研究表明，區(qū)內(nèi)不同深度水體中高含量SO₄^2-和CL^-是水體對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋腐蝕等級(jí)強(qiáng)的主要原因。由于區(qū)內(nèi)水體均為弱堿性水，SO₄^2-和CL^-含量較高，所以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕性等級(jí)均為中等。從不同深度水體腐蝕性評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)表中可以看出：參與混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕性評(píng)價(jià)的NH₄⁺隨著深度的增大，變化不大;參與混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕性評(píng)價(jià)的SO₄^2-、Mg²⁺、礦化度以及參與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性評(píng)價(jià)的CL^-隨著深度的增加明顯降低，相應(yīng)腐蝕性等級(jí)下降。

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