天津滨海新区浅层地下水侵蚀性分区研究（刘建永,汲长顺,徐鹏逍,李明生）

摘要: 由于滨海新区地下水对基础侵蚀性较严重, 故开展了此课题研究。该项目主要是利用已有地下潜水水质分析试验资料, 对滨海新区基础侵蚀性分布规律进行研究。

关键词: 滨海新区; 地下水; 侵蚀性

滨海新区位于天津东部临海地带, 规划面积2 270 km2, 海岸线153 km, 常住人口140 万。2006 年,天津滨海新区的开发开放被正式纳入国家总体发展战略。随着滨海新区作为我国北方经济发展引擎地位的确立和经济的快速发展, 新区范围内工程建设规模也持续扩大。

在这些建设投资中, 基础工程、管道工程等所占比重不小,而该区域地下潜水对各类建筑物的钢筋混凝土基础的不同化学成分的侵蚀性尤为严重。为改善这一现象首先就要了解地下潜水不同化学成分侵蚀性分布规律, 因此开展了本次研究。

研究区域

本次研究的范围以天津滨海新区为主, 同时包含宁河县、东丽区、津南区。调查区域总面积约为4 253 km2。调查区域地形分布大致是北高南低, 西高东低。地表面以第四纪晚期Q4 陆相河流冲积淤积为主, 夹杂部分湖沼沉积或滨海新区沉积。

研究水层

调查水层为天津市最常见的第一含水层, 统称为潜水层,一般受大气降水或周围河系水影响。含水层常年水位标高在大沽水平1～- 1 m 之间。该层水埋藏于地表层的第一陆相层的黄褐色粘土、粉质粘土及第一海相层淤泥质软土中。人工开挖均能遇到此层。由于毛细现象, 该层普遍具有较高的毛细地下水上升。水位受季节影响, 每年7～9 月夏季水位较高, 3～4 月春季水位较低。高差在1～1.5 m 左右, 但与潮水无关。含水层渗透能力偏小, 一般室内渗透系数k20≤10- 7 cm/d。该层潜水水温14 ℃左右, 不受季节影响。

资料来源和数量

该项调查研究所依据资料均来源于天津市市政工程设计研究院岩土勘察分院, 自20 世纪90 年代以来完成的位于滨海新区范围内公路与市政工程勘察项目的水质分析试验成果。对于试验点分布密度不足的地区, 适当安排了一些取水孔, 以补充相关资料。本次研究共收集了145 项工程中的570 组水质分析试验成果, 其中包含取水孔507 个、土腐蚀性28 个, 河水35 个。

地下水侵蚀性分析

依据国家标准《岩土工程勘察规范》( GB 50021- 2001)以及天津市地方工程建设标准《岩土工程技术规范》( DB29- 20- 2000) 有关规定, 对收集的地下水水质分析试验资料进行了统一的整理与分析。

由于滨海新区临海且河流密集, 依据环境类型分类标准,该区域应属Ⅱ类。因此考虑环境类型, 按干湿交替作用情况, 该区域范围内, 地下水对混凝土结构侵蚀性主要表现为SO42- 离子的侵蚀性, 其他离子对混凝土侵蚀性并不十分明显。

滨海新区地下水pH 值多> 5.0, 且水中侵蚀性CO2 和HCO3- 两种离子的含量均较低, 因此按地层渗透性, 地下水对混凝土结构的侵蚀性并不明显。

滨海新区地下水水位随季节变化较大, 而且地下水中Cl-离子含量较高。因此, 在考虑干湿交替情况下, 地下水对钢筋混凝土结构中钢筋的侵蚀性是很明显的。

由于地下水中SO42- 离子和Cl- 离子含量较高, 且地下水pH值介于5～8 之间, 因此其对钢结构的侵蚀性也比较强烈。

地下水侵蚀性评价

通过对滨海新区现有地基侵蚀现象的观察与分析, 并结合对已有资料的整理与分析, 确定该区域地下水对地下结构的侵蚀性主要表现为SO42- 离子和Cl- 离子的侵蚀性。

区域范围内地下水侵蚀性强弱分区非常明显。在沿海传统晒盐区, SO42- 离子和Cl- 离子含量很高, 有的甚至接近饱和,其对地下结构多为强侵蚀。工业发达地区, 受环境污染影响,地下水多呈中～弱侵蚀性。而在传统农业区, 地下水的侵蚀性较小, 多为弱～无侵蚀性。对该区域同一地点不同时间地下水分析资料进行分析, 近10 a 来, 地下水侵蚀性变化不大, 基本保持稳定。

在环境类型Ⅱ类、干湿交替情况下, SO42- 离子对混凝土结构侵蚀性分布规律总结见图1 ( 其中Ⅰ为无侵蚀、Ⅱ为弱侵蚀、Ⅲ为中侵蚀、Ⅳ为强侵蚀) 。区域范围内以弱侵蚀为主; 沿海地区多为强侵蚀性; 整个地区中侵蚀性区域较少, 主要分布在沿海河自港务局至李家铺子一带, 清河农场、黄港水库附近地区; 而自大泊庄、卢台、小海区至赵庄子一线以北地区以及后沽附近, 张贵庄至新立一带, 地下水均为无侵蚀性; 其他区域为弱侵蚀性。

在干湿交替情况下, Cl-离子对钢筋混凝土中钢筋的侵蚀性分布规律总结见图2(其中Ⅱ为弱侵蚀、Ⅲ为中侵蚀、Ⅳ为强侵蚀) 。区域范围内以中、强侵蚀性为主, 不存在无侵蚀性区域; 弱侵蚀性仅分布在东丽区沿津滨公路张贵庄至新立、骆驼房子这一区域内; 沿海地区多为强侵蚀性; 而且沿清河农场、胡张庄至海丰村, 北塘至黄港水库, 沿海河至邓善沽以及北大港水库周边这4 个区域均为强侵蚀伸入地区; 其他地区为中侵蚀性。

参考文献:

[1] GB 50021- 2001, 岩土工程勘察规范[S].

[2] DB 29- 20- 2000, 岩土工程技术规范[S].

[3] JTJ 064- 98, 公路工程地质勘察规范[S].

中图分类号: TU991.11+2

文献标识码: B

文章编号: 1008- 3197( 2007) 04- 0035- 02

收稿日期: 2007- 07- 10

作者简介: 刘建永/ 男, 1964 年出生, 高级工程师, 学士, 天津市高速公路建设发展公司项目经理兼总工, 从事天津市高速公路项目建设技术管理工作。

汲长顺/ 天津市高速公路建设发展公司。

徐鹏逍、李明生/ 天津市市政工程设计研究院。

来源：《市政公用建设》