長三角地區(qū)巖土工程水質(zhì)簡分析過程探討

田麗霞

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

0 引言

隨著人類經(jīng)濟(jì)活動的飛速發(fā)展和科學(xué)的不斷進(jìn)步，巖土工程的建筑材料都在日趨復(fù)雜化和多樣化，不管是地上建筑還是地下結(jié)構(gòu)，水文資源問題對人們的整個工程活動都將產(chǎn)生久遠(yuǎn)的影響。為提高工程質(zhì)量，消除和減少地下水對巖土工程的危害，對建筑周圍的水質(zhì)進(jìn)行定性和定量的分析是巖土勘察和設(shè)計活動中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

1 水質(zhì)分析作用

水質(zhì)分析根據(jù)作用和用途一般有簡分析、全分析和專門分析。在工程勘察過程中，一般只需要進(jìn)行簡分析，其目的是一般地了解地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，分析常規(guī)項目有：溫度、pH值、游離態(tài)CO2、侵蝕性CO2、Ca2+、Mg2+、NH4+、Na+、K+、HCO3-、Cl-、SO42-、總礦化度等。

2 水樣的采集與指標(biāo)測定

（1）水的腐蝕性（侵蝕性）判定共取2L代表性水樣，其中包括250 mL測侵蝕性CO2的水樣（可單獨(dú)現(xiàn)場加2～3 g大理石粉并每天搖動數(shù)次）。采樣點(diǎn)和采樣時間的選擇，水體是流動的，其成分具有隨機(jī)性和周期性，所以要充分了解所取點(diǎn)的水文和地理條件，包括城市居民和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等人為因素對水樣的影響，合理選擇樣品的采集點(diǎn)、采集時間和采集數(shù)量，并做好詳細(xì)記錄。

（2）pH值測定采用酸度計法并易在現(xiàn)場測定。酸度計應(yīng)提前半小時開啟預(yù)熱。測定水樣溫度，用配置好的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液（20℃時pH值分別4.008，6.865，9.180）對酸度計的溫度和電極進(jìn)行修正，最后應(yīng)選取與待測樣品pH值接近的緩沖溶液進(jìn)行復(fù)核，所選標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液應(yīng)接近樣品溶液的pH值。用水反復(fù)沖洗電極后，需用待測水樣沖洗至少3遍電極，最后放入待測溶液，輕搖樣品，待讀數(shù)穩(wěn)定記錄數(shù)值，一般3～5 min讀數(shù)，以免水樣長期暴露于空氣中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響pH值。測試完畢應(yīng)充分沖洗電極，擦干后電極應(yīng)保存于飽和KCl溶液中。

（3）游離態(tài)CO2選用中合法滴定。選用配置的標(biāo)準(zhǔn)溶液Na2CO3溶液或者NaOH溶液滴定，因CO2極易溢出，在取樣時要非常仔細(xì)，沿瓶璧流下，若滴定時溶液出現(xiàn)渾濁，應(yīng)滴加5 mL20%的酒石酸鉀鈉掩蔽某些金屬離子。

（4）侵蝕性CO2的測定。取待測水樣裝滿帶塞的錐形瓶中并加入大理石粉2～3 g，每天搖動數(shù)次，放置2晝夜，或者直接吸取現(xiàn)場加好大理石粉的待測水樣，測定其中的HCO3-含量，其中比原水樣中增加的HCO3-含量部分即為侵蝕性CO2。

（5）Ca2+、Mg2+的測定，鈣鹽和鎂鹽之和為總硬度，測定方法有很多，用EDTA絡(luò)合物滴定法，可以先測總硬度，再測出Ca2+，從而計算出Mg2+，或者吸取一定體積的樣品，先測出Ca2+，再利用絡(luò)合物的不同的穩(wěn)定常數(shù)，用測完Ca2+的溶液繼續(xù)測定Mg2+。筆者認(rèn)為從操作過程來考慮后者更為經(jīng)濟(jì)實用。

（6）Cl-的測定，有硝酸銀容量法，硝酸汞容量法，電位滴定法和離子色譜儀法。其中硝酸銀法最簡單實用，但缺點(diǎn)是在Cl-含量較高時，滴定終點(diǎn)較難控制。根據(jù)反應(yīng)方程式：

在有磚紅色沉淀生成即試驗終止，記錄反應(yīng)數(shù)據(jù)。

水中氯化物的含量過高，對建筑材料等都有腐蝕性。某一地區(qū)的水體Cl-含量應(yīng)在某一變化范圍內(nèi)，如果有階段性的突然增加，說明該地區(qū)水體被污染。

（7）SO42-的測定，其常用方法有重量法，鉻酸鋇比色法，甲基百里酚藍(lán)比色法，EDTA容量法和比濁法等。這里選用EDTA容量法，在試驗過程中應(yīng)準(zhǔn)確加人5 mL的Ba-Mg混合溶液，以免給SO42-的計算造成誤差；如果SO42-的含量較高時，滴定終點(diǎn)較難判定，應(yīng)稀釋待測水樣重新滴定。

（8）總堿度的測定，用中合法，其主要是為了判定水樣中的碳酸鹽、重碳酸鹽、氫氧化物及其他弱酸弱堿鹽的總含量。

（9）鈉、鉀離子，測定方法主要有火焰光度計法和原子吸收分光光度計法，在簡易分析中，也可以用陰陽離子平衡法來計算其含量，因鉀受土壤、巖石和植物的吸附，含量一般比鈉少，所以在計算過程中用鈉離子的毫克當(dāng)量23來表示鈉、鉀離子含量。

（10）氨氮，測試方法有蒸餾法，納氏試劑比色法，甲醛容量法等，其中蒸餾法適用于低濃度氨氮或直接測定時有干擾的水樣，如果是澄清水樣，一般選鈉氏分光光度計法，此法簡單易操作，但鈉氏試劑毒性較大，所以要采取一定的防護(hù)措施，避免接觸皮膚，如果濺到皮膚上，應(yīng)立即用大量清水沖洗。

（11）總礦化度，水的總礦化度是指水中離子、分子和各種化合物的總含量，通常是以水烘干后所得殘渣來確定，也可以用所測各種離子含量的總和減去1/2的HCO3-含量來表示。

3 誤差控制

在試驗過程中主要有方法誤差，儀器誤差，人員誤差，試劑誤差和環(huán)境誤差。對此，操作人員應(yīng)熟悉各種分析方法和操作流程，掌握藥品性質(zhì)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作。另外還可增加分析次數(shù)，選用空白對比的方法，提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，也可用陰陽離子平衡法分析試驗結(jié)果，由于某些離子未測，或者在測定工程中某些離子發(fā)生變化，所以陰陽離子很少有完全平衡，允許有（1～5）%的誤差范圍；也可用總堿度或者pH值，游離態(tài)CO2，HCO3-，CO32-之間的關(guān)系來檢驗。另外在測定承壓水中的離子含量時，如發(fā)現(xiàn)離子含量很高，應(yīng)對水樣稀釋后重新進(jìn)行測定。

4 長三角地區(qū)水質(zhì)簡分析試驗結(jié)果

以上海和寧波為例，上海取8個工程實例，其地域分布見圖1所示。

圖1 上海地區(qū)試驗取樣點(diǎn)分布圖

寧波取3個工程實例，其地域分布見圖2所示。測試數(shù)據(jù)如表1～表4所列。從圖1和圖2中的分布情況可以看出，上海和寧波的取樣點(diǎn)均在很大程度上反映該兩個地區(qū)水質(zhì)分布情況。

圖2 寧波地區(qū)試驗取樣點(diǎn)分布圖

5 水質(zhì)對巖土工程影響的分析評價

根據(jù)國標(biāo)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）(2009版)判定，上海和寧波兩地水樣評價如表5～表7所列。

6 結(jié)果分析

（1）由表1～表4看出，pH值在6.0-8.4之間，水樣的游離態(tài)CO2和侵蝕性CO2含量隨著pH值增大都有逐漸減少的趨勢（分析用取樣量均為25 mL），并且侵蝕性CO2含量在7～8.4之間很少，幾乎為零。

表1 上海地區(qū)地表水實測值一覽表

表2 上海地區(qū)地下水實測值一覽表

表3 寧波地區(qū)地表水實測值一覽表

表4 寧波地區(qū)地下水實測值一覽表

表5 受環(huán)境類型影響，水對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性評價表（單位：m g/L）

表6 受地層滲透性影響，水對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性評價表

表7 水對鋼筋混凝土中的鋼筋的腐蝕性評價表（單位：mg/L）

（2）寧波地區(qū)地層承壓水的離子含量遠(yuǎn)大于地表水和潛水離子含量，尤其Cl-含量。

（3）根據(jù)上海和寧波水樣分析實測值可以得出，在干濕交替情況下對Ⅱ類場地環(huán)境中的混凝土呈微腐蝕性，在無干濕交替情況下對Ⅱ類場地環(huán)境中的混凝土呈微腐蝕性；根據(jù)地層滲透性判定該水樣對混凝土呈微-弱腐蝕性；在長期浸水條件下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋呈微腐蝕性，在干濕交替條件下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋呈微-弱腐蝕性，所以綜合評價為弱腐蝕性。

[1]水質(zhì)分析大全[M].1989.

[2]JTJ 056-84，公路工程水質(zhì)分析操作規(guī)程[S].

[3]DLGJ33-94，水質(zhì)分析操作規(guī)定[S].

[4]TB10104-2003，鐵路工程水質(zhì)分析規(guī)程[S].