天津地區(qū)地下水、土腐蝕性評價標(biāo)準(zhǔn)探討

李雅斐 秦銀剛

摘 要：結(jié)合天津地區(qū)地質(zhì)情況，對巖土工程勘察中腐蝕性評價中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了討論。就天津地鐵工程勘察場地環(huán)境類型、干濕交替、土樣腐蝕性等問題，對不同標(biāo)準(zhǔn)和研究成果進(jìn)行解讀分析，結(jié)果對天津地區(qū)地鐵工程建設(shè)中的水土腐蝕性評價有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：地下水;腐蝕性評價;巖土工程勘察;地鐵工程

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

1 引言

地下水、土的腐蝕性評價是巖土工程勘察的一項重要內(nèi)容，是工程設(shè)計的必要基礎(chǔ)資料。天津地處渤海之濱，淺層地下水具有咸淡分布的特點，會對地下工程造成一定的腐蝕性影響。開展腐蝕性評價并據(jù)此采取可靠的防腐措施，是確保工程質(zhì)量的重要一環(huán)。

筆者在從事地鐵工程勘察設(shè)計工作中發(fā)現(xiàn)，巖土從業(yè)人員對于腐蝕性評價中的勘察場地環(huán)境類型、干濕交替、土的腐蝕性等問題有不同解讀，執(zhí)行規(guī)范并不統(tǒng)一。本文結(jié)合新實施的《巖土工程技術(shù)規(guī)范》（DB-29-20-2000），對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和研究成果進(jìn)行分析解讀，并結(jié)合天津地區(qū)水文地質(zhì)概況及自己的實踐經(jīng)驗提出一些觀點，供同行探討。

2 天津地區(qū)水文地質(zhì)概況

天津位于濱海平原地區(qū)，淺層地下水主要為第四紀(jì)地層中的孔隙水。地鐵建設(shè)區(qū)域位于天津南部平原地區(qū)，與工程建設(shè)密切相關(guān)的是潛水和淺層承壓水。

潛水賦存于淺部地層中，大部分區(qū)域以黏性土介質(zhì)為主，滲透性差;部分區(qū)域有淺部粉土、砂土分布，滲透性相對較好。潛水位埋深一般為1.0m?3.0m，水位受降雨、地表水及地面蒸發(fā)影響，年變幅在0.5m～1.0m。

第一承壓含水層（⑧2、⑨2、⑩2層）是影響天津地鐵的主要含水層，一般埋深20m?33m，土性為粉土或砂土;第二承壓含水層（、層）一般埋深33m?53m，土性為粉土、粉砂及細(xì)砂。第一、二承壓含水層空間分布較為連續(xù)，局部第一承壓含水層與第二承壓含水層連通。

3 腐蝕性評價問題分析

3.1 勘察場地環(huán)境類型

環(huán)境因素是影響腐蝕性的關(guān)鍵因素，GB50021-2001《巖土工程勘察規(guī)范》（2009版）附錄G考慮了氣候類型、土層滲透性及含水量等因素，將場地環(huán)境劃分為Ⅰ～Ⅲ類，并要求依此分類對水的腐蝕性進(jìn)行評價。

天津地區(qū)干燥度系數(shù)為1.9（30年平均），根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（2009版），應(yīng)判定為干旱區(qū)。參照表1，天津地區(qū)潛水及承壓水屬于干旱區(qū)弱透水層中的地下水，環(huán)境類型應(yīng)定為Ⅱ類。

天津地標(biāo)《巖土工程技術(shù)規(guī)范》（DB-29-20-2000）中規(guī)定，“天津地區(qū)一般條件可按Ⅲ類環(huán)境評價;地下水PH≤6.5的場地宜按Ⅱ類環(huán)境評價”，該條款根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-94）規(guī)定的場地環(huán)境類型劃分標(biāo)準(zhǔn)制定?！稁r土工程勘察規(guī)范》于2009年進(jìn)行了局部修訂，Ⅲ類環(huán)境的場地環(huán)境地質(zhì)條件為“各氣候區(qū)稍濕的弱透水層;各氣候區(qū)地下水位以上的強(qiáng)透水層”，由于天津地鐵結(jié)構(gòu)工程往往位于地下水位以下，顯然不能再判定為Ⅲ類環(huán)境。因此，2018年8月1日最新實施的《天津市城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)程》（DB/T 29-253-2018）針對天津地鐵地下工程的環(huán)境類型進(jìn)行了明確規(guī)定。

《天津市城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)程》（DB/T 29-253-2018）10.4.3【條文說明】中有如下表述：對于地下車站地下連續(xù)墻作為地下主體結(jié)構(gòu)的一部分、或地下隧道采用非全斷面注漿時時宜按Ⅰ類環(huán)境考慮;地下車站中地下連續(xù)墻不作為車站主體結(jié)構(gòu)時，考慮到其隔水作用，車站主體結(jié)構(gòu)可按Ⅱ類環(huán)境確定;考慮到地下區(qū)間采用全斷面注漿處理使襯砌結(jié)構(gòu)直接接觸的水泥土滲透性大大降低以及襯砌結(jié)構(gòu)本身抗?jié)B性能較好的因素，可按Ⅱ類環(huán)境確定。

根據(jù)天津地鐵建設(shè)實際，地下車站往往采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，地下區(qū)間往往采用全斷面同步及二次注漿。結(jié)合以上分析，在天津市城市軌道交通工程建設(shè)中，一般情況下可按Ⅱ類環(huán)境類型開展腐蝕性評價。對于高架車站區(qū)間及地面附屬建筑，根據(jù)2009版《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）結(jié)合實際情況確定。

3.2 干濕交替

如何考慮干濕交替影響，對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕性判定并進(jìn)行耐久性設(shè)計，不同規(guī)范理解也存在爭議?！痘炷两Y(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》（GB/T50476-2008）中規(guī)定“配筋混凝土墻、板構(gòu)件的一側(cè)表面接觸室內(nèi)干燥空氣、另一側(cè)表面接觸水或濕潤土體時，接觸空氣一側(cè)的環(huán)境作用等級宜按干濕交替環(huán)境確定”。

具體到地鐵工程，《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB50157-2013）認(rèn)為，地下車站及盾構(gòu)隧道所采取的防水抗?jié)B等級較高，結(jié)構(gòu)環(huán)境不至于形成完全的干濕交替效果，因此對處于一般環(huán)境條件下且厚度不小于300mm的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)襯可不按薄壁構(gòu)件考慮，在一面臨水另一面干燥的環(huán)境條件下，可不考慮干濕交替作用。

天津地區(qū)中南部平原區(qū)域潛水水位埋深較淺，淺層土以黏性土為主，在毛細(xì)作用下，地下水很容易上升至地表。據(jù)有關(guān)研究成果，天津地區(qū)在地下水毛細(xì)上升帶范圍內(nèi)，凍融交替、干濕交替作用對混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕性的影響不強(qiáng)烈。據(jù)此，在一般環(huán)境下，地下車站及區(qū)間可不考慮干濕交替影響。

3.3 土樣腐蝕性判定

2009版《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）12.1.2條規(guī)定：“混凝土結(jié)構(gòu)處于地下水位以上時，應(yīng)取土試樣做土的腐蝕性測試;處于地下水或地表水中時，應(yīng)取水試樣做水的腐蝕性測試”。由于天津地區(qū)中南部平原地區(qū)地下水位埋深較淺，天津各勘察單位以往在判定腐蝕性過程中往往僅采集水樣，以地下水的腐蝕性替代水和土的腐蝕性。國內(nèi)其他城市也多采用類似做法。

最新實施的《天津市城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)程》（DB/T 29-253-2018）針對地基土的腐蝕性提出了新要求。認(rèn)為天津地區(qū)不僅要考慮地下水、地下水位以上土對建筑材料的腐蝕性，也要評價地下主體結(jié)構(gòu)底板下5m以上地基土對建筑材料的腐蝕性。

針對地基土的腐蝕性是否需要判定，筆者研究了相關(guān)規(guī)范及研究資料。根據(jù)2009版《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）12.2腐蝕性評價章節(jié)的腐蝕性評價表格，能推出相同離子濃度的地基土對混凝土的腐蝕性弱于地下水（無干濕交替）的腐蝕性;地基土對鋼筋的腐蝕性與地下水（有干濕交替）的腐蝕性相當(dāng)。

國內(nèi)學(xué)者對于天津地區(qū)的水土腐蝕性研究開展了大量研究。李鳳憲等人對天津地區(qū)7個場地開展水和土的腐蝕性對比分析，認(rèn)為地基土對混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性要高于潛水在無干濕交替（或長期浸水）作用下的腐蝕性，而與潛水在干濕交替作用下腐蝕性基本相當(dāng)。唐海明等人收集上百組資料對濱海新區(qū)地下潛水、承壓水及地基土的腐蝕性進(jìn)行系統(tǒng)分析和對比，認(rèn)為濱海新區(qū)淺層地基土對混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋腐蝕性與潛水的腐蝕性基本一致，深層地基土對混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋的腐蝕性弱于地下水的腐蝕性。

綜合以上分析解讀，結(jié)合天津環(huán)境條件，在軌道交通巖土勘察中應(yīng)充分考慮地基土對建筑材料的腐蝕性，尤其是對混凝土中鋼筋的腐蝕性。當(dāng)僅取水樣判定對建筑材料的腐蝕性情況時，出于安全性考慮，建議按照干濕交替條件考慮對鋼筋的腐蝕性。

4 結(jié)論

地下工程防腐蝕設(shè)計的難點在于確定防腐蝕設(shè)計等級。等級過高，將造成混凝土耐久性要求提高、工程造價及實施難度提高;等級過低，將造成結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計偏于不安全。本文結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)對腐蝕性評價過程中的幾個關(guān)鍵問題開展探討，得到結(jié)論如下：

（1）在天津市地鐵工程建設(shè)中，一般情況下建議按Ⅱ類環(huán)境類型開展腐蝕性評價。

（2）一般環(huán)境條件下，地下車站及區(qū)間建議不考慮干濕交替影響。

（3）應(yīng)當(dāng)充分考慮地基土對混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性，地基土對混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性與潛水在干濕交替作用下對鋼筋的腐蝕性基本相當(dāng)。

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