勝利油田土壤鹽堿化對工程建設(shè)的影響

鄒積山 中國石化石油工程設(shè)計有限公司

勝利油田土壤鹽堿化對工程建設(shè)的影響

鄒積山 中國石化石油工程設(shè)計有限公司

勝利油田是我國土壤鹽堿化最嚴重的區(qū)域之一，由地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕性評價結(jié)果可見，在長期浸水條件下，除東城外圍和河口外圍區(qū)域地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具中等腐蝕性外，其他區(qū)域為微腐蝕。在該地區(qū)選擇代表性的區(qū)域采取172套地下水樣，對各離子定量統(tǒng)計分析研究，結(jié)果表明：區(qū)域內(nèi)淺層地下水離子的分布具有離散性，礦化度和Cl-、Mg2+有較好的線性相關(guān)性；勝利油田土壤鹽堿化分布有很好的空間性；人類活動對土壤鹽堿化有顯著影響；區(qū)內(nèi)SO42-、Cl-是水體對混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋腐蝕性較強的主要原因。在該區(qū)進行工程施工時，必須加強混凝土及鋼筋抗SO42-、Cl-腐蝕的能力，避免干濕交替和保護層裂縫。

勝利油田；鹽堿化；腐蝕；土壤分布特征

1 土壤鹽堿化分布特征

勝利油田是我國土壤鹽堿化最嚴重的區(qū)域之一，土壤鹽堿化嚴重制約著本區(qū)的經(jīng)濟和社會發(fā)展，開展土壤鹽堿化研究對該地區(qū)的開發(fā)建設(shè)具有重要的現(xiàn)實意義。

按《巖土工程勘察規(guī)范（GB50021—2001，2009年版）》第12.1.2條規(guī)定，本項目在勝利油田的東營區(qū)、河口區(qū)、墾利縣、廣饒縣、利津縣的二十多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和地區(qū)采取淺層地下水樣進行水質(zhì)分析及腐蝕性評價。鉆孔勘察孔深為15～30 m，放置時間不超過24 h，共172份。水樣測試指標為易溶鹽，包括Cl－、SO42－、CO32－、HCO3－、Ca2+、Mg2+、OH-、pH值等。

1.1 各單因子分析

水質(zhì)分析結(jié)果表明：①區(qū)域內(nèi)淺層地下水離子的分布具有離散性，各種離子的最大值與最小值普遍相差2個數(shù)量級以上；②區(qū)域內(nèi)地下水主要腐蝕性離子為Cl-，平均值為4 512.50 mg/L，其次為SO42-、Mg2+，平均值分別為638.58和343.18 mg/L，其他腐蝕性離子濃度可忽略不計，可見區(qū)域內(nèi)土壤鹽堿化類型主要為氯土壤鹽堿化；③區(qū)域內(nèi)淺層地下水pH值在6.6～9.2之間，為弱堿性～堿性；④地下水礦化度均值為11.5 g/L，為鹽水。

1.2 各離子相關(guān)性分析

收集172組各離子對應(yīng)數(shù)據(jù)并加以整理可得：區(qū)域內(nèi)地下水礦化度和Cl-、Mg2+有較好的線性相關(guān)性；與SO42-有一般的線性相關(guān)性，見圖1。

圖1 總礦化度和SO42-相關(guān)性

1.3 土壤鹽堿化的空間分布相關(guān)性

統(tǒng)計實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：黃三角地區(qū)淺層地下水含鹽量有很好的空間分布性。在黃河沖積較早的東營區(qū)西城、墾利、廣饒、利津的地下水的礦化度均值小于5.0 g/L，SO42-小于700 mg/L，Mg2+小于300 mg/L，Cl-小于3 000 mg/L；而新近沖積的仙河鎮(zhèn)、河口區(qū)、黃河口保護區(qū)、東營區(qū)東城的礦化度均值大于10.0 g/L，SO42-大于700 mg/L，Mg2+大于450 mg/L，Cl-大于7 000 mg/L。其他離子本區(qū)地下水含量基本可忽略不計。人類活動對淺層地下水含鹽量有顯著影響。河口區(qū)為區(qū)內(nèi)最晚沖積形成的，區(qū)內(nèi)地下水礦化度普遍很高，在開發(fā)較早、開發(fā)程度較高的孤島鎮(zhèn)中心和河口區(qū)中心區(qū)域，地下水各離子含量和礦化度均值遠小于外圍地區(qū)，但區(qū)內(nèi)地下水礦化度含量均值仍大于3.0 g/L，為鹽水。

2 對工程建設(shè)腐蝕性影響評價

結(jié)合勝利油田地質(zhì)勘查結(jié)果和區(qū)域地質(zhì)資料，本區(qū)場地環(huán)境類型按Ⅱ類，地層按弱透水層綜合判定。水的腐蝕性依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001，2009年版）》有關(guān)章節(jié)中的判別標準進行判定。

由表1可見，本區(qū)決定地下水對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性等級的離子是SO42-，其他離子和pH值的腐蝕等級均為微。孤島鎮(zhèn)和河口區(qū)中心區(qū)域的地下水對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性等級為微；西城中心區(qū)域、墾利中心區(qū)域、廣饒、仙河鎮(zhèn)、利津、黃河口保護區(qū)和西城外圍區(qū)域地下水對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性等級為弱；東城外圍和河口外圍區(qū)域地下水對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性等級為中。

表1 地下水對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性評價

由地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕性評價結(jié)果可見，在長期浸水條件下，除東城外圍和河口外圍區(qū)域地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具中等腐蝕性外，其他區(qū)域為微腐蝕。在干濕交替的條件下，區(qū)域內(nèi)地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋都有中等及以上腐蝕性，其中仙河鎮(zhèn)、黃河口保護區(qū)、東西城外圍、河口外圍區(qū)域還具有強腐蝕性。

統(tǒng)計結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)SO42-、Cl-是水體對混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋腐蝕性較強的主要原因。在勝利油田尤其是外圍的一些區(qū)域進行工程施工時，要提高混凝土的耐久性，保持混凝土的高堿度，必須加強混凝土及鋼筋抗SO42-、Cl-腐蝕的能力；遭受侵蝕的鋼筋混凝土的鋼筋保護層，不得小于5 cm，建筑物的砼外露面的邊緣、棱角、溝槽應(yīng)為圓弧形；避免干濕交替和保護層裂縫，并嚴格控制施工質(zhì)量。

3 結(jié)論

（1）區(qū)域內(nèi)淺層地下水離子的分布具有離散性，主要腐蝕性離子為Cl-，其次為SO42-、Mg2+，其他腐蝕性離子濃度可忽略不計，地下水礦化度和Cl-、Mg2+有較好的線性相關(guān)性，和SO42-有一般的線性相關(guān)性。

（2）勝利油田地區(qū)土壤鹽堿化分布有很好的空間性。在黃河沖積較早的區(qū)域鹽堿程度較低，而新近沖積的區(qū)域土地嚴重鹽堿化。

（3）人類活動對土壤鹽堿化有顯著影響。在人類開發(fā)較早、開發(fā)程度較高區(qū)域土壤鹽堿化程度低于外圍或較少開發(fā)區(qū)域。

（4）區(qū)內(nèi)SO42-、Cl-是水體對混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋腐蝕性較強的主要原因。在勝利油田地區(qū)尤其是外圍的一些區(qū)域進行工程施工時，必須加強混凝土及鋼筋抗SO42-、Cl-腐蝕的能力，避免干濕交替和保護層裂縫，嚴格控制施工質(zhì)量。

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.5.021