引江济淮工程阜阳供水管道土壤腐蚀性测试与评价

杨正春 张忠和 卢 平

（1.中水淮河规划设计研究有限公司 合肥 230601 2.中水北方勘测设计研究有限责任公司天津 300222）

1 引言

引江济淮工程沟通长江、淮河两大流域，是国务院要求加快推进建设的172项节水供水重大水利工程之一。长江水通过巢湖、江淮分水岭后进入淮河，沿淮河支流西淝河向北逐级提水，其中阜阳供水工程位于淮河以北，取水口在茨河铺闸以东，新建加压泵站及输水管道，管道穿越沙颍河段采用钢管，其余采用PCCP管，管道埋深3.5～5.0m，管径约2.0m。

阜阳供水管道沿线涉及土壤地层包括：①层淤泥质中、重粉质壤土、第②1层轻粉质壤土、②2层重、中粉质壤土，孔隙潜水主要赋存在壤土中，地下水埋深0.55～8.56m，环境水对钢结构具弱腐蚀性，根据管道沿线地下水位不同时期埋深情况，管身存在部分或全部处于地下水位以上土壤中情况，因此应进行土壤的腐蚀性测试。

2 测试方案

土壤腐蚀性测试采取现场测试和土样室内试验两种方式，沿供水管道线路等间距布置了4个测试探坑（编号FT1～FT4），间距 1.4～3.2km，深度 2.0～2.8m，在测试探坑地表进行土层电阻率参数测试，在4个探坑周围各布2组测试点；pH值、氧化还原电位参数在探坑内管道埋身处测试，在探坑内各布设2组测试点，共8组（每组测pH值3个点、氧化还原电位5个点）；极化电流密度、质量损失参数，在探坑内各采集4份土样（其中1份做极化电流密度测试，测2个值；2份做质量损失测定，测2个值；另1份做土的化学成分分析）。

3 测试方法

3.1 土壤的物理性质和化学性质测试方法

现场采用环刀取样，在室内试验室分别采用烘干法、环刀法测试土样的含水率、湿密度，分别采用EDTA滴定法、硝酸银滴定法、EDTA容量法测试土样的Mg2+、Cl-、SO42-等化学成分，采用酸度计法测试土样的pH值。

3.2 土壤的电化学测试

图1 FT4-1点视电阻率曲线图

图2 FT4-2点视电阻率曲线图

图3 FT4-1点极化电流密度曲线图

图4 FT4-2点极化电流密度曲线图

3.2.1 土壤的pH值现场测试

使用智能氧化还原电位仪，现场挖探坑至钢结构或混凝土管道的埋置深度，平整坑底土层表面，在适中位置插入电极，使用该仪器pH档，测量pH值，温度自动补偿。

3.2.2 氧化还原电位

使用智能氧化还原电位仪，现场测试采用铂电极法。先将5只铂电极插入待测土壤中，平衡1h后，铂电极接仪器正极，插在附近土壤中的饱和甘汞电极接仪器负极，进行测定，同时测定该土壤的温度，再校正土壤氧化还原电位。

3.2.3 视电阻率

使用超级数字直流电法仪，现场测试采用对称四极测深法。首先计算每个极距的视电阻率，然后利用作图方式求取不同电性层的电阻率值。具体做法为：以MN为横坐标，计算MN/ρs，并以MN/ρs为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制MN/ρs与MN的关系图。对图中不同极距的测试值，找出不同深度、相同斜率的点，对这些点进行连线，使其均匀地分布在直线上或直线两侧。求直线段斜率的倒数，可获得测点处各层的电阻率ρi。FT4-1、FT4-2测试点实测曲线如图1、图2。

式中： ρi—第i岩性层电阻率。

土壤视电阻率均校正至土壤温度为15℃时的值，温度校正后视电阻率取平均值作为土壤腐蚀性的评价标准。

3.2.4 极化电流密度

使用智能极化电流密度仪，现场测试采用原位极化法。每个测试点供电电流不断增加，各除以电极面积，得到各个电流密度为横坐标，以测得的与各电流密度相应的电位差为纵坐标作图，绘制极化电流密度曲线图，FT4-1、FT4-2测试点实测曲线如图3、图4，从曲线上查出电位差微500mV时的电流密度值，取平均值作为土壤腐蚀性的评价标准。

表1 土对混凝土结构的腐蚀性评价表

3.2.5 质量损失

现场探坑的管身位置取土样，室内测试采用管罐法，将土样在经过烘干、粉碎及筛分（0.5～1.0mm筛子）后，装入钢筒与试验管子中间，土壤先捣实，再用蒸馏水湿润到饱和，将可调直流电源正极接到试验管子上，负极接到钢筒上，使管子与钢筒间电压为6V，保持24h的连续试验供电后，把试验管子从土中取出，然后对其进行清洗除锈，至腐蚀物去除干净为止，用蒸馏水清洗、干燥（烘干）、称重（误差至0.01g），试验前后管子的质量损失值作为评价指标。

4 测试参数分析和评价

土壤腐蚀性评价标准采用《岩土工程勘察规范（2009年版）》（GB 50021-2001）。根据地质情况分析，供水管道沿线场地环境类型属Ⅲ类，土壤渗透性属B类弱透水土层，土对混凝土结构的测试评价成果见表1，土对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性测试评价成果见表2。依据土壤的pH值、氧化还原电位、视电阻率、极化电流密度、质量损失值测试成果评价各测试点土对钢结构的腐蚀性，取各指标中腐蚀等级最高者，结果见表3。

表2 土对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价表

表3 土对钢结构的腐蚀性评价表

根据各项评价结果，土对混凝土结构和土对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性均为弱腐蚀，探坑点FT2的土对钢结构腐蚀性等级为中腐蚀性，FT1、FT3和FT4为强腐蚀性。

5 结论

（1）环境水对钢结构具弱腐蚀性，土对钢结构具中～强腐蚀性，差异显著，管道腐蚀主要受土壤腐蚀性控制，需采取相应防腐措施。

（2）鉴于土对钢结构腐蚀性评价结果均介于中～强腐蚀性，依据管道沿线的地层岩性变化情况，建议在管道FT2段中腐蚀的地段使用长效涂层的保护方法进行防护；建议在FT1、FT3和FT4段强腐蚀的地段，使用阴极保护的方法防腐■