基于混凝土腐蚀的分析
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我们对7条廊道混凝土的潮湿情况、有无滴水、淅出物质、廊道排水孔（廊道内斜墙后排水管为钢管，其余均为塑料管)的排水情况、裂缝分布、混凝土腐蚀程度等进行了系统的调查。根据各廊道受腐蚀的基本情况，把廊道混凝土表面的侵蚀程度划分为Ⅳ类，这Ⅳ类侵蚀程度及所占的比例分别是：底板混凝土表面干燥、平整、无松散碎屑的定为I类侵蚀，约占13％；混凝土表面潮湿、松散深度小于1cm的为Ⅱ类侵蚀，约占60％；混凝土表面呈糊状，用铁锹能铲动，糊状厚度1cm～5cm的为Ⅲ类侵蚀，约占22％；混凝土底板呈混凝土离散，呈糊状，铁锹可铲动的深度达5cm～15cm的定为Ⅳ类侵蚀，约占15％。我们从廊道底板及侧墙都进行了混凝土钻孔取样。从混凝土钻孔取芯情况来看，岩芯采取率一般为60％～80％，廊道底板混凝土采取率较两壁要低些，岩芯呈灰白色次圆团块状，已被严重侵蚀。3号、4号廊道底板混凝土岩芯采取率最低，仅为30％～60％，岩芯中有溶蚀孔洞(或架空结构)。长度大于10cm的柱状混凝土岩芯一般分布在两壁，累计长度0.3m～1.0m；长度大于5cm的底板柱状混凝土岩芯，累计长度为0.06m～0.41m，混凝土岩芯取芯长度与混凝土厚度有关，岩芯采取率较高地段的混凝土厚度一般在0.8m以上。我们对混凝土岩芯的力学性质进行了试验和对比。在两个断面附近，施工过程中测得的28天龄期混凝土强度为35.9MPa，而我们测得混凝土岩芯的饱和抗压强度为16.87MPa，强度降低了53％，另两个断面施工过程中测得的28天龄期混凝土强度为21.3Mpa～22.4Mpa，我们测得的混凝土岩芯试验饱和抗压强度为12.09MPa，强度降低了43.23%。在试验中，我们选取的侧壁和底板混凝土岩芯均是最为完整的，因此，其抗压强度反映的是廊道内底板及潮湿区混凝土受腐蚀相对最弱的抗压强度，实际上廊道底板及廊道两侧潮湿区混凝土的强度降低了53％～100％。
2.廊道钢筋混凝土发生侵蚀破坏的原因分析
我们通过对廊道底板10个勘探孔及探坑进行了取样检测、水位观测及抽水试验，发现：静水位在高于底板面3cm至低于底板面下69cm之间，一般在底板面以下10cm～40cm。地下水位均高于底板建基面。廊道沿纵向和横向的地下水位差异较大，说明廊道内渗水主要是岩体裂隙水。水库蓄水后，廊道受坝基渗流水及绕坝基渗流的影响，而使廊道内地下水位抬高。据抽水试验，廊道底板地下水补给速度比较缓慢，一般1～2昼夜水位恢复10cm左右，水位高的部位恢复较快，1昼夜水位恢复80cm左右。我们对排水廊道共取水样24组，其中，底板积水取样4组进行了水质简分析。根据《水利水电工程地质勘察规范》中环境水对混凝土腐蚀性的判定标准，分析结果为：底板积水的HCO3-摩尔浓度为0mol/L～1.007mol/L，说明排水廊道地下水对混凝土具有溶出型(HCO3-)弱～中等腐蚀，个别有(CO32-)碳酸型中～强腐蚀，无一般酸性(PH)、侵蚀性CO2、硫酸镁型(Mg2+)(滴水除外)侵蚀；右坝肩排水廊道环境水对混凝土主要为硫酸盐(SO42-)强腐蚀，SO42-离子含量为2881.8mg/L～4082.55mg/L，最高9846.15mg/L，位于1号廊道底板0+023水坑。并且，大部分环境水对抗硫酸盐水泥有弱～强腐蚀。对钻孔混凝土岩芯样品采用电镜微观结构观测和分析，结论是：混凝土孔隙中有大量钙矾石生成；混凝土中Ca(OH)2的数量大大减少，混凝土结构松散、零乱、不密实，说明廊道底板混凝土已受到严重的侵蚀，主要是硫酸盐侵蚀。而且由于环境水中Cl-浓度也很高，使原来应发生占主导的硫酸盐结晶膨胀侵蚀破坏转化为分解性侵蚀破坏。导致侵蚀破坏症状为起砂、松散、逐渐剥蚀，并且由表向里发展，而不是结晶膨胀和胀裂破坏。综上所述，廊道钢筋混凝土受侵蚀主要有以下两方面原因：廊道内积水，底板地下水位较高；地下水中含有对混凝土具有强烈侵蚀作用的硫酸盐。
3.廊道的工程处理措施
工程处理的原则由于混凝土底板从顶面到底面都受到了一定程度的腐蚀，本身结构的强度降低，已达不到原设计指标。另外，即使地下水位控制在底板建基面以下，毛细水腐蚀作用仍然较为强烈，底板混凝土会因腐蚀而强度继续降低，进而危及到排水廊道的安全运行和稳定。因此，必须降低地下水位，使廊道混凝土少受地下水及毛细上升水的影响，同时，采取措施，恢复廊道底板混凝土的强度，并使之少受或不受侵蚀破坏。将排水廊道底板的钢筋混凝土全部凿除，直至基岩面。底板以上侧墙凿成倾向外侧且倾角≥45°的斜面，以利于施工浇筑和新老混凝土的结合。为了满足施工期排水要求，首先开挖一条深入建基面以下的纵向排水沟。施工完成后，作为永久排水暗沟。排水管安装完毕及滤料填满沟槽后，铺设PCC防腐混凝土预制盖板，盖板厚8cm，宽30cm。为了便于运行中检查，在各廊道交汇处设置集水井，井壁采用10cm厚的现浇PCC防腐混凝土衬砌，井盖板为松木盖板。在基岩建基面和侧墙老混凝土面上，涂抹一层5cm厚的PCC防腐隔离层，并重新布设钢筋，然后浇筑250＃抗硫酸盐水泥混凝土，表面涂抹一层5cm厚的PCC防腐砂浆。为顺利排走渗入廊道的水，将廊道上游侧底板面做成弧形排水槽，半径20cm，深20cm。槽底纵坡1/200～1/100，底板横向坡度为1/100，廊道集水通过排水槽汇入集水井抽出库外。
4.实施效果
到目前为止，经过10多年的连续运行和观测，排水廊道的排水效果良好，廊道内无渗水和潮湿现象。说明采用的廊道钢筋混凝土腐蚀处理措施是合理的。
作者：向新益何春梅王柱和单位：新疆水利水电勘测设计研究院新疆农业大学水利与土木工程学院
