超長混凝土地坑防滲漏的工程實踐

邵曉濤

（中國建材國際工程集團有限公司，蚌埠233018）

臺嘉玻璃纖維有限公司二萬噸池窯拉絲及玻纖線擴建工程地處江蘇省昆山市，新擴建部分用地面積72 329.00m2，廠區(qū)地勢低，旁邊又緊鄰吳淞江，地下水直接受吳淞江影響，部分地下水位接近地表。而該工程地上為1～4層的輕鋼結(jié)構(gòu)廠房，地下遍布結(jié)構(gòu)復(fù)雜的混凝土地坑，僅制品車間就有19條地坑長度超過100m，最長的達到168m。工藝方面業(yè)主對地坑內(nèi)的濕度和溫度有嚴格的限制規(guī)定，不允許有滲漏情況出現(xiàn)，否則將會對生產(chǎn)造成嚴重的后果。因此如何防止超長混凝土地坑的滲漏成為本工程的施工難點和重點。通過以往類似工程的經(jīng)驗總結(jié)，查閱了相關(guān)規(guī)范，在地坑防滲漏方面做了大量工作，并在項目實施過程中不斷總結(jié)，直接用于指導(dǎo)工程實踐，收到了良好的預(yù)期效果，確保了最后順利投產(chǎn)和使用，受到業(yè)主的一致好評。現(xiàn)將其總結(jié)歸納如下，希望能夠為今后類似超長混凝土地坑的施工提供一些幫助。

1 工程概況

該工程各車間地下遍布地坑，深度從－2.4～－9.5m不等。其中以制品車間的地坑數(shù)量最多，且大部分屬于超長混凝土地坑。所有地坑均選用C30（抗?jié)B等級0.8MPa）混凝土，現(xiàn)就以制品車間中的織布車間為例，詳細論述混凝土地坑的防滲漏對策。該織布車間長176m，寬114m，內(nèi)有10條狹長地坑通向兩端主地坑，共有4個主地坑將各狹長地坑貫通在一起，形成一個整體。

2 混凝土地坑防滲漏對策和分析

采用“剛?cè)峤Y(jié)合”的施工辦法，一方面盡最大努力提高地坑混凝土的自防水能力，有效克服有害裂縫的出現(xiàn)；另一方面嚴格把握好防水工程質(zhì)量關(guān)。與設(shè)計、商品混凝土供應(yīng)商、質(zhì)量檢測站等各個方面進行溝通，做了大量的考察分析和總結(jié)工作。最后在工程實施過程中從結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工管理、材料使用、試驗檢測等多方面合理組織安排，取得了較好的防滲漏效果。

2.1 方案的選擇

以往超長混凝土結(jié)構(gòu)工程通過設(shè)置后澆帶來減少裂縫的出現(xiàn)，但在后澆帶兩側(cè)，在澆筑混凝土前，混凝土側(cè)邊鑿毛十分困難，如果清理不凈反而更容易導(dǎo)致滲漏；同時先澆部分混凝土與后澆帶混凝土澆筑時間相隔長達40～60d，新老混凝土之間的粘結(jié)強度也難以保證，致使后澆帶連接處易產(chǎn)生裂縫，容易造成滲漏。

如果設(shè)置膨脹加強帶，在凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生適當膨脹，在鋼筋和鄰位的限制下，混凝土在結(jié)構(gòu)中會出現(xiàn)一定的預(yù)壓應(yīng)力（約0.2～0.7MPa），其應(yīng)力值的計算公式如下

其中：σc為混凝土自應(yīng)力，MPa；ρ為截面的配筋率，%；Es為鋼筋的彈性模量，MPa；εP為鋼筋的限制膨脹率，%。

從公式中可以看出：在配筋率和鋼筋彈性模量確定的情況下，膨脹混凝土自應(yīng)力與膨脹率成正比。這樣膨脹加強帶部位的自應(yīng)力增大，對溫度收縮應(yīng)力補償能力增大。當超長混凝土結(jié)構(gòu)收縮應(yīng)力逐漸增大時，加強帶部位儲存較大自由應(yīng)力（或膨脹力）對其進行補償，使其應(yīng)力降低，最終結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力值小于混凝土的抗拉標準強度標準值，即σ≤ftk，從而實現(xiàn)超長混凝土結(jié)構(gòu)不開裂。

綜上所述，最終決定不設(shè)混凝土后澆帶，用膨脹加強帶代替后澆帶，依靠混凝土的膨脹補償收縮，從而達到控制地坑混凝土變形裂縫的目的，進一步有效的防止?jié)B漏。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計的完善

1）通過現(xiàn)場圖紙會審，對原設(shè)計模糊的部分予以明確并寫在會議紀要中，例如確定最大裂縫寬度不得大于0.2mm，結(jié)構(gòu)厚度不小于250mm，裂縫寬度不得貫通，迎水面鋼筋保護層厚度不應(yīng)小于50mm等等。

2）依據(jù)《巖土工程勘查報告》，設(shè)計對基底軟弱土層作了換填處理，但對地坑在施工期間及使用期間的變形觀測要求未作出明確規(guī)定。因此根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》的變形觀測工程范圍，對此工程增補了施工期間及使用期間進行變形觀測的具體要求。

3）因原設(shè)計偏向從強度方面考慮，未充分考慮到混凝土收縮和溫差的影響，個別壁板鋼筋直徑偏大，間距偏大，這些都是易造成裂縫的重要因素。因為鋼筋的彈性模量比砼的彈性模量大7～15倍，所以在相同的配筋率下，應(yīng)選擇細筋密布的辦法。最后設(shè)計對所有不同地坑的配筋進行了全面核實和完善。

另外，織布車間地坑截面突然變化多、轉(zhuǎn)折部位多、孔洞多等特征明顯，建議部分增加斜向構(gòu)造配筋或溫度筋等，來改變應(yīng)力集中等情況。

2.3 商品混凝土的質(zhì)量控制

通過對當?shù)囟嗉疑唐坊炷翑嚢枵镜恼{(diào)研和評選，對入選攪拌站作了很多詳細的要求，從原材料控制、配合比試驗、各種拌和料配制的允許偏差等作了明確規(guī)定?，F(xiàn)主要從幾個方面來要求：

1）正確的選用水泥。盡可能選擇低堿性水泥，可防止發(fā)生堿骨料反應(yīng)，避免裂縫的出現(xiàn)；另外為降低水化熱帶來的不利影響，規(guī)定水泥用量在280～300kg／m3之間，水膠比不宜大于0.55。

2）合理控制粉煤灰等礦物質(zhì)外摻料的摻量。在混凝土中摻入粉煤灰對改善混凝土的和易性，替代水泥用量、降低水化熱、減少收縮、提高抗裂性有著良好的效果。但摻入粉煤灰后混凝土的早期強度較低，許多攪拌站為追求利潤，過多的以粉煤灰代替水泥使用，這也是造成混凝土開裂的重要原因。因此通過試驗對比，要求粉煤灰摻量不得超過水泥用量的15%。

3）合理選擇拌和用水。拌和用水中氯化物等雜質(zhì)含量較高時會產(chǎn)生較強的鋼筋銹蝕；另外采用含堿性大的水拌制混凝土?xí)r，會造成堿骨料反應(yīng)等不利影響。這些因素都會引起混凝土裂縫的形成，所以要求攪拌站必須采用地下水、自來水或潔凈河水。

4）合理選擇粗細骨料。目前泵送混凝土的碎石規(guī)格一般為5～25mm。通過配比試驗，采用5～40mm石子比采用5～25mm石子，每立方米混凝土可減少用水量15kg左右，在相同水灰比情況下，水泥用量減少20kg左右，因此在配合比設(shè)計中盡量選擇大粒徑粗骨料。另外嚴格控制粗骨料的片狀含量，并要求含泥量小于1%；對于砂的選取，應(yīng)采用中、粗砂或機制砂。因為，通過對細度模數(shù)為2.8和2.3的中砂配比對照得出結(jié)論：細度模數(shù)2.8比2.3的中砂每立方砼可減少水泥用量26kg以上，減少水用量20kg以上。最后，規(guī)定選取砂的細度模數(shù)必須控制在2.5以上，含泥量控制在2%以下。

5）合理的選擇減水劑、膨脹劑等外加劑。拿膨脹劑為例，通過反復(fù)試驗比較，最后決定采用中國建筑材料科學(xué)研究院的專利產(chǎn)品UEA－H混凝土膨脹劑。經(jīng)檢測其水中養(yǎng)護14d、空氣中養(yǎng)護28d的限值膨脹率分別為0.045%和0.011%，符合混凝土膨脹劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范GBJ 50119—2003中補償收縮混凝土的性能要求，見表1。

表1 補償收縮混凝土的性能

一般來說，膨脹劑替代膠凝材料率為10%～15%，但根據(jù)以往類似工程比較得出，UEA－H膨脹劑并不是摻量越多，效果就越好。因此經(jīng)過現(xiàn)場多次試驗總結(jié)得出，適合該工程的UEA－H膨脹劑替代率在8%～10%時效果最好。

6）其他要求。摻膨脹劑的泵送混凝土，攪拌時間要比普通混凝土延長30s，避免攪拌不均勻反而引起混凝土開裂；出盤混凝土溫度應(yīng)低于28℃，入泵坍落度宜控制在130～150mm，每一處連通的地坑混凝土應(yīng)采用同一種水泥、摻合料、外加劑和同一配合比等等。

2.4 施工過程的控制

根據(jù)以往類似超長地坑的施工經(jīng)驗，由于施工因素造成地坑滲漏的情況較為普遍，因此如何全面加強施工管理，確保施工質(zhì)量是超長地坑防滲漏的關(guān)鍵所在。

1）因廠區(qū)地勢低，地下水位偏高，結(jié)合場地地質(zhì)條件（見表2）必須采用輕型井點降水，做好在基坑開挖施工期間，降水水位應(yīng)深于開挖面0.5～1.0m以下；開挖至坑底及施工地坑底板時，降水水位應(yīng)在基坑底面以下0.5～1.5m之間。

表2 場地地質(zhì)條件參數(shù)

2）土方開挖必須在降水達到要求后，采用分層開挖的方式施工，分層厚度不宜超過1.5m；因本工程地坑采用機械挖土，坑底應(yīng)保留200～300mm厚基土，用人工挖除整平，并防止坑底土擾動。

3）及時對軟弱地基進行換填處理，同時在基坑兩側(cè)挖好排水溝和集水井，并作好防雨措施準備，防止基底出現(xiàn)“橡皮土”。一方面加大土工試驗的次數(shù)，確保壓實系數(shù)不低于0.95；另一方面加快施工進度，減少基坑暴露時間。

4）攪拌站派技術(shù)人員加強監(jiān)督，按配合比投料。計量裝置必須準確，開盤前要檢驗校正，使用中要進行校核，并及時測定砂石的含水率，以便調(diào)整混凝土拌合水用量，進而使各種拌和材料配制比例均在誤差允許范圍內(nèi)。

5）嚴格控制混凝土運輸中的質(zhì)量，選擇平坦的路段進行運輸，并控制好運輸時間不超規(guī)定，防止出現(xiàn)分層離析等。

6）進入施工現(xiàn)場的商品混凝土，應(yīng)首先查看配合比是否滿足施工要求，特別要注意是否滿足抗?jié)B要求等，然后逐車檢查混凝土坍落度，對不符合坍落度要求的不得使用，并嚴禁現(xiàn)場加水。

7）膨脹加強帶按每隔30m設(shè)置一條，寬度2m。設(shè)置在溫度收縮應(yīng)力較大的部位，如截面、鋼筋變化等部位，其構(gòu)造如圖1所示。

在加強帶兩側(cè)設(shè)置一層孔徑5mm×5mm的鋼絲網(wǎng)，每隔250mm左右設(shè)一根豎向16mm的鋼筋予以固定，其上下均應(yīng)留有保護層。鋼絲與鋼絲網(wǎng)、上下水平鋼筋及豎向加固筋必須綁扎牢固，不得松動，以免澆筑混凝土?xí)r被沖開，引起兩種混凝土混合，影響加強帶的效果。

8）對于350～700mm厚的地坑底板施工時，要求盡可能少在底板上部鋼筋上走動。因亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋的混凝土保護層加大，底層鋼筋的墊塊滑動或破碎，底板的有效高度減小，容易形成裂縫。

9）地坑底板施工時采用斜面分層方法，分層厚度為不超過0.5m，上下層間澆筑間歇不得超過混凝土初凝時間，防止出現(xiàn)冷縫。振搗要均勻密實，不漏振、不欠振、不過振。混凝土終凝前，要反復(fù)抹壓，防止表面沉縮裂縫出現(xiàn)，一般不少于2次抹壓。

10）在設(shè)置拉接筋時，采用“梅花形”布置，盡量少而精（用Φ8或Φ10鋼筋）。最關(guān)鍵的一點是必須嚴格保證砼迎水面50mm的鋼筋保護層厚度。

11）壁板模板施工用的對拉螺栓中央應(yīng)焊止水環(huán)，止水環(huán)滿焊；螺栓兩端需在模板內(nèi)存設(shè)木質(zhì)墊塊，（20 mm×20mm×1.2mm或直徑20mm×1.2mm），隨同模板一起拆除，使成型混凝土在螺栓處呈凹形（1.2 mm深）。待拆模后，將鋼筋沿平凹處割去，先刷防銹漆，再涂刷一層3mm厚的EE－2界面處理劑，然后用膨脹防水砂漿封堵，并壓實收光，養(yǎng)護7d。

12）對于開口洞應(yīng)采取鋼筋加強或增設(shè)暗梁等措施，來抵抗該部位引起的集中應(yīng)力。一般超過300mm洞加固做法見圖2。

13）施工縫的處理應(yīng)滿足防滲漏要求。規(guī)定施工中盡可能不留垂直施工縫，且應(yīng)按圖3設(shè)置鍍鋅鋼板止水帶。但按照以往工程經(jīng)驗總結(jié)，壁板間的接縫處是導(dǎo)致滲漏的高發(fā)部位，因此 現(xiàn)場研究決定將此處鋼筋混凝土作局部加厚處理，實踐證明效果很好。

14）地坑壁板澆筑時混凝土的自由落距應(yīng)控制在2m以內(nèi)，分層厚度不超過0.4m，在澆筑上層混凝土?xí)r，須將振搗器插入下層混凝土50mm左右以便形成整體，同樣也應(yīng)掌握好時間搭接，避免出現(xiàn)冷縫。

15）溫度的控制應(yīng)符合規(guī)范要求。規(guī)定在高溫季節(jié)施工時，用水將骨料冷卻再行拌制混凝土，以降低混凝土的澆筑溫度?；炷翝仓戤吅?，控制混凝土內(nèi)外溫差不超過25℃。

16）設(shè)計要求地坑頂板與地面整體澆筑不留縫，而超大面積地面施工時，采用跳倉法施工，并在頂板與地面重合處增加抗裂構(gòu)造鋼筋，防止地面和地坑的不均勻沉降產(chǎn)生裂縫而最終導(dǎo)致地坑滲漏。

17）設(shè)置沉降觀測點，在施工期間和后期使用期間加強監(jiān)測。規(guī)定施工期間每周上報一次監(jiān)測結(jié)果并進行綜合分析，了解沉降變化，發(fā)現(xiàn)偏差超過允許范圍應(yīng)立即采取措施，防止事態(tài)惡化等。

2.5 混凝土的養(yǎng)護

1）主要強調(diào)濕養(yǎng)護。根據(jù)以往工程經(jīng)驗，濕養(yǎng)護時間越長，對預(yù)防混凝土裂縫的開展就越有利。

2）壁板上部設(shè)水管（扎有小孔），不間斷進行噴淋養(yǎng)護，個別部位實行人工澆水養(yǎng)護，實踐下來效果很好。

3）另外規(guī)定不得采用鋼模板施工，因為采用木模板施工可以一定程度上防止表面過多水分蒸發(fā)，更有利于混凝土的養(yǎng)護。但仍不能過早拆模，因混凝土澆筑完3～4d內(nèi)水化熱溫升最高，而抗拉強度很低，如果拆模過早，造成養(yǎng)護不到位將直接導(dǎo)致開裂。

2.6 防水施工的控制

1）在施工底板防水卷材時應(yīng)注意與壁板防水的搭接長度等。該車間（1／A4）軸～（1／A5）軸間地坑底板施工完畢后發(fā)現(xiàn)防水卷材上翻長度不符規(guī)范要求，只能采取加厚加長墊層并將壁板卷材和附加層等伸至墊層底、外側(cè)用防水砂漿抹出斜坡等其他補救措施。

2）該車間地坑轉(zhuǎn)角特別多，對防水施工有較多不利影響。因此，規(guī)定所有陰陽角，特別是底板與壁板交接處的防水卷材施工應(yīng)嚴格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范，要注意附加層施工應(yīng)滿足施工規(guī)范要求。

3）另外，規(guī)定施工期間要注意檢查搭接長度、空鼓、破損等情況，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時整改。

4）防水驗收合格后，應(yīng)立即做好聚氯乙烯泡沫保護層，并在保護層外側(cè)采用三七灰土及時進行分層回填并壓實。

3 取得實際效果

3.1 防滲漏成果

經(jīng)過長時間的施工總結(jié)和實踐，后期的地坑施工質(zhì)量較以前有了很大的飛躍，基本上實現(xiàn)了超長混凝土地坑不滲漏的目標。從建成到現(xiàn)在1年多的時間里，基本保持了坑內(nèi)干燥的局面，確保了生產(chǎn)的順利進行，受到業(yè)主的好評，實際效果見圖4。

3.2 技術(shù)效果

通過從實踐中不斷總結(jié)歸納各種防滲漏技術(shù)，并直接用于指導(dǎo)工程實踐。這不但基本杜絕了地坑滲漏的不良影響，而且還提高了整個施工隊伍的專業(yè)技術(shù)水平和業(yè)務(wù)素質(zhì)，對日后施工質(zhì)量的提高有很大幫助。

3.3 經(jīng)濟效果和社會效果

通過防滲漏系統(tǒng)化的質(zhì)量控制，地坑質(zhì)量較原生產(chǎn)線有了質(zhì)的飛躍，節(jié)約了大量的維修堵漏成本，取得了很好的經(jīng)濟效果。

4 結(jié) 語

通過這次對超長地坑防滲漏的工程實踐，收獲很多，體會也很深。防止超長混凝土地坑滲漏是一個涉及多方面的系統(tǒng)性課題，各方面環(huán)環(huán)相扣，這就要求操作者和管理者都要用心，不能有疏漏。相信未來會有很多的新型工藝或新型材料應(yīng)用于此類工程中，屆時這種超長地坑的滲漏將不再是一個綜合性的難題。

［1］ 狄 裕.地坑水泥砂漿剛性防水的施工實踐［J］.建筑技術(shù)，1983（2）.