議結構防水板的做法

任 遷

(大同市二院建筑設計研究有限責任公司，山西大同 037000)

我國現代社會經濟迅速發展，建設速度越來越快，而且市場上建筑越來越多樣性，結構設計應適應市場的變化和需求，同時力爭受力合理，投資最小，利益最大化。結構設計人員才能永遠立于不敗之地。高層建筑結構地下室多為鋼筋混凝土結構，其基礎多采用梁式或板式筏基，結構防水也相應由鋼筋混凝土筏基來承擔。這是我們過去常采用的方式。隨著我國經濟的快速發展，人民生活水平日益提高，普通民眾對汽車的購買能力越來越強，地下車庫的需求便越來越大，在一二線城市，幾乎每個小區均設置地下汽車庫。由于地下車庫挖土方量較大，相應成本就增大，于是人們都在提高品質的同時，設法降低地下車庫的成本，在這種時代背景下柱下獨立基礎加防水板應用而生，同時當多層框架結構建有地下室且有防水要求時，由于我們許多地方地下水位不高又無抗浮設計問題，如地基較好，也可以選用獨立基礎板的地下室做法，由于它的誕生時間不算長，我們結構設計人員對它的認識還不是十分清楚，因而應用時的誤區便越來越多。有時不能將錢花在“刀刃”上，下面就防水板的問題談一下我的看法。

1 有關地下水的認識

地下室或基礎位于地下水位以下時，應作防水及抗水設計。這項設計應與地下水的類型有關。地下水的類型主要有:上層滯水、潛水、層間水(或承壓水)。1)上層滯水:由地上雨水或地下管道漏水下滲時，下滲的水受到不透水的粘性土層(即習慣上我們稱之為隔水層)的阻隔而形成的地下水，我們叫上層滯水，它一般均接近于地表處。上層滯水的特點:a.地下水的水位及水量隨著季節性變化，雨季地下水量大，地下水位上升，旱季時則相反。b.無靜水壓力，不產生浮力;對上層滯水的措施:地下室及防水板只需考慮防水，可不考慮水壓力、浮力;施工時的降水就可采用明排水。2)潛水:場地內有統一的自由水面，有統一水位標高，范圍較大，一般地下臥隔水層的凹地。其特點是:a.地下水位隨季節的變化而變化;b.有靜水壓力和浮力;結構設計時應采取措施考慮靜水壓力及浮力，施工排水要有可靠的措施。3)層間承壓水:地下兩隔水層之間，該地下水一般均與河流或湖相連。其特點是:a.地下水位標高依上部隔水層的標高而定，不受季節影響;b.有水壓力及浮力。結構設計時應考慮水壓力及水浮力，施工時要有可靠的防水措施。綜上所述，當地下室位于潛水或承壓水內時，施工時必須降水至地下室地面以下，且必須在地下室及上部結構完成至能抵消水浮力時不至于造成已施工部分上浮時，才能停止降水?？垢∮嬎惆?已建部分結構自重標準值/水浮力標準值不小于 1.0。

2 獨基加防水板的認識

獨基加防水板基礎是近年來形成的一種新型的基礎形式，由于其受力簡單、明確，且成本較低，因此受到建設單位的歡迎，在工程中的應用較為普遍，下面我們來看一下它的受力特點:

1)獨基加防水板結構，上部結構的荷載全部由獨立基礎承擔，防水板只用來抵抗水的浮力，按防水要求設置，不考慮防水板的地基承載力。這時在結構設計時應采取相應的措施減少柱基沉降對防水板的不利影響，在防水板下宜設一定厚度的易壓縮材料，我們在施工上常采用聚苯板或松散焦渣等，實際上松散焦渣材料不好找到，所以我們用聚苯板的比較多。我們常見許多工程概念不明確，防水板下沒有任何易壓縮材料，這時的防水板實際上是受力的，由于獨基的沉降受到諸多因素的影響，我們還無法從理論上算得清楚防水板的附加反力，因此有的資料上說防水板承受上部建筑自重的10%加水浮力，有的人則說防水板受上部建筑自重的20%加水浮力，說法不一，而且又無從考證，結構受力不明確，我們還是不建議采取的。我們認為結構設計決不搞一些似是而非的東西。2)作用在防水板上的荷載:地下水浮力qw、防水板自重qs及其上建筑重量qa，建筑物在使用的過程中，地下水位是變化的，防水板所受的浮力是變化的，它的大小將防水板分為以下幾種情況:a.當qw≤(qs+qa)時，建筑物的重量將全部由獨立基礎傳給地基。此時要注意荷載應為基本組合的設計值，水浮力起控制作用是設計值，而不是標準值。b.當qw＞(qs+qa)時，此時防水板對獨立基礎底面的地基反力起一定的分擔作用，使獨立基礎底面的部分地基反力轉移到防水板上面，并以水浮力的形式直接作用在防水板上面，但要注意此時的獨立基礎的底部彎矩和剪力有增大的作用，水的浮力越大，這種作用越大。c.在獨立基礎加防水板的受力中，防水板是一種復雜的板類結構，它隨著荷載情況的變化而支撐情況變化。當qw≤(qs+qa)時，獨立基礎對其不起支撐作用，防水板的重量及其上部建筑重量均直接傳給地基。當qw＞(qs+qa)時防水板在水的浮力作用下，將凈水浮力qw－(qs+qa)傳給獨立基礎，并加大了獨立基礎的彎矩數值。3)計算方法:在獨立基礎加防水板的計算中，我們應將獨立基礎及防水板分開單獨計算。a.防水板的計算，防水板的簡化計算可將防水板看成是四角支撐在獨立基礎的雙向板，支撐長度與獨立基礎的尺寸有關，此時防水板可看作為支撐在獨立基礎的復雜受力的雙向板，此時應注意分項系數的確定，當地下水位變化不大時，水浮力就按永久荷載考慮，按1.35取用，當地下水位變化較大時，水浮力按活荷載考慮，取用1.4，重力荷載按不利情況取用。計算理論的選用:選用復雜樓板有限元計算，無梁樓蓋雙向板計算。b.獨立基礎的計算，這項計算主要是當qw＞(qs+qa)時，實際上獨立基礎由兩部分組成，一是基底均布荷載作用下獨立基礎的內力，二是計算防水板對獨立基礎的基底邊緣反力引起的附加內力的計算，根據結構力學的原理，結合獨立基礎底面反力的分塊原則，進行周邊荷載作用下獨立基礎的內力計算，MA=［qe(b－d)/2+me］l，剪力 Va=qel。

3 構造要求

實際施工時應確保構造上與設計相符，實現設計構想，防水板設軟墊層，促使防水板不承擔或承擔最少量的地基反力，同時還應具有以下特點:1)軟墊層應能承擔防水板混凝土澆灌時的重量及其施工荷載，并確保在混凝土凝固前不產生過大的變形。2)軟墊層應具有一定的變形能力，避免防水板承擔過大的地基反力，近年來由于聚苯板的應用普遍，貨源充足，施工方便且價格低廉，在工程中獲得比較滿意的技術效果。軟墊層的厚度可根據獨立基礎邊緣的地基沉降數值確定。

4 設計誤區及建議

1)現在最大的設計誤區就是地基承載力的深度修正的問題，現在不少資料上有這樣一種說法:筏基及有整體防水板的獨立基礎，其深度修正一律從室外地面算起，其修正的原理是地基承載力修正實際上對基礎周邊超載的壓重作用，它能夠有效約束基礎周邊土的隆起，抵抗土體向兩邊滑出。因為規范原來的計算公式是在淺層平板載荷試驗的基礎上得出的。再看我們防水板的受力，我們采取的措施是使防水板不受力或少受力，這時如果我們采取從室外地面修正的做法是錯誤的，這個深度應是軟墊層下實際反力標準值QK來確定基礎的等效埋深，而實際反力標準值為防水板自重、地下室地面建筑重量及地下室地面的活荷載。這個值是沒有多少的，不能按室外地面來修正的。2)我們許多地方的地下水位較高，這種基礎實際上是防潮板加獨立基礎，防潮板的標高可根據具體情況而定，當防潮板的位置在地下室地面標高處時，與獨基脫離，防潮板變為非結構構件，可不考慮其對獨立基礎的影響，框架柱在相應標高處留“胡子筋”。綜上所述，正確理解獨基加防水板的受力，合適的計算理論并采取相應的構造措施，才能設計、計算、施工相互配合，降低工程造價，才能做到事半功倍的效果，才能取得好的社會及經濟效益。

［1］GB 50007-2011，建筑地基與基礎設計規范［S］.

［2］李國勝.混凝土結構設計禁忌及實例［M］.北京:中國建筑工業出版社，2010.

［3］張維斌.多層及高層鋼筋混凝土結構設計釋疑及工程實例［M］.第2版.北京:中國建筑工業出版社，2012.

［4］建筑地基與基礎設計規范理解與應用［M］.北京:中國建筑工業出版社，2009.

［5］朱炳寅.建筑結構設計問答及分析［M］.北京:中國建筑工業出版社，2009.

［6］姜學詩.混凝土結構設計問答實錄［M］.北京:機械工業出版社，2012.