淺析地下結構防水設計優化探究

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摘要：介紹了杭州市某商務大夏核心區地下室工程防水的原設計方案，從混凝土自防水、結構接縫防水和樁頭防水等幾個方面對其進行了分析和優化，并總結了一些民用建筑地下結構防水設計常見的一些問題。

關鍵詞：地下室工程；混凝土自防水；耐久性；防水設計優化

1、引言

地下工程的防水質量是工程質量的一項重要內容，在某些地段由地質原因，地下結構易發生滲漏水而影響使用功能事例在國內外都屢見不鮮。在防水措施各個環節中，防水混凝土的施工等工藝上，最易發生一些細節上的疏漏。本文就某工程項目地下室工程防水方案優化，同時，談談個人的見解。

2、工程情況分析

某大夏位于杭州城區，工程分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區，每個區的地下均為連為一體的兩層地下室，上部則是由多幢獨立的高層商務辦公樓組成的商務區。本文以Ⅰ、Ⅱ區的地下室防水工程為例，分析原防水設計方案存在的問題及對原方案的優化設計。Ⅰ區的地下室建筑總面積為 35631m2，其中地下一層建筑面積為17444m2，地下二層建筑面積18187m2；Ⅱ區的地下室建筑總面積為33867m2，其中地下一層建筑面積為16316m2，地下二層建筑面積17551m2。

3、原有防水設計方案分析

本地下工程防水等級為二級，其中變配電部分一級，工程設計使用年限為50年。原防水設計概要如下：

地下室底板防水：底板下墊層→2厚濕鋪法高分子復合雙面自粘防水卷材→鋼筋混凝土自防水結構底板→C25 細石混凝土找平。

地下室側壁防水：鋼筋混凝土自防水結構側板→刷界面劑一道→1.2 厚水泥基滲透結晶型防水涂料（以下簡稱 CCCW）一道→2 厚濕鋪法高分子復合單面自粘防水卷材→外 120 磚墻保護層（地下室頂板上側墻保護用 60 厚磚）→素土分層夯實。

地下室頂板防水（上覆土時）：鋼筋混凝土自防水結構頂板→1∶8 水泥陶粒 1%找坡層（最薄處 30厚）→20 厚1∶2.5水泥砂漿找平層→1.2厚水泥基滲透結晶型防水涂料1道→2厚濕鋪法高分子復合單面自粘防水卷材→無紡布隔離層→40厚C25細石混凝土（內摻微膨脹劑，配 Φ6@150 雙向，分格縫縱橫與排水溝結合，縫寬400mm，縫內填碎石）→塑料板排水層→植被（遇道路、廣場等硬地時按市政設計）

地下室頂板防水（上部為室內）：鋼筋混凝土自防水頂板→建筑垃圾回填分層夯實→80厚C20 細石混凝土隨搗隨抹平（面層見各單體樓面）。

設備管線穿墻的防水設計：參照 02J301-1/46《地下建筑防水構造》（柔性防水穿墻管）內容；若群管穿墻時，參照 02J301-55 部分內容。

4、防水工程優化思考

對于本地下工程的防水設計優化參照了《地下工程防水技術規范》（GB 50108—2008）、《混凝土結構設計規范》（GB 50010—2010）、《地下防水工程質量驗收規范》（GB 50208—2011）、《混凝土結構耐久性設計與施工指南》（中國土木工程學會標準 CCES 01—2004）（2005 年修訂版）等標準規范。

4.1結構混凝土自防水工程的優化

在原設計中，并沒有針對結構混凝土自防水進行全面設計，而是僅在結構說明中提到混凝土的強度≥C30，抗滲等級≥S8，混凝土中摻加膨脹劑等要求。混凝土自防水是與混凝土的耐久性相輔相承的，是地下結構防水的重要環節。建議混凝土自防水及耐久性的設計優化措施如下：

設計應具體提出混凝土的抗滲等級、強度等級、長期致密性及耐久性檢測等性能指標要求。根據結構的埋深確定混凝土的抗滲等級，一般當結構埋深≤10 m 時，混凝土抗滲等級≥S6；當10m≤結構埋深≤20 m時，混凝土抗滲等級應≥S8。但結構混凝土的抗滲等級也可根據結構的重要性和使用年限作適當提高。原設計的抗滲等級≥S8 是可取的。混凝土強度首先應滿足結構的計算要求，在此前提下，防水混凝土最低的結構強度等級≥C30。

隨著現在混凝土技術和材料的發展，再加之混凝土自防水和耐久性的高要求，混凝土的強度等級往往會遠超出最低要求，因此原設計的混凝土強度等級≥C30偏低，建議改為≥C35。混凝土長期致密性主要靠混凝土的耐久性檢測來檢驗，即包括混凝土的氯離子擴散系數及快速碳化深度兩項。混凝土的氯離子擴散系數的檢測方法多種多樣，大致分為自然擴散法和加速擴散法兩類，后者還分若干種方法。現在氯離子擴散系數的檢測相對快速的方法為 RCM 法，用此方法測得的現澆混凝土氯離子擴散系數<3.0×10-8cm2/s 時，則可認為混凝土的密實度較好。然而各類氯離子擴散系數檢測方法的檢測結果并無對應關系且檢測耗時太長（長達數月乃至1年），因此在工程實踐中，氯離子擴散系數檢測只能作為檢測混凝土最終質量的手段，不能作為工程的過程監測。作為氯離子擴散系數檢測的有效補充，便捷的混凝土電通量的檢測則可以作為混凝土的過程監測，一般電通量≤1700 C 的現澆混凝土品質就算是優良的。碳化對鋼筋混凝土構筑物來說，最大的危害是由于混凝土pH 值的降低，破壞鋼筋表面的鈍化膜使鋼筋產生腐蝕。

一般認為碳化進行到混凝土中鋼筋表面時鋼筋才失去鈍化膜產生銹蝕，因此常把二氧化碳擴散到鋼筋表面的時間作為預測鋼筋混凝土構筑物壽命的一個重要手段。

4.2 結構外包防水層工程優化

原設計外包防水層是采用“厚濕鋪法高分子復合自粘防水卷材”，這里面出現了幾個常見的問題。水泥基滲透結晶型防水涂料作為一種剛性防水涂料可以單獨作為結構的外防水層。如果使用在混凝土新老結構的交接面上，則可以作為界面劑使用。而原設計將加強側墻及頂板防水的水泥基滲透結晶型防水涂料看作是防水卷材與混凝土結構的界面劑，這是不對的。

其次，防水卷材的使用方法問題。原設計從施工角度出發，在結構底板采用雙面自粘防水卷材，此種做法利用卷材的雙面自粘，在鋪設時先和混凝土墊層固定，然后再和現澆結構底板粘結。但這種做法欠妥當，即卷材受雙面的變形約束，不利于卷材長期防水。因此，對于一般地下結構的外包自粘性卷材，應強調卷材與被保護的結構混凝土的長期粘結，而盡量使卷材不受外部墊層、圍護結構等的影響。自粘防水卷材（尤其是后鋪的自粘防水卷材）應強調與結構混凝土本體基面直接的粘結，而原設計的頂板卷材卻是粘結在找坡與找平層之上，這是典型的造成卷材與結構面間“竄水”現象的錯誤設計。對于結構外包防水層的設計優化意見為：底板應采用能與現澆混凝土粘結的自粘性防水卷材，側墻與頂板也應選用能和混凝土基面長期粘結的、防水性能好的自粘性防水卷材。

上述所用自粘性防水卷材命名要規范，且均應補充相應的技術性能指標，以便控制工程質量。原設計的側墻與頂板外防水層的保護層還是符合有關規范要求的，只是頂板細石混凝土保護層厚度，規范規定≥50 mm，如無特殊要求，則可以不用摻加膨脹劑和設置鋼筋網片。

4.3 結構接縫防水處優化設置

該工程結構設計說明中，談到本地下工程結構采用后澆帶，并在圖中有后澆帶的具體位置，但缺少所有結構接縫的具體防水做法。一般民用建筑的地下結構接縫以施工縫為主，只有在出入口通道等位置設置結構變形縫。本工程的結構施工縫主要分為側墻的水平施工縫與貫穿結構底板、側墻、頂板的垂直后澆帶施工縫，圖1為水平施工縫防水構造處理的通常做法，建議原設計補充。圖1中的止水帶、密封膠或注漿管等防水材料應根據結構側墻的寬度確定具體安裝位置，并在正式圖紙中標定。鋼板止水帶可選 200～300 mm 寬的鍍鋅鋼板，形狀除圖示外，還可選擇波紋形或其他形狀。

圖2 和圖3分別是底板和側墻后澆帶施工縫的常用防水構造處理，頂板后澆帶施工縫防水構造參照底板。后澆帶施工縫防水設計多種多樣，可以選擇可超前止水的后澆帶防水構造，也可參考上海市建筑標準設計 《地下工程止水帶應用圖》（DBJT08—99—2004）。后澆帶混凝土應采用高出相鄰混凝土一級的高標號、膨脹混凝土，施工的時間間隔應滿足有關施工規定。值得注意的是水平施工縫與垂直后澆帶施工縫中的防水材料（止水帶、止水條、注漿管等）在交對于防水混凝土結構，由于結構構件要承擔地下水的水頭壓力，同時在結構接縫處還要預埋一些防水材料等，因此從防水角度出發，規定了防水混凝土結構構件的最小厚度不應小于 250 mm。在原結構設計中，局部頂板就出現了 200 mm 厚的地方，因此建議加大結構頂板的厚度。對于全包防水的帶樁基的地下結構，樁頭防水處理也是關鍵，但原設計中卻缺少此節點的設計。防水從根本上講是為結構服務的，而結構構造要求樁基嵌入結構底板要有一定的深度，卷材的加強層卻將樁頭嵌入底板部分包圍了，看似達到了結構防水作用，但卻破壞了樁頭與結構底板嵌固的結構要求。另外，卷材一層又一層的加強，看似對此節點的重視，但越是復雜的節點施工難度越大，為了避免上述問題，建議采用圖4所示的樁頭防水設計。

5、結語

從專業分工上講，長期以來民用建筑中的防水設計是由建筑設計師負責的，但對于地下結構來講，結構防水卻又更多地從屬于結構設計。從本工程中可以看出，原防水設計出現了太多的缺項、漏項以及概念上的錯誤，這是建筑與結構對于地下結構防水設計的分工不清而造成的。筆者通過對本項目結構防水設計的分析、優化，希望能提醒有關工程技術人員，在今后越來越多的地下空間的開發過程中，能不斷完善防水設計，避免出現不必要的滲漏現象。

參考文獻：

[1]白洪才，鄭穎人，劉朝.地下工程支護結構[M].北京：中國水利水電出版社

[2]貢金鑫，趙國藩.考慮抗力隨時間變化的結構可靠度分析[J].建筑結構學報