探討地下建筑防水設計及防水材料的合理選用

呂杰

（山西二建集團有限公司，山西 太原 030013）

0 引言

地下建筑防水有其自身的特殊性，不應照搬屋面的防水措施。在工程項目中如果防水工程做不好，不僅影響著工程施工質量，而且會增加工程造價。目前已交付的大部分地下工程均存在不同程度的質量問題，墻面、頂板等出現了漏水、滲水問題。設計人員要加強對防水設計節點的優化和防水材料的選擇，才能有效提高地下建筑防水的可靠性和耐久性。

1 地下建筑防水的重要性

1.1 會對建筑的使用年限產生直接影響

地下室防水材料的選用不合理、現場施工的不規范及建筑的局部沉降引起的防水層失效問題，在很大程度都會縮短建筑的使用壽命，嚴重的還會發生安全事故。地下建筑有效的防水措施能夠避免滲水問題的出現，確保建筑結構和構筑物不會受到水的侵蝕，并且使建筑內部空間的穩定性和可靠性得到保證，另外，通過防水材料的合理使用，能夠避免浸水及滲透問題，延長建筑的使用壽命[1]。

1.2 影響使用者的生命安全和經濟損失

地下室滲漏水會影響建筑的正常使用功能，并會導致地下房間內的空氣濕度、溫度、清潔度及保溫性能變差，嚴重的會影響到使用者的身心健康，而且要常年采用機械通風和吸濕除濕設備，均會造成能耗的浪費和使用成本的增加。若地下室存有物資，則會使物資受潮乃至腐爛變質或失效，帶來直接經濟損失。地下室滲漏水會引起電化設備絕緣性能降低，從而威脅人身安全[2]。

2 地下建筑防水設計要點

地下室防水工程在設計中要遵循以防為主，以排為輔的設計原則，因地制宜選擇具有先進的技術，并且要滿足經濟合理、防水可靠的設計要求。由于在地下建筑防水施工中工序操作較為復雜，因此在設計之前必須了解周圍的水位和水質情況，制定出合理的防水技術方案，以便在設計中能夠及時有效地針對土質中存在的各種問題來糾正，確保建筑的防水質量。本文針對地下建筑的3 個重點位置進行設計要點分析。

2.1 地下建筑頂板防水設計

地下建筑頂板防水設計的特點（與屋面防水比較）如下：①地下室防水與屋面防水有很多類似的地方，防水材料和各種構造層次都是差不多的，但也有其自身的特點。屋面的防水都是為結構頂板防水，防的都是雨水，水是從上往下而來的，而地下室的防水要考慮的是6 個面（頂板、底板、墻面），水的方向是來自各個方向，上下左右都有防水要求，這些不同導致了很多防水措施的不同。②屋面的防水都是做在頂板之上（迎水面）。地下建筑由于地下施工的原因，有些防水做法是做在結構板內側，所以有了迎水面和背水面兩種不同的做法。③屋面防水都是水平面的，而地下室防水有墻面防水的要求，當防水做到立面以后，由于重力方向的原因，層次的做法和要求也有了不同的要求。④屋面防水已經拋棄了剛性防水層，而地下室防水仍然保留了這種做法，比如最主要的結構自防水就是用防水混凝土，此外防水砂漿也是一種剛性防水做法。⑤施工的順序不同，屋面防水要先做結構再防水，而地下室底板和墻面都有先做防水再做結構的做法[3]。

地下建筑頂板防水設計的主要目的是確保地面雨水或滯留水不會進入建筑內部，應該遵循以防為主，以排為輔的基本原則，因地制宜，設計先進，防水可靠，經濟合理。結構自防水是以防為主抗滲漏的關鍵，以排為輔主要體現在地庫頂板的構造排水措施上，實際工程中很多沒有地下水的項目出現地下室漏水問題，主要原因是地下室頂板滲水引起的，設計上的常規做法是地庫頂板做一道找坡層，及時把下滲水排到地下室區域之外，但實際情況是地下建筑的范圍一般都比較大，通過材料找坡的做法來達到有效排水，材料的厚度會特別厚，實際操作和成本上都不太現實。需要根據項目的實際情況做出合理的設計，場地的狹窄的項目可以通過材料找坡把水排到建筑之外，再結合室外管網及時把水排走。場地高差比較大的項目可以通過結構找坡排水（缺點是對現場施工及設計要求比較高）。

其他大型項目可以通過劃分排水區域，每個區域設計排水盲溝結合集水井實現防水效果，準確發現滲漏水點，做到及時處理。也可以多種方式相結合，統一考慮成本和排水效果。現在絕大部分建筑都有地面景觀綠化，植被需要不斷有水源供應，地下建筑種植頂板的防水設計成為設計的重點工作。地下建筑種植頂板防水構造包含鋼筋混凝土自防水頂板、找平層、普通防水層、耐根穿刺防水層、隔離層、保護層、排（蓄）水層、過濾層、種植土以及植被層等。地下建筑種植頂板的防水等級一定是一級防水（兩種防水組合），其中一種必須為耐根穿刺防水材料，種植頂板的常規做法厚度為≥250mm。耐根穿刺防水材料表面需要設置保護層，保護層與防水層之間由于需要避免發生化學作用需要設置隔離層。保護層的作用是防止工地上對防水材料上部的做法進行施工時，對耐根穿刺防水材料造成損壞。隔離層的作用：①防止防水卷材上部的保護層因為外界溫度的變化產生裂縫，拉動防水卷材產生變形、開裂影響防水效果。②防止防水卷材因為材料成分的不同而產生化學作用，影響防水效果[4]。

2.2 地下建筑外墻防水設計

地下建筑外墻防水構造包含保護層（有保溫要求可以采用保溫層代替）、防水層、找平層（可根據基層的平整度及防水材料的特性取舍）、保護層、鋼筋混凝土自防水外墻等。實際工程中鋼筋混凝土外墻項目都取消了找平層，只有少數外墻是磚墻及采用磚胎膜項目必須做找平層。這就要求施工操作的過程及養護措施的選擇中要考慮全面，達到主體墻面平整度要求，保證外墻和防水材料緊密貼合。磚胎膜的施工方法一般用于地下建筑集水坑、電梯基坑及主體基坑等需直立開挖的情況下、無法支模且外防水無法做到側壁混凝土墻上，故采用這種特殊的施工方式。外墻外防水按防水層與外墻施工作業順序分為外防外貼和外防內貼。外防外貼法是待結構外墻施工完成后，直接把卷材防水層貼在外墻上（即地下結構墻迎水面），最后作卷材防水層的保護層。外防內貼法是結構外墻施工前先砌保護墻，然后將卷材防水層貼在保護墻上，最后澆注外墻混凝土的方法。外防外貼法一般適用于基坑空間較大，有施工操作的空間；外防內貼法一般適用于受場地限制，基坑空間狹窄的工程[5]。

2.3 地下建筑底板防水設計

地下建筑底板防水設計需考慮地下水、毛細管水等的作用。具體防水構造包含素土夯實、墊層、找平層、防水層、隔離層、保護層、鋼筋混凝土自防水底板等。底板的防水層上部一般都需要做保護層，只有采用預鋪反粘法時可以不做保護層，現場實際施工過程中由于進度及工序原因取消防水層上部的保護層，而選用高分子自粘膠膜防水卷材直接做在基層上，不易形成串水通道，這種方法叫做預鋪反粘法。在地下建筑工程中不可避免的要設置后澆帶，為避免地下建筑在施工過程中持續降水，通常采用一種叫“超前止水”的非常規做法，就是在后澆帶的位置先做變形縫實現止水效果，等主體結構變形完畢，再澆筑混凝土的方法。

3 地下建筑防水材料的合理選用

設計人員在選擇防水材料時，要考慮以下3 個因素：①項目所在地的氣候條件及水文地質情況，通過了解所在區域的溫度及應用條件等因素，選擇耐熱度、柔性適宜的防水材料；②依據場地的水文地質情況選擇耐紫外線、耐老化及耐腐蝕的防水材料；③結合地理條件的變化、結構特點及所在區域的溫度差異等，選擇適宜的防水材料。

3.1 防水卷材防水層

卷材類防水層常用于建筑周圍本身具有地下水的情況，由于卷材類防水層的柔韌性比較好，所以也經常用于受侵蝕性介質作用場地和受震動作用有影響的場地。卷材防水層應鋪設在混凝土結構的迎水面，這種操作方式可以保護主體建筑外墻、底板等直接與侵蝕性介質接觸而不受腐蝕，而且能防止滲漏水侵入混凝土自防水結構內引起鋼筋的銹蝕。卷材防水層需要平整的基層（找平層），找平層給防水卷材提供一個平整、密實、有強度、能粘結的構造基礎，鋪貼卷材的找平層應堅實，不得有突出的尖角和凹坑或表面起砂現象。卷材鋪貼的交接處應交叉搭接并保證搭接寬度的相關要求。結構的陰陽角、雨水口及伸縮縫、施工縫、管道根部等薄弱部位需要增設附加防水層。卷材防水層主要包括高聚物改性瀝青類和合成高分子類。高聚物改性瀝青類防水卷材具有耐老化、耐侵蝕、不浸潤等特性和良好的憎水性、彈塑性、耐候性和黏結性，適用于受侵蝕性介質或受振動作用、基層變形較小、迎水面設防的地下工程。實際工程中為了滿足施工進度和防水效果采用自黏聚合物改性瀝青防水卷材比較多，缺點是會增加成本。合成高分子類防水卷材具有抗拉強度高、延伸率大、彈性高、溫度特性好、耐水性能優異等特性，適用于受侵蝕性介質或振動作用的基層變形量較大、迎水面設防的地下工程。三元乙丙橡膠防水卷材是比較常用的合成高分子類防水卷材，最大的性能優勢是耐久性好，可以達到與主體結構相同的使用壽命。高分子自粘膠膜防水卷材由于自身的材料特性適用于預鋪反粘法。常用的耐根穿刺類防水卷材以SBS 改性瀝青耐根穿刺防水卷材居多，SBS 耐根穿刺防水卷材中，既要帶有銅胎，又必須摻加阻根劑。當采用兩種防水卷材復合防水時，兩者的材料性能應具有相容性，并應緊密結合[6]。

3.2 水泥砂漿防水層

水泥砂漿防水層屬于剛性防水，具有高強度、抗刺穿、濕粘性等特性。聚合物水泥防水砂漿是比較常用的防水砂漿，少數項目也采用摻外加劑的防水砂漿。適用于結構主體剛度較大，建筑物變形小且地下水位低，埋置深度不大，面積較小且防水要求不高的建筑工程。防水砂漿本身具有找平作用，在其上的做法如果對平整度有要求，也不需要再另行找平，可直接把防水砂漿作為找平層。常用的防水砂漿有有機硅防水砂漿、補償收縮（摻膨脹劑）水泥砂漿、水泥防水劑防水砂漿、無機鋁鹽防水砂漿等。

3.3 涂料防水層

涂料類防水材料包括無機防水涂料和有機防水涂料兩大類。通常地下建筑主體結構的迎水面采用有機防水涂料；地下建筑主體結構的背水面采用無機防水涂料。有機防水涂料可選用反應型（聚氨酯防水涂料）、水乳型（聚氯乙烯彈性防水涂料）及聚合物類水泥防水涂料，無機防水涂料施工現場比較常用的材料是水泥基滲透結晶防水涂料。冬季施工宜選用反應型涂料。聚合物水泥防水涂料應選用Ⅱ型產品。地下建筑處于有腐蝕性的環境中要用有機防水涂料，這種材料結合剛性保護層耐腐蝕比較好。有機防水涂料具有良好的延伸性及較大適應基層變形能力，適宜在迎水面設防。深埋、振動、變形較大的工程選用高彈性防水涂料，水乳型、聚合物水泥有機涂料可用于潮濕基層。涂料防水層施工時，經常在防水涂層中加設玻璃纖維布或聚酯纖維布等作為胎體增強材料，其主要目的是：細部節點用胎體增強材料適應變形能力，天溝、檐溝、檐口、泛水等節點部位，因為結構溫度變形不同步，易產生變形和裂縫，造成滲漏。涂料防水層的最大特點在于他要依附于剛性基層上，通過黏結在剛性基層成膜，所以涂料防水層的前一層一定是水泥砂漿或細石混凝土之類的剛性層。水泥基滲透結晶防水涂料在實踐工作中解決了大量建筑地下室滲漏水問題，主要原理是通過與地下建筑滲漏水發生反應而形成耐水的結晶體，使混凝土的密實度提高達到防水效果。不需要設置找平層和保護層也不需要考慮隔離層的設置。水泥基滲透結晶防水涂料不是獨立的防水系統，他是通過滲透基層，使得其下的混凝土基層有了防水能力，這是選取防水材料的關鍵。

4 結語

綜上所述，地下建筑防水設計是一項十分重要且復雜的工程，要求設計人員不僅要具備充足的理論知識，還得具備現場實踐經驗及對防水材料性能的充分理解。在地下建筑防水設計過程中，要結合項目實際情況，科學合理的分析，做到設計合理、現場材料合格、施工措施規范、保護到位，才能確保地下建筑的防水性能，保證建筑的正常使用壽命。