地下工程防水與結構同壽命技術研究

王彩霞

（山西三建集團有限公司，山西 長治 046000）

0 引言

防水是建筑工程中的一項重要工藝，是為防止建筑結構局部出現滲漏，從材料、構造等方面采取的技術措施，多見于屋面、地下室等部位。地下工程因位置、用途的特殊性，更容易受到地下水的影響，且防水層破損老化后難以從迎水面維修，因此防水一直是一個重點和難題[1]。2022 年10 月，我國住房與城鄉建設部發布了《建筑與市政工程防水通用規范》（GB 55030—2022），自2023 年4 月1 日正式實施。該規范明確提出，地下工程防水設計工作年限，不應低于工程結構設計工作年限，即防水與結構同壽命，這對防水作業提出了更高要求。本文結合實踐，探討了地下工程防水與結構同壽命的技術方法。

1 防水層的防水性能和耐久性

防水工程就是根據建筑結構的特點，選擇合適的、優質的防水材料，在合理的設計方案指導下，經規范施工產生可靠的防水效果。

1.1 防水性能

防水層的防水性能，是多個防水機制共同構成的，例如卷材接縫、收頭密封、材料適用等。防水性能有以下3 個方面的要求：①卷材搭接縫對防水層的性能影響明顯，要求搭接縫的防水性能超過卷材本身，才能形成可靠的防水層。②收頭密封是保證防水區域不進水的措施，多見于底板、頂板、側墻等部位不同防水材料的交界處。③防水材料的適用性也是一個重點，即便是相同的材料，在不同部位使用也會產生不同的防水效果。以PVC 卷材為例，用于屋面防水非常可靠，用在地下室防水則容易出現竄水問題。

1.2 耐久性

防水層的耐久性，指的是在特定環境下的服役性能。防水材料作為有機材料的一種，會隨著年限增加而發生老化，不同環境下的老化速度有一定差異。歐洲對防水層的耐久年限進行認證時，以老化試驗為依據，25年是基礎限值，30 年、35 年等更長的耐久年限報告，是對25 年的工程進行取樣試驗，獲得5 年耐久年限進階。我國在防水層的耐久性上要想與結構同壽命，其理論及實踐方面尚無相關的依據和支撐。

2 剛性防水與柔性防水的區別

防水工程中，剛性防水與柔性防水是兩種常用的形式，這兩者在設計、施工上存在差異，且防水材料各具優勢。

2.1 剛性防水

剛性防水主要依靠結構自身的密實性，或使用剛性材料作為防水層，例如細石混凝土防水層、防水砂漿類防水層、薄層無機剛性防水層等。剛性防水材料，按照膠凝材料的不同主要分為兩類：一類是以硅酸鹽水泥為基料，加入有機或無機外加劑配制而成；另一類是以膨脹水泥為基料，加入外加劑配制而成。結合工程實踐，剛性防水材料的優點包括：①具有較高的壓縮強度、拉伸強度和抗滲能力，除了防水外，還能作為承重、圍護結構使用。②可根據工程構造部位和特點，采用不同的施工做法。③相較于柔性防水，剛性防水的造價低、施工簡單、方便后期維護。缺點則是沒有伸縮性，因不均勻沉降造成結構變形后，容易出現裂縫和滲漏情況。

2.2 柔性防水

柔性防水是使用卷材、涂膜、瀝青、油氈等有機材料構成的防水層，直接粘貼在結構物表面產生防水效果。以聚乙烯丙綸復合防水卷材為例，是目前使用最廣泛的柔性防水材料，采用規范熱融直壓復合工藝一次成型，能與建筑結構的基層實現良好結合[2]。從大量工程實踐來看，柔性防水材料的優點包括：①拉伸強度高、延伸率大、質量輕，方便現場施工作業；②具有一定的韌性，可適應微小的結構變形和脹縮。缺點則是：①耐穿刺性、耐老化性較差，因此使用年限短；②工藝技術要求嚴格，相較于剛性防水的造價高、后期維護工作量大。

3 實現地下工程防水與結構同壽命的技術方法

在地下工程中，防水與結構同壽命對施工技術提出更高要求，要想實現這一目標，應該從結構自防水、防水排水、維護保養3 個方面入手。

3.1 結構自防水體系

結構自防水，是不依賴于防水層，而是使用高抗滲性能的混凝土及節點防水措施。一個科學完善的結構自防水體系，應滿足以下4 點要求：①混凝土的抗滲性能符合設計和規范要求，且具有良好的抗開裂能力、微小裂縫自愈能力。②采用合理的施工技術手段，提高結構的抗變形剛度，避免沉降差、溫差等因素造成結構裂縫。③在穿墻管、變形縫等關鍵節點，采用柔性密封防水措施。④針對滲漏部位，采用化學灌漿法進行修補加固[3]。

3.1.1 混凝土結構防水

（1）抗滲。混凝土結構的抗滲性能，與混凝土的抗滲性、厚度有關，提高混凝土的抗滲性或增加其厚度，均能提升整體結構的抗滲性能。首先，在混凝土的抗滲性方面，目前C25 普通混凝土的抗滲等級達到P6 以上，且隨著混凝土強度提高，其抗滲等級也在提高。因此，C35 級以上的混凝土，除了特殊工程以外，可不進行抗滲試驗。其次，在混凝土的厚度方面，根據相關規定，厚度≥150mm 就滿足相應等級的抗滲要求，因此在不考慮其他因素下，規定混凝土厚度≥200mm 即可。

（2）抗裂。混凝土結構的抗裂性能，是防水工程的一個重要指標，與結構設計、混凝土材料抗裂等有關。首先，在結構設計方面。對混凝土結構進行受力分析和剛度計算，不開裂或裂縫小于規定值即可。目前設計規范要求：自防水混凝土構件的橫向彎曲表面裂縫寬度≤0.2mm，地下工程的底板、頂板等部位裂縫寬度≤0.15mm。其次，在混凝土材料抗裂方面。混凝土澆筑完成后，裂縫通常出現在強度增加早期，因此控制早期收縮裂縫才能提高抗裂性能。依據《混凝土質量控制標準》（GB 50164—2011），地下工程結構的混凝土，早期抗滲等級應達到L-Ⅳ級，即總開裂面積在100～400mm2/m2。最后，合理布設鋼筋密度，相鄰間距≤200mm，做好混凝土的養護工作，保濕養護時間≥7d，也能有效避免或減少裂縫產生，從而提高混凝土結構的抗裂性能[4]。

（3）微小裂縫自愈。自愈混凝土是在拌制過程中，摻入水泥基滲透結晶材料，該材料具有一定活性。當混凝土結構出現微小裂縫而滲水，結晶材料和水結合發生化學反應，對裂縫進行堵塞填充，避免裂縫進一步擴展。其中的活性成分作為催化劑，可以重復使用，為混凝土提供長期自我修復的功能。

3.1.2 關鍵節點防水

（1）混凝土接縫部位。混凝土結構施工中，為了減少結構裂縫產生，會設置施工縫、變形縫、后澆帶等，需對這些節點進行防水處理。其中，變形縫最容易滲漏，是防水處理的難點。目前常用的技術措施，是在斷面內埋設橡膠止水帶，在迎水面使用外貼止水帶。但是，隨著使用時間延長，止水帶會發生老化，而且無法更換。目前來看，高質量止水帶的使用年限能達到20 年，但距離50 年甚至更長的年限還有較大差距。為了解決這一問題，可采用后澆帶、誘導縫代替變形縫，雖然這些結構也可能發生滲漏，但能采取有效的修復措施，例如注漿止水、帷幕止水等。

（2）埋設件和洞口。在一些非貫穿性的節點如埋設件，滲漏發生風險較小，而且處理起來簡單，能獲得良好的防水止水效果[5]。以采光井為代表的洞口，以及管道與結構間隙處，目前防水技術方案成熟，且后續修復較為簡單，能做到防水和結構同壽命的目標。

3.1.3 滲漏處理

滲漏作為地下工程嚴重的病害之一，事前質量控制尤為重要，即在竣工后開展滲水試驗，以確保滿足規范和驗收要求。工程投入使用后，如果出現局部滲漏的現象，屬于質量缺陷，應該制定合理可行的處理方案和措施。

3.2 防水排水方案

防水排水方案，是地下工程防水的輔助性技術措施，包括外設防水層、結構外排水、結構內排水等形式。

3.2.1 防水層

工程建設完成后，基礎在壓縮固結的過程中，會出現較小的變形、沉降等情況，混凝土結構也會出現收縮。在此背景下，工程結構發生滲漏的概率較高，防水層就發揮出重要作用。以瀝青類卷材為例，隨著使用年限延長，瀝青的防水性能逐漸減弱，卷材可能開裂但不會消失，因此仍具有一定防水作用。結合工程實踐，地下工程在使用過程中，并不存在防水層全面失效、大面積滲水的情況。因此，外設防水層是一種必要的防水方案，在使用壽命內發揮出重要的防水作用；超過使用壽命后，仍會與混凝土共同起到一定防水功能。而且，外設防水層還能保護混凝土結構，增強其耐久性。

3.2.2 排水措施

結構外排水，是在地基下部或周邊設置排水濾水系統，減小地下水對工程結構的影響[6]。結構內排水，則是排出滲入室內的水，不影響建筑正常使用。工程實踐中，根據不同部位、不同使用要求，常用的排水措施有明溝、暗溝、隔墻、接水盒、排水板等，需定期監測水量變化，及時發現大量涌水的現象并堵漏處理。針對防水防潮要求高的工程，應在設計階段設置排水系統。

3.3 維護保養措施

對地下工程進行維護保養，也是防水與結構同壽命的必要手段。以防水層、接縫處的防水材料為例，這些部位在后期無法更換，出現滲漏問題后，通常采用注漿法、涂刷結晶防水材料，既不會影響原來的工程結構，也不會造成環境污染問題。

4 工程實例分析

4.1 工程概況

某大型商業綜合體項目，位于城市中心地帶，包括地上建筑和地下工程兩部分。因地下水豐富，為保證地下工程的安全性，設置臨時地下連續墻，進行分倉施工，基礎底板和地下室外墻設置貫穿后澆帶，為防水作業帶來不小挑戰。

4.2 防水施工難點

結合本工程特點和勘察資料，總結防水施工難點包括：①地下水位高、水量豐富，而場地土質以粉土、粉質黏土為主，具有質軟、含水率高的特點。②基礎埋深大，承壓水頭壓力大，基底標高最深處達到-21m。③分倉后澆帶部位發生滲漏的風險高，防水施工難度大。④節點復雜、數量多，均是防水施工的薄弱點。

4.3 剛柔結合防水工藝

該地下工程的防水等級為Ⅱ級。為滿足防水要求，采用剛柔結合防水工藝：①基礎底板，在迎水面使用5mm厚的改性瀝青防水卷材+1000mm 厚的P8 抗滲混凝土底板。②地下室外墻，在背水面使用1mm 厚的水泥基滲透結晶防水涂料+P8 抗滲混凝土外墻。③地下室頂板，在迎水面使用5mm 厚的改性瀝青防水卷材+15mm厚的防水砂漿找平層+200mm 厚的P6 抗滲混凝土頂板。

4.4 關鍵節點的防水施工技術

以基礎底板連續墻后澆帶、地下室外墻與結構樓板交界處為例，關鍵節點的防水做法如下。

4.4.1 基礎底板連續墻后澆帶

該節點采用倒牛腿做法，使用剛性防水彌補柔性防水無法閉合的弊端。施工技術要點：①將倒牛腿處的地下連續墻保護層剔除，涂刷水泥基滲透結晶防水材料和防水砂漿，并設置膨脹止水條。②在地下連續墻施工改性瀝青防水卷材，利用密封材料處理封頭，促使柔性、剛性防水材料有機銜接。③在后澆帶底部和兩側，涂刷水泥基滲透結晶防水材料，并設置鋼板止水帶。④澆筑C45、P8 補償收縮混凝土，提高后澆帶的密實度。

4.4.2 地下室外墻與結構樓板交界處

該節點鋼筋密布，防水施工技術要點：①交界處涂刷水泥基滲透結晶防水材料，底板施工改性瀝青防水卷材。②預埋鋼筋處設置膨脹止水條，外墻施工縫設置鋼板止水帶。③在底板預埋注漿管，形成防水、堵漏結合的防水體系。

5 結語

綜上所述，地下工程施工時，防水作業是一個重點和難點。要想滿足防水與結構同壽命的要求，應根據工程實際情況合理設計防水方案，包括結構自防水體系、防水排水方案、維護保養措施等。希望為類似工程的施工提供參考，延長防水設計的工作年限，提高地下工程的耐久性。