地下室防水板開裂原因分析及防治措施研究

郭智野

（福建省二建建設集團有限公司，福建 福州 350001）

0 引言

近年來，隨著城市人口的急劇增加，城市建設用地日益緊張。為了滿足人們的居住需求，實現對空間的有效利用，城市建筑逐步向地下發展，地下空間工程應運而生。目前，地下空間工程常用的基礎形式為獨立基礎或樁基承臺+防水板，具有施工簡便、受力明確、節省成本等優點[1]。但由于地下室施工環境復雜，影響因素較多，極易產生防水板開裂滲漏等問題，嚴重影響結構的使用安全，造成結構使用年限縮短。為此，本文依托實際工程案例，系統分析了地下室防水板開裂的原因，并提出科學有效的措施。

1 工程概況

某建筑工程項目，主要包括2 棟高層公寓樓及周邊商業裙房，其中公寓樓地上29 層，地下1 層，結構形式為框-剪結構；商業裙房地上2 層，地下1 層；裙房及地下室均為框架結構，柱網布置尺寸為9.2m×8.4m；地下室層高4m，主要用作車庫和設備用房，純地下覆土深度1.2m；整體呈L 形布置，長邊長度為198.6m。抗浮設計水頭高3.5m，抗浮設計時未設置錨桿，未考慮地下水影響，并且未設置防水板反彎鋼筋。基礎形式為：管樁+承臺+防水板，混凝土強度為C30，承臺、防水板厚度分別為800mm 和300mm。防水板配筋采用規格為Ф 12@200，雙層雙向布置，局部位置增加規格為Ф14@400分布筋。

2 地下室防水板開裂現象及其原因分析

2.1 地下室防水板開裂現象

該建筑工程主體施工完成3 個月后，對主體結構質量狀況實施常規檢查，結果顯示：

（1）地下室防水板存在較多裂縫，初步判斷裂縫主要為混凝土收縮裂縫，并利用環氧樹脂膠實施修復處理，通過2個月的跟蹤監測，防水板質量正常；

（2）地下室與商業裙房連接部位，連續2 跨底板與框柱結合處存在起拱、開裂問題，并出現嚴重滲水現象；

（3）柱腳部位防水板產生裂縫，裂縫主要集中于防水板表面層，并且以框柱為圓心，周邊1.0m區域內面層與防水板分離，內部形成深度約50cm 脫空，脫空內部存在滲漏水現象，裂縫位置未出現露筋狀況。

2.2 地下室防水板開裂滲漏機理

按照結構力學分析理論，可將防水板看作四角支承于框柱承臺之上的結構，在地下水浮力作用下，兩端支撐部位及跨中位置彎矩最大[2]。當地下水浮力過大及板體抗彎鋼筋數量不足時，防水板產生裂縫，并造成水體進入。并且，因防水板存在鋼筋拉結作用，在框柱支承處以柱腳為支點，產生拱形變形。當板體變形達到一定程度后，面層與防水板產生分離，形成脫空現象，并在柱腳位置與剛度較大的框柱產生裂縫，造成地下水沿裂隙滲入地下室，形成滲水現象。

2.3 地下室防水板開裂原因分析

建筑工程建設中，引起地下室防水板開裂的因素較多，如設計不合理、施工不規范、混凝土養護不當等。結合該項目具體狀況，主要從設計、施工兩方面進行分析。

2.3.1 設計因素

地質勘察結果顯示，該項目防水板設計需采取必要的抗浮措施，經初步分析判斷，地下室重力作用（包含頂板填土重量）與抗浮設計對應的地下水浮力大致相同。因此，實際設計時忽略了抗浮、降水等措施[3]。采用BIM 軟件構建抗浮設計下的防水板配筋模型，能夠看出防水板局部抗彎鋼筋數量不足。因此，經綜合分析后可知，在地下水壓力影響下，抗彎鋼筋布置數量不足容易造成防水板產生裂縫。

2.3.2 施工因素

地下室回填土應分層回填并壓實，分層厚度不得超過250mm，壓實系數不得低于0.94。地下室主體結構及外墻防水層施工完畢后，應及時采用性能優良的回填材料實施回填，并進行夯實。但實際施工時，普遍存在填料不合格、分層厚度過大、夯實遍數不足等情況，填料壓實度不合格引發滲水嚴重等問題[4]。

按照設計文件要求，地下室防水板位于粉質黏土地層，滲透性較低。但此地層下部為細砂層，滲透性較高，遇突發強降雨極易形成水盆效應，造成防水板產生上浮或開裂問題。由此可見，從施工方面進行分析，由于強降雨時未采取防排水措施，極易導致防水板上浮和開裂問題。

3 地下室防水板開裂的處置措施

3.1 現場應急處理

發現防水板滲漏后，立即組織各部門研究處理方法，并采取如下應急處治措施：

（1）降水減壓，有效降低板底壓力，防止形成更加嚴重的破壞；

（2）鋪設反濾層，阻止內部小粒徑物質被帶出；

（3）對滲水實施引流，集中排入集水坑，并采用排水設備統一排至外部，同時在回填部位增設截水溝，避免地表水滲透；

（4）委托具有專業資質的檢測機構實施檢測評估，從而制定科學有效的修復處理措施。

3.2 防水板加固修復

3.2.1 開裂和脫空處治

對裂縫和起拱脫空情況進行檢測，根據具體情況采取針對性處理措施[5]：

（1）當縫寬不超過0.2mm 時，利用封口膠直接進行封堵；

（2）縫寬為0.2～0.5mm時，直接向縫內注射改性環氧樹脂進行封堵；

（3）縫寬大于0.5mm 時，先采用專業工具沿裂縫切割成“Ⅴ”型，然后通過壓力注漿方式灌注改性環氧樹脂；

（4）防水板起拱部位，先設置泄水孔降低板底壓力，然后通過壓力注漿方式將起拱部位板底灌注密實，并鑿除柱腳部位脫空混凝土，采用強度等級為C35 的自密實混凝土澆筑平整，結合部位布置規格為Ф10@150鋼筋網片。

3.2.2 防水板破損位置處治

采用專用工具破除破碎部位混凝土，并采用強度為C35的自密實混凝土澆筑平整。

3.3 局部提高抗浮能力

根據“抗”和“疏”的抗浮原理，設計如下加固方案：在防水板、集水坑內部設置孔徑為100mm的泄水孔，并利用板底盲溝將水體集中引流至集水坑及時排出，達到降低水壓、抵抗上浮的目的。此外，應強化運維管理，保證排水設備正常運行。集水坑、防水板泄水孔做法如下圖1、圖2所示。

圖1 集水坑開孔做法

圖2 防水板泄水孔做法

3.4 地下室周邊回填土處理

根據現場實際情況，對地下室周邊填土進行重新開挖、回填，選用抗滲性能優良的填料，并實施分層夯填，保證壓實系數不小于0.94，回填時在深度0.5m、1.5m、2.0m 位置分別鋪設一層厚度為1.0mm 的HDPE防滲膜。

4 地下室防水板開裂的預防措施

4.1 綜合確定抗浮水位取值

根據《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476-2019）中對抗浮水位取值的相關規定，具體取值應根據地質、地下水位及地表水下滲情況等各方面因素綜合確定。并充分考慮設計使用年限的影響，針對達不到抗浮設計標準的地質勘察報告，應進行補充，必要時應實施專項勘測。

借鑒以往工程實例，并結合相關工程實踐經驗，針對建設規模比較大的地下室工程，在進行抗浮設計時，若施工區域內高程變化較大，應采取分塊設計，不同區域采取不同的抗浮水位；同時，針對降雨充沛區域，應綜合考慮水盆效應對抗浮水位的影響。此外，抗浮設防水位主要是在特定狀況下預測得出的估計值，為確保預測的準確性、有效性，應對設計及施工階段風險進行提示。

4.2 合理開展抗浮設計

（1）合理選取指標參數。各種標準針對地下水浮力、抗浮力等相關指標參數取值標準存在顯著差異。具體設計時，應根據現場實際條件、結構特征等各因素進行全面考量，科學確定土層折減系數、地下水浮力及抗浮力分項系數等相關指標參數。

（2）重視整體抗浮設計，加強局部驗算。針對純地下室及商業裙房等層數較少的局部位置，應采取分區域驗算方式對其抗浮性能實施評估，避免產生局部破壞。此外，還應充分考慮暴雨等極端天氣條件，嚴密監視施工階段建筑抗浮狀況，并建立完善的排水系統，及時泄水減壓。

（3）科學確定抗浮方案。按照《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ476-2019）中相關規定，防水板抗浮設計方法主要包括“抗”、“疏”兩種形式。其中“抗”主要通過增大結構重力荷載達到抗浮的目的，具體包括設置抗拔樁、錨桿等。“疏”主要通過泄水降壓，降低板底水壓力，實現抗浮目的，具體包括設置盲溝、泄水孔、隔離設施等。實際設計時，應結合建筑結構功能、地質條件、水文條件等各方面因素，并綜合考慮經濟性、安全性、可行性等相關指標，科學選擇抗浮方案。

4.3 嚴格控制施工過程

建筑工程施工過程中，施工方應嚴格按照要求組織施工，并根據設計給出的降水要求、后澆帶閉合時間及具體做法等開展施工作業，防止降水停止過早或后澆帶澆筑過早，導致結構出現上浮。

地下室填料及施工工藝應符合設計要求。填料選用黏性土、泡沫混凝土、灰土等滲透性較差的材料，嚴禁采用砂石料。針對泡沫混凝土等新材料、新工藝，應全面考慮對抗浮的影響。此外，抗浮裝置施工完成后應報請相關部門進行驗收，驗收通過后，方能進行隱蔽施工。

4.4 注重工程建設質量

建設方作為建筑工程的總組織者，對工程建設質量負有直接責任，工程建設中應注重結構抗浮設計問題，合理增大抗浮設計冗余度，確保惡劣天氣及施工不規范情況下，結構抗浮性能滿足要求。

針對抗浮設計要求較高的建筑工程項目，項目建設前，建設方應組織相關部門及專家實施論證，嚴格按照地勘報告相關數據、設計方抗浮設計方案、專家論證意見等，對工程建設成本、風險實施綜合評估，保證項目建設的質量。

5 結束語

綜上所述，本文結合某建筑工程實際情況，從設計、施工兩方面系統探究了地下室防水板開裂成因及防治措施，具體結論如下：

（1）由于原設計方案未考慮抗浮和排水的影響，造成防水板因抗彎鋼筋數量不足產生裂縫；

（2）實際施工時，地下室周邊填料選用、填筑方法不符合設計要求，造成填土層壓實系數、滲透系數達不到標準要求，造成外部水體滲入，形成水盆效應，導致防水板產生上浮或開裂問題；

（3）根據防水板開裂實際情況，應加強現場應急處治，科學做好防水板修復處理，提升局部抗浮性能，并嚴格控制地下室周邊回填質量，有效提升抗浮效果；

（4）為有效提升工程建設質量，避免結構產生上浮開裂，應根據相關標準要求及工程實際情況，科學確定抗浮水位取值，強化結構抗浮設計，嚴格規范施工過程，全面提升工程建設質量。