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地下防水設計需要注意的問題

發布時間：2014-05-31

2 構造設計
2.1 主體防水
2.1.1 混凝土自防水
混凝土自防水主要措施是混凝土級配合理、摻減水劑與膨脹劑。與設計有直接關系的是摻膨脹劑。膨脹劑應當選用高效膨脹劑(膨脹率≥0.35%的膨脹劑)，高效膨脹劑目前均屬旋窯生產，品質穩定。而非高效膨脹劑，用于鋼筋混凝土抗裂，效果不佳，且大多是立窯生產，質量不穩。另外，使用非高效膨脹劑，摻量較大，含堿量難以控制，可能導致混凝土其他品質的下降，如坍落度損失較大，甚至引起抗壓強度的降低。但工程實踐中，摻膨脹劑而失敗的更多原因還是選用不合格品，摻量不足以及未按工法嚴格施工，特別是養護不到位。
如有條件，可采用混凝土 60d 強度作為設計強度，并采用減小配筋直徑，同時增加配筋密度的措施減少混凝土的裂縫。
在混凝土中摻加纖維主要用來增加混凝土的韌性及表面耐磨、抗裂，多用于薄型混凝土或混凝土預制構件。若在大體積、厚底板(壁)中使用纖維混凝土，應進行經濟比較。
2.1.2 外防水
建筑工程地下室一向強調外防水。外防水通常以柔性為主，應當是全斷面防水，側璧外防、底板內防的做法不可取。強調外防的主要原因，是防水的同時要考慮混凝土的防護，使其免受有害地下水的侵蝕。地下混凝土工程的耐久性，也就是鋼筋混凝土地下室的壽命，應放在百年以上來考慮。目前許多開發商，要說服他們多考慮二、三十年，是很困難的，盡管每一個工地都忘不了掛上“百年大計”的牌子。作為設計人員，應當清醒地認識到，一個建筑，不僅是業主的利益所在，更涉及社會與公眾的利益。因此，應當按“國家是第一用戶”的原則行事。深圳有一幢一類高層建筑，在地下水有腐蝕的情況下，甲方、施工、監理合伙堅持取消外防水，理由只是趕幾天的工期，實在是鼠目寸光。
2.1.3 氡污染
關注公眾健康是國家最基本的政策。因此，地下工程中，在人員長期停留的場所，還應充分考慮防潮，說到防潮，主要是防止地下氡污染。據有關資料記載，室內氡污染，被聯合國列為十項最具危險性的災情之一。據國際抽樣調查，有 20%的住宅地下室存在氡污染。美國將氡污染列為肺癌第二大誘因，每年致 2 萬人死亡。而我國的地下室，有資料認為，100%需要進行氡防護。氡主要通過地下水滲漏被搬運并聚積在地下室內表面，形成具有很強的α、β、Υ放射性固體微粒組成的放射性薄層；人在高氡場所將受放射影響，或直接吸入氡氣，嚴重威脅健康。因此，地下氡防護最起碼的構造措施就是防水防潮。僅設混凝土自防水或不設柔性附加防水的地下室，一般來說只能防水而不能防潮。因為混凝土是多孔的材料，屬剛性防水層，一般來說是透氣的，不防潮。
2.1.4 附加防水
自防水混凝土既然是透氣的，也就是說它不是絕對不透水的材料。根據測定，抗滲等級為 58的防水混凝土，滲透系數為 5×10-10-8×10-10cm／s。有些地下工程，須防地下水浸蝕時，混凝土滲透系數要求為 10-11cm／s，而要達到這一數值，單靠自防水混凝土、抗滲要求高達 S20 以上，顯然代價太大。因此，防水等級為一、二級的工程，設計附加防水層是必要的。
根據“剛柔結合”的原則，附加防水層選用柔性防水層更為合理。選用了柔性防水層，當然要置于迎水面。置于背水面時，只用于帶內襯的地下室。剛性防水涂層，可以用于背水面，也可以用于迎水面。但就目前國內地下室防水綜合技術水平而言，筆者主張還是用在背水面。理由是：剛性防水涂層，比如無機防水涂層，最好是“復合”用在防水等級為一級的地下室工程。一級工程的主體附加防水層可以選擇兩道，一為柔性在外，二為剛性在內，不失為一種較好的組合。剛性防水涂層還常用于防水失敗后的補救措施，當然只能用在背水面。
2.1.5 連續墻
將連續墻加厚，與襯墻合二為一，并非好思路。近年來，這種作法屢有介紹，并急急忙忙宣布成功，但真正防住水的工程實例比“一舉成功”的文章少得多。連續墻連泥帶水澆筑混凝土，雖然研究了許多好的接頭方法，也有水下不分散混凝土的應用，但要真正防住壓力水，談何容易。不必重復走這樣的彎路，還是另加內襯墻的辦法比較合理。連續墻內與襯墻之間設置濾水層，當然要在襯墻施工前，對連續墻內實施全面的認真的堵漏防滲。這樣的設計，總厚度并不比合二為一的方案大，因此，從設計思路上講，就更無必要做得不償失的事情了。
2.1.6 地下室頂板
地下室頂板除了要作連續的柔性附加防水之外，還應當根據實際需要設置其他構造層次：
回填土要設隔離層與保護層；種植土要設濾水層與保護層，或者隔離層、保護層、濾水層。
如果種植土較厚，不設濾水層也可。沒有回填土而直接設廣場，則須考慮設置絕熱層，北方考慮保溫，南方考慮隔熱。絕熱層還要結合使用要求考慮車行荷載的影響。
地下室頂板若為室內地坪時，地下室側壁的防水應與外墻防水用密封材料銜接，位置可在室外散水以下。在少雨區，如外墻不設防水，地下室側壁的防水應做至室外地坪以上 500mm處。如外墻為粘貼飾面，則這 500mm 高的防水應改為聚合物水泥砂漿，其與地下室側壁的附加柔性防水層相接仍然用密封材料，位置在室外散水之下。
2.l.7 地下飲用水池
地下飲用水池，在作內防水的同時，仍然要作附加外防水，這個外防水不能省(指與地層接觸面)。
順便提提地下水池導流墻。導流墻對水池內防水的設計施工將帶來不便。導流墻本意是使水體流動，減少微生物繁殖。實際上，導流墻的設置大大增加了水池內表面積，并形成大量陰陽角，不僅對微生物的附生提供了更多的機會，而且不利于內防水涂層的施工質量，很有些得不償失。實際上，合理安排進出水口，也能減少死水角，況且，目前已有防菌無毒瓷質涂層，能夠有效地抑制菌類的生長繁殖，因此導流墻的作法，不如去之為快。
2.2 節點防水
2.2.1 變形縫
所有地下防水設計的節點中，變形縫是最復雜的，失敗率也是最高的。為此，建議在地下室排水系統設計時，盡可能考慮在變形縫附近設置集水坑或排水明溝，以防止萬一滲水后，采取導流措施，不影響正常使用，也有利于堵漏注漿等補救工作的開展。地下室一般不考慮設置溫度變形縫，抗震縫一般也不設在地下室。實際上，地下室設置的變形縫主要是沉降縫。因建筑各部分剛度變化較大而設置的抗震縫并不多。從防水的角度看，變形縫的寬度宜小不宜大，超過 40mm 寬，就應慎用。因此，建筑專業在方案或初步設計階段就應注意到這些問題，避免在多層地下室的多層部分設置變形縫；或與結構專業密切配合，采取必要的措施，如控制設計沉降量，避免在平、剖面復雜之處設置沉降縫。
在面積很大且進深也較大的地下室設置變形縫，應將平、剖面在縫處設計成“葫蘆腰”狀，以便只在細腰處設縫，也就是說，在縫兩側設置雙墻，只在必要的通道處設置變形縫。
雙墻之間的凈距應便于拆模及防水施工。將雙墻設計成并靠在一起，后施工的一側按外防內貼的作法，似還值得商榷。變形縫兩側應考慮避開明、暗梁柱，以便止水帶的安裝固定不受箍筋的影響。最簡單的辦法就是兩側各挑出 350mm，令此范圍內只有構造配筋，可以方便地采用鋼筋套夾固定止水帶。
鑒于止水帶兩側混凝土的施工質量失敗率相當高，建議采用柔性“三通串筒”給料：配以兩側同步振搗，使止水帶兩側總是同時澆筑混凝土，避免了柔性止水帶由于施工原因的變形偏轉。
在厚底板處連續設置數個止水帶的方法不可取，因止水帶下混凝土本來就不易澆筑密實，數帶疊設，令帶下更易滯積氣泡。水平止水帶采用盆型安裝，情況可能會得到改善，但整個帶的安裝不平服，可能出現折皺，特別是采用不銹鋼翼極的塑料止水帶，現場交圈有一定難度。
說到交圈，PVC 止水帶采用熱熔焊，明顯好于橡膠止水帶的鋼板熱壓粘貼。為解決現場交圈的困難，最好由工廠按尺寸定制，加工成環，這對于不銹鋼翼板的塑料止水帶尤為重要。
2.2.2 施工縫
施工縫中，傳統的臺階縫、企口縫、凹縫、凸縫以及鋼板止水帶，原理上都是延長滲水路線，等于加大了混凝土的厚度。這一原理本身并不完善。通過延長滲水去解決長期壓力水作用下的滲水，只是沒有更好的辦法時的辦法。現代混凝土的施工技術及外加劑的使用，使縫的存在不一定是必然的，曾有工程竣工后，在縫處抽蕊取樣，實驗表明縫處兩側混凝土的結合程度與混凝土內部并無明顯差別。因此，縫處混凝土的防水，關鍵是保證混凝土自身的施工質量。而上述各種作法，都在延長了滲水路線的同時，降低了混凝土的施工質量，主要是振搗不密實以及產生短路裂縫。鋼板止水帶，只要兩側認真清理，情況會好一些。
本文建議的構造作法，主要是外貼式止水帶、緩膨型膨脹膠條或緩膨型遇水膨脹膩子條，還有滲透結晶型防水涂層。膠條用在預留嵌槽且槽內表面堅實光滑的情況下，膩子條則用在表面不太規則的混凝土表面，滲透結晶型防水涂層施工最方便，但建議不要單獨使用。遇水膨脹膠條或膩子，原理上較科學，實際操作上也有失敗。應當改進選材和施工。有些新出版的書刊和圖集，將臺階縫擴大成三級，或者將臺階與止水板復合使用，是比較脫離實際的，設計人員在選用時應當注意。值得一提的是止水板，筆者認為鋼板好過柔性帶，后者應用在有變形之處，而施工縫處一般認為沒有變形，與混凝土的結合，后者也不如前者。鋼板止水帶與緩膨型遇水膨脹條或膩膠條復合使用，可能是較好的一種選擇，因為膠條(或膩子)緊貼鋼板與混凝土，澆筑混凝土時不易移位。其實困難的是垂直施工縫。垂直縫建議選用帶鋼絲骨架的緩膨型遇水膨脹膠條或膩子條，用混凝土釘固定，同時在修理過的堅實而干凈的基層上，經噴水濕潤后加作滲透結晶型防水涂層并緊接著澆筑混凝土。當然膠條或膩子條總是在最后再裝上去才好。
2.2.3 后澆帶
后澆帶也可以采取上述構造措施。后澆帶的其他作法包括采用一次性帶鱗狀孔的鋼模。鋼模支撐前，應在周邊先支撐木方，鋼模固定在木方上。鋼模澆入混凝土之后，并不延至混凝土表面，不形成滲水通道。這種構造顯然比采用數層鋼絲網要合理得多。數層疊加的鋼絲網，在二次澆筑前的清理工作中，不清不好，清又清不凈，影響此處施工縫的澆筑質量。后澆帶由于連續鋼筋的粗而密，常給清理工作和固定遇水膨脹膩子條帶來困難。如能將止水條與一次性鋼模結合起來，在鋼模兩側預先固定止水條，則防水效果可能更好。一次性鋼模的缺點是：先后澆筑的混凝土，其粗骨料的嵌固被阻隔。因此，將后澆帶改為加強帶的作法就值得積極研究。只要作好施工組織設計，令混凝土的配料、攪拌、運輸與現場澆筑緊密配合，并采取二次振搗及超時界面處理，就不失為一種好的選擇，它可以將后澆帶固有的諸多不便一掃而光。
關于后澆帶超前止水，方法很多，需要注意的是，地下室部分的施工組織設計的審查，應有設計單位參加，以便從基坑開挖及墊層澆筑之前，就確定了個完整的超前止水的實施方案。否則，施工中途可能發現：超前止水并不僅僅是施工的問題，到這時，才提出設計修改要求，就會影響整個止水方案的完整性與合理性。超前止水還應貫穿在整個工程的全過程之中，直到回填土完成。主要應注意的是采取適當措施，防止地表水、養護水及垃圾雜物的落入，必要時，應結合地下室平面排水系統的設計在底板后澆帶附近設置集水坑，便于后澆帶澆筑前的最后清理。
不采用超前止水時，也應設置集水坑，可按上述方法設在地下室室內，也可臨時設在地下室室外。
2.2.4 止水環
地下室穿墻管線，包括支撐用螺栓所使用的止水環，均建議與遇水膨脹膩子條復合使用，理由如前所述，僅僅是延長滲水路線，不是很好的辦法。穿墻管、線、螺栓都應采取防止轉動的措施。最簡單合理的辦法是將止水環外形改為非圓形，比如小環為方形，大環為六邊形，其他方法則可能影響止水條的固定。大直徑的預埋套管，管底宜適當開口，防止混凝土在此處虛空。套管與管道，須在穿至混凝土表面處設置凹槽，用密封材料密封。穿越地下室側壁的群管，就集中設置，作在預埋鋼板箱盒內，管道安裝完畢，再于箱盒內澆筑混凝土。盒周邊迎水面一側，應加作柔性防水涂層。直接在混凝土上預留洞口的方法不是好辦法。在預留箱盒或預留洞內澆筑混凝土時應配合注漿。
2.2.5 樁頂防水
樁頂不須設防水的觀點是站不住腳的。但應在柱頂截斷鋼筋，將附加防水層連續作好。對于高層建筑，結構要求與承臺固結的樁頂，可采用聚合物水泥砂漿防水。聚合物水泥砂漿須經試驗，精確配比，以保證抗滲強度達到設計要求的同時，滿足抗壓強度的要求。國家標準圖選用的是滲透結晶型防水涂層；國外多是噴涂環氧砂漿。樁頂的防水層是剛性的，與底板的柔性附加防水層應在墊層交接處用密封材料銜接。樁頂作水泥砂漿找平，是完全錯誤的。與鋼柱交接的樁頂，還應在型鋼周邊嵌以遇水膨脹止水條。

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