地下工程防水设计的分析

摘要：地下工程防水是一项非常重要的系统性工程，它涉及设计、施工、防水材料选择等诸多方面内容。设计是地下工程防水的基础，是控制裂缝产生及裂缝宽度大小的关键，因此，对于结构防水的要求及所处环境，强化地下工程结构自防水能力，并用动态的观点从防水材料的耐久性、防水材料的适应性以及不同防水材料之间的相容性的全局出发，选择适用的防水材料，按照设计要求施工，才能有效提高地下工程防水的可靠性和耐久性。

关键词：地下工程；防水设计；节点防水

在目前城市大开发的背景下，由于私家车保有量急剧增加，所需停车场地面积也随之增长；在城市用地紧张的制约下，必须规划建设大面积地下车库来保证地面的绿地、居民公共活动场地等有限的地上空间。这样，地下工程的也就成了我们设计工作中不可或缺的组成部分。

地下工程作为永久性建筑埋入地下，一旦发生漏水现象，只能在工程内进行补漏，有时补漏效果非常不理想，东补西漏，补不胜补，甚至有的地下工程不得不放弃使用，造成了社会资源的巨大浪费。因此，我们有必要慎重对待地下工程防水设计工作。

地下工程防水设计是一个系统性工程，我们必须在充分了解防水材料性能差异性和适用性，设计时结合具体项目的建筑主体设计特点、地质环境条件以及实际施工可行性等客观因素，深入分析、综合权衡，才能够编制一个既经济又行之有效的防水设计方案。

一、地下工程防水设计目的和要求

1．进行防水设计应明确地下工程防水的目的：（1）确保地下水不渗入工程内，给予工程内正常的生产、工作、生活和储藏环境。（2）防水层保护好地下结构。不能让地下水浸泡钢筋混凝土结构。一旦结构渗水，会导致钢筋锈蚀、结构强度减弱，建筑基础受损，建筑寿命降低，最终危及建筑物安全。

2．地下工程防水设计必须遵循“防、排、截、堵相结合，刚柔相济，因地制宜、综合治理”的原则。努力达到技术可靠、经济合理的目的。在设计前应充分掌握地下工程所在地及其附近地下水运动规律和状况（近期和远期），确定防水设计的最高地下水位标高。同时结合地质、地形、地下工程结构、防水材料供应及当地施工条件等全面研究地下工程防水方案。地下钢筋混凝土外墙、底板均应采用抗渗混凝土，抗渗等级应以工程类别进行区分。

3．地下工程所处场地的最高水位高于地下工程地面时，地下工程设计应考虑整体钢筋混凝土结构，保证防水效果；在特殊要求下可采用架空地面和夹壁墙。

二、地下工程防水设计的内容

地下工程防水设计的内容．可分为概念设计与构造设计。

概念设计乃设计的基本原则，忽视概念或错误，后面的设计、施工及至使用、维修就会变得复杂、混乱。

地下工程防水构造设计，必须要明确防水工程的基本条件和要求，正确选择与合理使用防水材料，遵循多道设防、刚柔结合、综合防治的原则，运用“防排结合”的方法，以规范为依据，结合实际情况，细化节点构造作法，选用新型施工工艺。

（一）主体防水设计。

1．结构自防水设计。结构自防水（含外加剂）为主的防水主导思想在《地下工程防水技术规范》中得到了充分体现。它是利用结构本身的密实性、憎水性来提高结构本身的抗渗性能，通常被称为刚性防水。它要求结构本身必须具备一定的强度，而合理的结构形式恰恰是提高结构整体强度的关键。在地下工程结构自防水设计中，抑制混凝土空隙、减少裂缝、增加混凝土的密实度，控制钢筋混凝土裂缝的产生及其宽度。

2．附加防水层设计。对于防水、防潮要求较高的地下工程，即使地下水位不高，也应在混凝土结构的迎水面上设置附加防水层。附加防水层常用材料包括防水砂浆、防水涂料、高分子防水卷材、其它防水材料等。

（二）节点防水设计

构造节点的设计在地下工程防水设计中占有重要的位置．同时也是防水薄弱环节。

1．尽量减少变形缝的设置，变单一的防水设计为复合式防水设计。目前，应用最广的复合式防水有中埋式止水带与外贴防水层复合使用：中埋式止水带与遇水膨胀橡胶条、嵌逢材料复合使用；中埋式止水带与可卸式止水带复合使用。

2．关于施工缝的防水设计，传统的凹（凸）缝、阶梯缝、钢板（橡胶）止水带，其原理都足延长渗水线路．等于加大了混凝土的厚度。这一原理除本身不完善外．施工起来也不好处理，因此不再提倡单独使用。建议采用外贴式止水带与中埋钢板（橡胶）复合使用。其中以遇水膨胀胶条或腻子条与中埋钢板（橡胶）复合使用最佳，但在防护结构中宜采用钢板，以确保工程的防护效果。

3．穿墙管、线、螺栓宜采用止水环与遇水膨胀腻子条复合使用，且应采取防止转动的措施，如将止水环平面外形改为非圆形。

地下防水设计，主要是概念设计。概念正确，事半功倍（概念设计的内容很广，现只涉及建筑设计这一部分）。影响概念设计正确的重要因素是：业主以质量换低造价，或者是对地下工程长期质量的重要性认识不足。

构造设计很重要，但构造并非万能。把麻烦都留给构造去解决，乃是当前建筑设计行业中的一种坏习惯。况且，当前地下防水设计中，构造普遍粗略，节点普遍简单。造成这种坏习惯的原因很复杂。但最直接的原因却很简单：重形式，轻技术。根治的办法也很简单：尽快全面的推行责任赔偿制度。

三、地下工程防水设计方法

地下工程的防水包括主体防水及节点防水。主体防水又分为结构自防水和附加防水，结构自防水是必须采用的，附加防水按工程的防水等级选用。附加防水也称为：“其他防水层”，以柔性防水为主；节点防水主要包括施工缝、后浇带、变形缝、穿墙管线、柱顶防水等，节点防水也称“细部构造防水”，可按工程的防水等级和实际情况采用不同的防水措施。设计人员应根据具体的情况确定合理的防水方案，对方案内各环节进行监控，以达到防水的要求。

1．结构自防水设计。目前我国大部分地区的地下工程采用结构自防水居多。结构自防水以混凝土自身的密实性而具有一定防水能力的混凝土或钢筋混凝土结构形式称之为混凝土结构自防水。具体是在材料上通过材料配合比、添加外加剂、限制骨料最大粒径等措施，使混凝土组成最密实、孔隙率最小的结构；或使孔隙彼此隔断、互不连通，使地下水无法渗入，或渗入至一定深度后不能穿透。在地下结构设计时，应注意不使防水混凝土受到地下水的侵蚀作用；注意各种外力和内力可能带给混凝土结构的不利影响；尽量不使混凝土结构产生裂缝而导致渗漏水。

在地下工程设计中，关键是要控制钢筋混凝土裂缝的产生及其宽度，混凝土结构一旦出现裂缝，渗漏水就难以避免。钢筋混凝土的裂缝有两类，一类是荷载引起的裂缝，其危害最大，直接决定着结构的承载能力，但可以通过正确的设计及合理的使用加以控制，使之不会出现或限制其开展宽度。另一类是结构变形引起的裂缝，它也会影响结构的承载能力，不容忽视。这类裂缝，对多数实际工程而言，目前尚无一个十分精确的计算方法，设计时只能根据有关规范、原理以及工程经验采取适当的措施加以防范。

（1）结构变形引起裂缝的原因。致使钢筋开裂的变形，主要是收缩变形。而好的收缩。就其起因而论。有以下几种：1）干燥收缩――由水分蒸发所致。2）自生收缩――水泥水化引起的体积收缩。它与水分蒸发无关。3）碳化收缩――空气中CO2与水泥水化生成物起化学反应生成碳酸钙、硅胶、铝胶和游离水从而引起收缩。其中碳化释水收缩具有干燥收缩的性质，是碳化收缩的主要组成部分。4）温降收缩――混凝土经搅拌入模．水泥水化反应即告开始，并且放出热量，温度因而升高。但随着水化反应的逐步完成，放热过程亦逐步削弱，以致终止，且热量也逐步散失，因此就有温度回降的问题。在这个温差作用下，混凝土也会收缩。

在结构处于自然状态下，这几种收缩是相伴发生的，其结果是相互叠加的。就导致裂缝的危害而言，干燥收缩和温降收缩是最主要的。

（2）减少收缩变形的方法：1）改善约束条件。2）采用补偿收缩混凝土。3）选择收缩率较小的水泥与骨料。4）精心确定配合比。5）加强养护。6）配置适当钢筋。7）减小混凝土的温度回降值。

2．附加防水层设计。在地下工程中单独采用结构自防水的做法是欠妥的，目前市场上夸大外加剂（如减水剂、早强剂、微膨胀剂等）的作用也是不科学的。在地下工程中，很难避免防水混凝土受到地下水的侵蚀作用；很难避免各种外力和内力可能给混凝土结构带来的不利影响；很难避免混凝土结构产生有害裂缝而导致渗漏，并考虑混凝士的耐久性（如徐变、碳化因素）等。因此，对防水、防潮要求较高的地下工程，即使地下水位不高，也应在混凝土结构的迎水面上设置附加防水层。

四、结语

随着城市立体开发的趋势，地下工程越来越多。地下工程防水的设计是建筑设计中一个重要的子项工程，设计的好坏直接关系到地下工程投入使用后的效果，关系着建筑整体的全局。我们必须树立强烈的社会责任感，认真掌握好防水知识，提高地下工程防水设计水平，才能保证设计质量。因此，地下工程防水成功与否，不仅是建筑物使用功能的基本要求，而且关系到建筑物的结构安全和使用寿命。