浅谈地下工程结构防水设计

【摘要】：在防水设计中，要贯彻质量第一的思想，把确保质量放在首位。文章主要对防水设计的内容和主体结构材料强度设计及钢筋布置等进行了论述。

【关键词】：地下室防水、防水等级、细部构造防水

中图分类号：TU57文献标识码： A

0 引言

提起防水，有些结构工程师错误的认为是建筑专业的事而与结构专业无关，其实不然。《地下工程防水技术规范》GB50108-2008将原《规范》中的“宜采用防水混凝土结构”改为“地下工程迎水面主体结构应采用防水混凝土，并应根据防水等级的要求采取其他防水措施”，可见体现了以结构防水为主的主导思想已越来越受到结构设计工作者的重视。

1 地下工程防水设计的主要内容

1.1合理确定地下工程的防水等级和设防要求

合理确定工程的防水等级是确保工程使用功能的前提，也是进行防水设计的准则和依据。地下工程的防水等级确定过低，轻者会影响整个工程的正常使用，重者则使整个防水设计失败，造成地下工程的报废。而防水等级确定过高，又会造成不必要的浪费，得不偿失。规范规定的防水等级划分为四级：一级防水标准：不允许渗水，结构表面无湿渍。

适用范围：人员长期停留的场所；因有少量湿渍会使物品变质、失效的贮物场所及严重影响设备正常运转和危及工程安全运营的部位；极重要的战备工程、地铁车站.

二级防水标准：不允许漏水，结构表面可有少量湿渍；工业与民用建筑：湿渍总面积不大于总防水面积的1‰，单个湿渍面积不大于0．1㎡；其他地下工程：湿渍总面积不大于总防水面积的2‰，任意100㎡防水面积不超过2处，单个湿渍面积不大于0．2㎡。

适用范围：人员经常活动的场所；在有少量湿渍的情况下不会使物品变质、失效的贮物场所及基本不影响设备正常运转和工程安全运营的部位；重要的战备工程。

三级防水标准：有少量漏水点，不得有线流和漏泥砂；单个湿渍面积不大于0．3㎡，单个漏水点的漏水量不大于2．51L/d，任意100㎡防水面积不超过7处。

适用范围：人员临时活动的场所；一般战备工程

四级防水标准：有漏水点，不得有线流和漏泥砂；整个工程平均漏水量不大于2L/m2.d，任意100㎡防水面积的平均漏水量不大于4L/㎡.d。

适用范围：对渗漏水无严格要求的工程。

在进行防水设计时，可根据上述规定的适用范围，结合工程的实际情况合理确定工程的防水等级。如办公用房属人员长期停留场所，档案库、文物库属少量湿迹会使物品变质、失效的贮物场所，配电间、地下铁道车站顶部属少量湿迹会严重影响设备正常运转和危及工程安全运营的场所或部位，指挥工程属极重要的战备工程，故都应定为一级；而一般生产车间属人员经常活动的场所，地下车库属有少量湿迹不会使物品变质、失效的场所，人员掩蔽工程属重要的战备工程，故应定为二级。

1.2优化地下工程混凝土结构细部构造防水

对于特殊部位，如变形缝、施工缝、穿墙管、埋件等薄弱环节要精心设计，按要求作细部处理。

设置变形缝、施工缝和其它（例如穿强孔、阴角等）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，在设计中应尽量不设或少设。

1.2.1变形缝

变形缝的目的是为了适应地下工程由于温度、湿度作用及混凝土收缩、徐变而产生的水平变位，以及地基不均匀沉降而产生的垂直变位，以保证工程结构的安全和满足密封防水的要求。在这个前提下，还应考虑其构造合理、材料易得、工艺简单、检修方便等要求。伸缩缝的设置距离一直是防水工程界关心的问题。国内规定伸缩缝间距为30m，但由于地下工程的规模越来越大，而在城市中建设的地下工程工期往往有一定的要求，加上多设缝以后缝的防水处理难度较大，因此工程界采取了不少措施，如设置后浇带、加强带、诱导缝等，以取消伸缩缝或延长伸缩缝的间距。后浇带是过去常用的一种措施，这种措施对减少混凝土干缩和温度变化收缩产生的裂缝起到较好的抑制作用，但由于后浇带需待一定时间后才能浇筑混凝土，故对工期要求较紧的工程应用时受到一定限制。加强带是工程界使用的一种新的方法，它是在原规定的伸缩缝间距上，留出lm左右的距离，浇筑混凝土时缝间和其他地方同时浇筑，但缝间浇筑掺有膨胀剂的补偿收缩混凝土。诱导缝是在原设置伸缩缝的地方作好防水处理，并在结构受力许可的条件下减少这部分(1m左右)位置上的结构配筋，有意削弱这部分结构的强度，使混凝土伸缩应力造成的裂缝尽量在这一位置上产生。采用这一措施后，其他部位混凝土裂缝明显减少，这一方法虽有一定效果，但尚不能令人满意。

长期以来就有“十缝九漏”的说法，虽然有些夸张，却也充分暴露出变形缝防水存在的问题。解决这一问题，除了解决变形缝的防水问题外，尽量减少变形缝的设置也是减少这一尴尬现象的有效途径。变形缝的渗漏问题是地下工程的通病之一，已越来越受到工程界的重视，解决好它们的防水设计是铲除这一病害的根本。十缝九漏，究其原因，除变形缝防水施工难度较大外，防水设计中的单一防线也是原因之一，这就要求工程设计人员在变形缝的防水处理上加强重视，变单一式的防水设计为复合式防水构造形式设计。目前，应用最广的复合式防水设计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。

1.2.2施工缝

传统的凹缝、凸缝、阶梯缝、钢板（橡胶）止水带，其原理都是延长渗水线路，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。

1.2.3穿墙管、线、螺栓

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。

总之，构造节点的防水设计应避免单一式，尽量采用复合式防水设计，并且尽量减少变形缝、施工缝的设置，借以减少地下工程的漏水概率。

1.3主体结构材料强度设计及钢筋布置

在地下工程防水设计中，合理的混凝土强度设计及材料选用、钢筋及拉接筋的合理布置对减少和控制混凝土裂缝的开展至关重要。

1.3.1主体结构材料强度设计

地下工程特别是高抗力人防指挥工程，其顶、底板多为大体积混凝土。混凝土设计强度越高，水泥用量就越大，必然造成混凝土水化热过高，当混凝土内外温差超过30℃时，温度应力容易超过混凝土的抗拉强度，产生开裂。因此，大体积混凝土强度等级宜在C20～C35范围内选用，高抗力人防指挥工程可适当提高，但应控制在C40左右，避免设计上“强度越高越好”的错误观念。

1.3.2钢筋布置

由于地下工程多为双向双面配筋，除满足结构应力外，还承受因水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝的开展。因此，上下钢筋的布置应尽可能采用小直径、小间距。普通地下室主筋采用直径14～20mm的钢筋和100～150mm间距是比较合适的，构造筋直径宜为10～14mm，间距100～150mm，人防地下室和人防指挥工程钢筋直径可适当提高。另外，在混凝土内部加入一定量的钢纤维，对控制混凝土裂缝的开展效果更佳。由于人防地下室和人防指挥工程需要设置大量的拉接筋，如果不能很好的控制其保护层厚度，势必会形成一定数量的渗水通道。这就要求我们在设置拉接筋时，采用“梅花型”布置、尽量少而精（用Φ8或Φ10钢筋）；同时双面配筋要采用统一的模数确定钢筋间距，保证双面钢筋交叉点连线垂直于钢筋网；有可能的话，可在拉接筋中间焊接止水环；最重要的一点是必须严格保证砼迎水面50mm的钢筋保护层厚度。

3 结语

地下工程的防水是多方面的，涉及的领域和专业非常广泛，它需要各专业密切配合；同时对于整个工程的建设前期准备、设计、施工及使用，各单位都应该密切关注地下工程的防水问题，一旦发现问题立刻采取措施。本文只就结构设计方面对地下工程防水作了简要论述，并提出如下在结构自防水设计中应注意的几个问题。

参考文献

GB50108-2008地下工程防水技术规范.北京：中国计划出版社，2009.

吴丽华，王志民，刚性防水技术在地下防水工程中应用的可行性探讨北京城建科技特刊，2008,56-58.