住宅建筑地下室主体结构防水工程设计与施工研究

■ 洪建华 应有通 朱家棣

0 引言

现今多数住宅都设计有地下室，用作地下车库、活动室和储藏室等。这便涉及到地下室主体结构防水工程的设计施工，这里主要讨论的是地下室的底板、墙板和顶板防水工程的设计与施工（不含地下室变形缝等特殊部位的防水工程）。依据《地下防水工程质量验收规范》（GB50208—2002）（以下简称《防水规范》）第3.0.2条关于地下工程的防水设防要求，住宅建筑地下室主体结构防水工程为整体式防水混凝土结构，在迎水面设置一道卷材或涂料防水层和防水层保护层已成为常规设计。对地下室不同厚度的混凝土底板是否都要设计一道防水层，地下室主体结构防水工程设计选用何种防水材料，在不同地区和不同的设计部门都有不同见解。我们在多年的工程实践中，通过与工程设计单位、施工单位和防水材料生产厂家的合作和努力，对不同的项目进行了有益的探索与尝试。

1 地下室混凝土结构底板的防水设计

1.1 混凝土结构自防水

在地下室整体混凝土结构中，防水混凝土是一道重要的防线，也是做好地下防水工程的基础。实践证明，只要在施工中能做到严格的质量管理，地下混凝土主体结构自防水完全可以达到良好的防水效果。笔者于1994年主持完成建设的铁道部南京康复院游泳池工程项目，采用了单一混凝土结构自防水设计。在施工过程中，①现场自拌混凝土，砂石经水洗处理，有效控制了水灰比；②严格控制计量、搅拌、浇捣程序，并做好混凝土养护；③混凝土拆模后进行了满蓄水试验，蓄水一周后检查结构表面无渗水，无湿渍，水位正常，达到了Ⅰ级防水等级。游泳池自当年建成投入使用以来，至今完好无渗漏。

表1 防水混凝土结构设计不同厚度的抗渗系数

1.2 地下室防水混凝土结构厚度与抗渗系数

1.2.1 抗渗系数计算

地下室防水混凝土结构厚度与阻抗地下水的渗透能力成正比。混凝土厚度的增加，延长了混凝土内部的透水通道，加大了混凝土的阻水截面，衰减了地下水水头压力。通常混凝土结构的散湿量为0.012～0.024L/(m2d)。当渗透量小于蒸发量时，结构表面不会留有湿渍，达到了防水的标准。《防水规范》第4.1.12条规定：“防水混凝土结构厚度不应小于250mm”。以此为基准厚度，根据公式(1)，可计算防水混凝土结构设计厚度抗渗系数K，不同厚度混凝土相对应的抗渗系数值见表1。

K = 防水混凝土结构设计厚度/防水规范规定的厚度 (1)

公式(1)表明：随着防水混凝土结构厚度的增加，K值增加，防水混凝土的抗渗能力提高。

1.2.2 防水混凝土结构底板厚度选择

住宅类地下室防水混凝土外墙板和顶板通常设计厚度为250～300mm，按照《防水规范》要求，都应设置一道防水层（防水卷材或防水涂料)。而地下室防水混凝土底板的实际厚度取决于建筑物自重与荷载的大小，由结构计算设计确定。在笔者曾参与的上海地区多个住宅项目中，不同类型住宅的地下室防水混凝土结构底板厚度有很大的差异，如低层（地上3层别墅）地下室一层防水混凝土结构底板设计厚度为300mm；多层（地上6层）地下室一层防水混凝土结构底板设计厚度为350mm；小区会所（地上2层）地下一层设备间防水混凝土结构底板设计厚度500㎜；小高层（地上12层）地下室一层汽车库防水混凝土结构底板设计厚度为750mm；高层（地上28层）地下室一层汽车库防水混凝土结构底板设计厚度为1000mm。

在工程实践中，对于不同厚度的混凝土结构底板防水层应进行不同设计和施工。对于K＜2的混凝土结构底板，只需按常规在迎水面设计一道防水涂料即可；对于K≥2的混凝土结构底板，则设计为单一的混凝土结构自防水（依据岩土工程勘察报告，地下水和土质应对混凝土无腐蚀性，地下混凝土不需要设计混凝土防腐蚀保护层），采用抗渗防水混凝土，不再设置附加防水层。

1.3 实例分析

⑴上海“开城新苑”住宅小区，在两栋28层住宅楼下附建地下一层连通的汽车库，建筑面积约4000m2，混凝土结构底板厚度为1000mm，2001年竣工。

⑵上海“东城时代华庭”住宅小区，在一栋12层和一栋10层住宅楼之间附建地下一层连通的汽车库，建筑面积3588m2，混凝土结构底板厚度为750mm，2006年竣工。另小区会所亦设有地下设备间，建筑面积约400m2，混凝土结构底板厚度为500mm，于2004年竣工。

上述项目的防水混凝土结构底板设计厚度抗渗系数K均≥2，因此采用了单一的防水混凝土结构底板自防水设计。地下室防水混凝土强度等级为C 30，混凝土强度抗渗等级为S8，防水等级为Ⅰ级，按照大体积混凝土的技术要求进行施工。两项目交付使用均已超过7年，混凝土地面呈泛白色，表现出单一自防水混凝土结构底板良好的抗渗防水和防潮性能。

与现行的住宅建筑地下室主体结构防水工程的常规设计相比，上述两个案例虽只减少了一道防水层，而事实上减少了三道施工工序：①混凝土垫层上的水泥砂浆找平层；②防水卷材或防水涂料铺贴的防水层；③防水层上的细石混凝土或水泥砂浆保护层。如此可缩短施工工期10～15d。上海地区属软土层地质，地下水位高，年降水日多，地下室工程施工时尽管有基坑围护和降水措施，但从深基坑土方开挖到混凝土基础底板浇筑完成的时间段内，属基坑安全高风险期，缩短该时间段施工工期有利于防范施工安全风险。可见单一自防水混凝土结构底板的设计是十分有效的。

2 地下室防水层设计与防水材料的选择

地下室工程在迎水面设计防水层的目的是通过防水层隔断地下水对地下建筑物的渗透，确保地下室工程无渗漏，防潮湿。地下室防水层设计选择何种防水材料，不是单一地比较防水材料产品防水性能的优劣，而是何种防水材料才能够适合在地下环境中施工，是否能与地下混凝土潮湿基面具有良好的相容性和对混凝土表面轻度缺陷的修补性，以保证防水层达到防水效果。

2.1 TBL（贴必灵）防水卷材

TBL防水卷材属于柔性防水材料，是无胎基的同质多元型S B S等高聚合物改性沥青自黏性防水卷材。TBL卷材自身黏接、剪切、剥离强度都要大于自身延长力强度，因此不会因基层变形而自动脱开，能适应各种情况下的基材变形；而且其表面被刺穿后，会自然愈合，封闭成一体。

某地下汽车库防水混凝土外墙板和顶板迎水面设计选用了TBL防水卷材，并在墙板TBL防水卷材外砌半砖墙保护。基坑土方回填后，顶板防水性能良好，而在外墙板1.8m高位置有局部渗漏水，说明该部位的防水混凝土和TBL防水卷材都存在施工质量缺陷。

那么，地下水是如何穿过TBL防水卷材侵入到混凝土界面的呢？笔者在一次平屋面排水檐沟TBL防水卷材防水层的维修中找到了答案。平屋面排水檐沟与侧边的女儿墙铺贴的TBL防水卷材是裸露的，檐沟有找水坡度，檐沟面TBL防水卷材上翻到女儿墙和平屋面内，TBL防水卷材在坡度处施工中存在皱折和空鼓。在温度的作用下，混凝土内毛细管水分蒸发，TBL防水卷材是不透气疏水性材料，在蒸汽压和水表面张力的作用下，鼓泡增大扩展成为气囊，穿透卷材搭接处，TBL防水卷材失去黏性，雨水侵入，气囊成为水囊，并沿着檐沟扩展长达数米；而平屋面内TBL防水卷材上因为有钢筋混凝土保护层覆盖，防水层没有遭到破坏。由于地下室外墙TBL防水卷材砌有半砖墙保护，砖墙也阻挡了回填土体对TBL防水卷材的挤压，使TBL防水卷材在无约束条件下易被蒸汽压破坏而与混凝土界面分离，导致外墙板出现局部渗水现象；而地下室顶板铺贴的TBL防水卷材在1m厚覆盖土的强大压强下，阻止了由蒸汽压形成的鼓泡，体现出良好的防水性能。

可见，TBL防水卷材其材料虽本身具有不透气性的良好防水性能，但在垂直面使用中，应采取相应的技术措施，以保证施加在TBL防水卷材面层上有足够的压强，阻抗TBL防水卷材鼓泡的产生与扩展。

2.2 永凝液防水材料

永凝液防水材料属于水泥基渗透结晶型防水材料，是一种刚性防水材料，与水作用后材料中含有活性化学物质通过载体向混凝土渗透，在混凝土中形成不溶于水的结晶体，填塞毛细孔道，从而使混凝土致密防水。永凝液无色透明，可在潮湿基面上施工，用低压喷雾器直接喷在干净的混凝土基面上。防水层无需保护，适合地下工程施工。

某地下汽车库防水混凝土外墙板设计厚度300mm，设计选用了美国永凝液D P S防水材料。在基坑土方回填后检查地下室大面积外墙面防水性能良好，但在外墙混凝土施工缝部位区域有多处渗水，原因是永凝液与混凝土化学反应生成的物质不能封堵裂缝宽度较大的混凝土质量缺陷。

由此可知，永凝液防水材料使用在无缺陷混凝土表面中时，混凝土表面密度提高，有很好的防渗水效果。但若使用在有缺陷的混凝土表面和施工缝等薄弱部位，建议选用防水涂料或防水卷材进行阻隔，并采取适当措施进行防渗漏的技术处理。

2.3 聚合物水泥防水涂料

聚合物水泥防水涂料是以丙烯酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯等聚合物乳液和水泥为主要原料，加入填料及其他助剂配制而成，经水分挥发和水泥水化反应固化成膜的双组分水性防水涂料。它既有高分子材料的延伸性和柔性，又有无机材料的耐磨性和机械强度，可在潮湿基面上施工。

2.3.1 小样试验

将聚合物水泥防水涂料分别滚涂在砂浆粉刷墙面和混凝土墙面上，涂层厚度一样，涂层干燥产生强度后进行剥离试验。砂浆粉刷墙面的涂料层可以成片剥离，混凝土墙面的涂料层在剥离过程中被延伸破坏，仅有部分涂料层被剥离。试验结果表明：聚合物水泥防水涂料与基面的黏结强度取决于基面强度。

2.3.2 应用实例

某地下汽车库顶板防水层面积为1266m2，防水混凝土顶板设计厚度为300mm，设计选用聚合物水泥防水涂料。在地上建筑物施工期间，地下汽车库顶板作为施工场地，主体封顶完成，室外装修拆除脚手架后，进行顶板防水层施工。根据小样的试验结果，聚合物水泥防水涂料直接滚涂在混凝土顶板的表面上，保证黏结强度。在防水涂料施工的前一天，清除顶板表面上的建筑垃圾和附着物，用高压水枪进行冲洗；并在混凝土顶板的后浇带处铺贴无纺布进行加强处理。防水涂料施工完成后，检查防水涂料层的厚度、剥离强度和机械强度，达到了小样试验结果；在顶板涂料层上进行小车、重车行走试验，检查涂料层无异样后，直接进行土方回填。至今未发生过渗漏。

2.3.3 推广应用

聚合物水泥防水涂料由于在上例应用中的良好效果，受到施工企业的欢迎。在上海“东城时代华庭”住宅小区三期（2008年竣工）项目中全面推广应用。三期项目由40户联体别墅（地上三层，地下一层活动室）和8栋多层（地上六层，地下一层储藏室）组成，设计地下室防水混凝土结构底板厚度分别为低层300㎜、多层350mm，防水混凝土外墙板厚度为250mm，混凝土强度等级C 25，混凝土强度抗渗等级为S 6，防水等级为Ⅱ级。混凝土厚度抗渗系数按式（1）计算得K=1~1.4＜2，按《防水规范》设计，在地下室迎水面均设计一道聚合物水泥防水涂料作为防水层。地下室结构底板防水施工工序为：①混凝土垫层表面收光；②滚涂聚合物水泥防水涂料（混凝土方桩伸入基础底板连接钢筋用聚合物水泥防水涂料封闭，阻止钢筋的引水作用）；③20mm厚水泥砂浆保护，混凝土结构底板。地下室外墙板防水层的施工，按照上例地下汽车库顶板防水层的施工工序进行施工，待聚合物水泥防水涂料涂层验收合格后，直接进行土方的回填。竣工验收时，三期项目的地下室防水工程已达到Ⅰ级防水等级，聚合物水泥防水涂料体现出良好的防水抗渗和防潮性能。

3 结语

综上所述，当K≥2时，地下室防水混结构底板设计为混凝土结构的防水，经工程实践证明是可行的。聚合物水泥防水涂料相比卷材和渗透结晶型防水材料，更适合在地下基坑施工空间狭小、混凝土基面潮湿和浅表面有微缺陷的环境与条件下施工。经过在多项工程中的应用和时间上的验证，聚合物水泥防水涂料作为住宅建筑地下室主体结构的防水层，具有无毒环保、冷施工湿作业、施工工艺简单、涂料层具有弹性、机械强度高、抗破坏能力强和综合造价低等特点，在技术和经济上都具有明显的优势。