谈地下工程的防水设计

任 海 滨

(大同市二院建筑设计研究有限责任公司，山西 大同 037005)

谈地下工程的防水设计

任 海 滨

(大同市二院建筑设计研究有限责任公司，山西 大同 037005)

通过阐述地下水对建筑物的危害，结合地下工程防水设计原则和设防要求，提出了几种不同的防水系统措施，并说明了防水系统的特征、性能和适用范围，阐明了多种防水系统优化组合的观点，从而为地下工程设计出最佳、最有效的防水体系。

防水混凝土，优化组合，外包防水

1 概述

由于建筑的地下部分深埋在地表以下，常常受到地下水系的侵蚀和渗透威胁，如果对地下建筑部分的防水措施做不好，就会出现地下建筑的渗漏、腐蚀，将会给我们带来一系列难以控制的问题。不但使我们的正常工作和生活受到影响，同时也使建筑物的根基部分受到侵害，使建筑物丧失原有的使用功能。另外，据有关资料介绍，地下土壤中高浓度的氡是肺癌发病的第二大诱因，而且可以通过地下水渐渐渗透进地下室内空间，产生放射性微尘，对人体造成危害，然而对氡污染防治的主要手段就是防止渗漏。

2 设计原则

地下防水工程以“混凝土结构的自防水为主，附加防水为辅，多道并用、刚柔相济、因地制宜、综合治理”为设计原则；以“防、排、堵、截”为具体措施，尽量简化地下建筑造型设计，力求平面轮廓简单规整，外侧表面平整、光滑。主体结构则主要是减少变形缝、后浇带、施工缝的设置数量，以超前止水代替传统后浇带。

3 地下工程的防水等级及设防要求

3.1 防水等级

地下工程防水等级共划分为四级，其中最常见的以一级、二级设防为主。在防水工程的设计中要做到定级准确合理，定级要以建(构)筑物的使用功能及寿命为基本立足点，根据资金条件和适用范围进行综合权衡定级。

3.2 设防要求

GB 50108-2008地下工程防水技术规范根据地下工程施工工艺将其分为暗挖法和明挖法两大类，由于暗挖法主要用于隧道开挖，这里不作分析和研究。而对于建筑工程而言，最常用的则是明挖法，明挖法地下工程防水设防根据工程部位分为：主体结构、施工缝、后浇带、变形缝4个部分，这4个部分涵盖了建筑工程中几种常见的需要设置防水的部位。

对于主体结构有以下几种防水措施：防水混凝土、防水卷材、防水涂料、膨润土防水材料、防水砂浆、金属防水板。对于一级～三级防水等级的地下工程来说，首先防水混凝土是必须选择的一项防水措施，然后其他5项防水措施根据防水级别不同而不同。

对于施工缝有以下几种防水措施：遇水膨胀止水条(胶)、外贴式止水带、中埋式止水带、外抹防水砂浆、外涂防水涂料、水泥基渗透结晶型防水涂料、预埋注浆管。对于一级设防应选其中的2种；对于二级设防应选1种～2种；对于三级设防宜选1种～2种；对于四级设防宜选1种。

对于后浇带有以下几种防水措施：补偿收缩混凝土、外贴式止水带、遇水膨胀止水条(胶)、防水密封材料。除补偿收缩混凝土是必须选择的防水措施外，其余4项也是要根据防水级别的不同而定。

对于变形缝有以下几种防水措施：中埋式止水带、外贴式止水带、可卸式止水带、防水密封材料、外贴防水卷材、外涂防水材料。除中埋式止水带是必须选择的防水措施外，其余5项也是要根据防水级别而定。

上述各项防水措施是根据工程部位的特点而选择的，每项措施各有特点，选择时应注意措施之间的相容性、互补性。根据防水措施的可靠性、环保性、经济性、便利性的原则进行优化确定，这也是我们体现设计思路和成果的主要部分。

4 防水系统设计

在地下建筑工程防水设计时，我们要求以“定级准确、方案可靠、施工简便、耐久适用、经济合理”为设计的出发点，依据前面提到的防水等级和设防要求，对地下建筑工程主体和各种人为缝隙进行一道或多道防水系统设计，各种防水系统之间要能够合理组合达到最佳防水效果。目前地下建筑工程常用的防水设施主要有以下几种防水系统。

4.1 防水混凝土

防水混凝土是多道防水系统中最重要的一道防水系统，它是地下工程最后的一道防水壁垒，也起着固定、贴附其他防水系统的作用，使整个防水系统有机地结合在一起。防水混凝土在设计中主要注意以下几方面的内容：1)混凝土的耐久性指标应根据结构的设计使用年限、所处的环境类别及作用等级进行确定。2)防水混凝土要根据工程埋置深度来设计抗渗等级，抗渗等级并非越高越好，片面的强调混凝土抗压强度和抗渗等级会导致单位水泥用量的增加，水化热增高，从而使混凝土的水化收缩量加大，很难避免混凝土产生裂缝。防水混凝土的主要特点是利用自身的强度和密实度来抵抗地下水的侵蚀和渗透，在防水组合体系中起着非常重要的作用。

4.2 刚性防水层

刚性防水层主要有防水砂浆和无机防水涂料。

1)防水砂浆。

防水砂浆包括聚合物水泥防水砂浆和掺外加剂或掺合料的防水砂浆，其中聚合物水泥防水砂浆包括聚合物胶粉拌合砂浆和聚合物乳液拌合砂浆，是目前市场上常用的防水砂浆。防水砂浆根据其特性主要用于结构背水面防潮及渗漏水综合治理，当在迎水面工作时，宜结合柔性防水系统复合作用效果更好。

2)无机防水涂料。

无机防水涂料有两类：一类是通过在配方中加入无机或有机防水剂的涂料；另一类是依靠其配方中的活性物质与水泥水化产物形成细小钙矾结晶，堵塞细微孔洞，而达到防水目的。无机防水涂料根据其特点，工程中主要把它用于结构主体背水面防水，可用于潮湿基层，一般不宜单独作为一道迎水面防水设防措施。

4.3 柔性外包防水系统

自混凝土技术诞生以来近150多年的实践再三证明，要想做到混凝土结构完全不开裂，几乎是不可能实现的事情，所以无论从防水还是从保护混凝土结构本身来说，外包防水系统在整个防水体系中都是非常关键和必要的，它可以实现有效地阻隔水源和提高结构耐久性的双重功效。

柔性防水系统可分为三大类：卷材防水系统、涂膜防水系统、复合防水系统。

1)卷材防水系统。

卷材防水系统常见的有SBS改性沥青卷材防水系统、合成高分子卷材防水系统、自粘聚合物改性沥青卷材防水系统和高分子自粘胶膜卷材防水系统四类。

a.SBS改性沥青防水卷材的使用范围广，适用于各类地下防水工程，在设计使用时既可单层使用，也可复层使用，由于该防水材料施工时需热熔施工，环境污染、火灾危险性大，目前市场空间正在逐渐萎缩。

b.合成高分子防水卷材通常具有较好的拉伸强度和断裂伸长率，具有更好的耐候性，因此更多用于屋面工程防水，当用于地下工程中时不利于发挥其耐候性优良的特点，还会因基础结构基层起伏而难以有效密贴，不利于施工，也不利于封闭防水，故地下工程中一般不会采用。

c.自粘聚合物改性沥青防水卷材被引进我国以后，经过多年的发展，目前已成为改性沥青防水卷材市场上的主流产品，应用十分广泛。由于施工简单、便捷、防水可靠性大，特别是无胎自粘聚合物改性沥青防水卷材非常轻便，更易于施工，因此在地下工程中使用也很广泛。根据有关资料显示，武汉火车站地下工程的防水材料就是采用了自粘聚合物改性沥青防水卷材，使用近5年，目前防水效果良好。

d.高分子自粘胶膜防水卷材以解决地下工程底板“窜水”难题为终极目标，采用“预铺”的施工工艺将卷材空铺在底板垫层上，在其上直接绑扎钢筋，浇筑混凝土，混凝土硬化后与卷材完全粘贴，彻底消除了窜水通道，所以高分子自粘胶膜防水卷材主要用于地下工程底板部位或者以围护结构为外膜的结构墙紧贴围护结构的地下室外墙防水，可以提供较好的防水效果。

2)涂膜防水系统。

涂膜防水涂料是仅次于防水卷材的第二大类防水材料，从组成上分为无机和有机两大类。就有机防水涂料而言，其中主要包括聚氨酯防水涂料和聚合物乳液改性沥青防水涂料，其中聚氨酯防水涂料在地下工程柔性外包涂膜防水系统中占据重要位置。之所以能在防水工程中得到广泛的应用，原因是多方面的，但根本原因还在于其性能本身，比如：原材料来源丰富，价格稳定，性能可调范围广泛，物理力学性能优良，相容性好，施工方便等诸多优点。

3)复合防水系统。

复合防水系统是采用特殊功能添加剂对橡胶和沥青进行改性，充分利用沥青良好的基层适用性和防水性能，以及橡胶的粘性和蠕变性，使材料长期处于粘性的膏体状，能够达到与基层满粘、防窜水、自修复的功能。该材料最初被用作密封材料，但随着不断改进和材料性能的再优化，现已广泛用于地下工程、屋面工程的防水系统。考虑到该材料具有优良的蠕变性，所以它很少被单独用作防水系统，通常会与防水卷材或塑料薄膜复合使用，形成复合防水系统。正是利用了不同材料的优良性能，所以复合防水系统才会展现其良好的防水功能。目前，在建的“大同美术馆”作为一个主体大部分在地下的工程项目，就采用了3.0 mm非固化橡胶沥青防水涂料加0.7 mm厚度聚乙烯丙纶卷材复合防水系统，并获得了良好的防水效果。

5 结语

通过对以上各类防水系统和防水材料的研究发现，无论哪种防水系统或防水材料都各有其优缺点，所以要想得到一个具有最佳防水效果的防水系统，就要结合具体情况综合分析、科学搭配，充分利用各种防水材料的优良性能和它们之间的相容性来优化组合出一个最佳的防水系统方案。

[1] GB 50108-2008,地下工程防水技术规范[S].

[2] GB 50208-2011,地下防水工程质量验收规范[S].

[3] 12J2,地下工程防水[S].

Discussion on waterproofing design of underground engineering

REN Hai-bin

(Datong2ndInstituteBuildingDesignCo.,Ltd,Datong037005,China)

The paper describes hazards of underground water upon buildings, puts forward several waterproofing system measures by combining with underground engineering waterproofing design principles and preventing demands, illustrates waterproofing system features, performance and application scope, and describes various waterproofing combinatorial optimization views, so as to design optimal and effective waterproofing system for underground engineering.

waterproofing concrete, combinatorial optimization, exterior-covered waterproofing

1009-6825(2014)35-0013-03

2014-09-26

任海滨(1973- )，男，工程师，国家二级注册建筑师

TU761.11

A