地下防水混凝土裂缝控制技术研究

张 重 文

(深圳机场地产有限公司，广东 深圳　518128)



地下防水混凝土裂缝控制技术研究

张 重 文

(深圳机场地产有限公司，广东 深圳518128)

针对某地区地下室结构底板、外墙及顶板等部位的防水混凝土出现裂缝导致渗漏的普遍情况，对地下结构防水混凝土常见的设计失误及施工缺陷进行了分析，提出了地下防水混凝土裂缝控制的技术措施。

地下室，混凝土裂缝，防水混凝土，渗漏

0　引言

近年，随着预拌混凝土在深圳高层建筑施工中的大量应用，特别是由于超厚、超长、大面积的钢筋混凝土结构在地下结构设计中的广泛运用，虽然地下室迎水面结构混凝土均采用了防水混凝土，但是在工程施工期间，地下室结构底板、外墙及室外顶板等部位出现裂缝导致渗漏的情况仍然较为普遍。因此，在地下结构设计、防水混凝土的配合比设计及施工的不同阶段，均应采取有针对性的混凝土抗裂措施，才能预防和减少地下结构防水混凝土裂缝的产生。

1　地下结构防水混凝土设计综述

高层建筑的地下室作为设备用房及地下车库使用，结构类型主要采用钢筋混凝土结构。地下室与室外土体接触的迎水面结构，即地下室底板、地下室外墙及地下室室外顶板等部位的结构混凝土通常设计为防水混凝土。常见的防水混凝土有抗渗等级不小于P6的抗渗混凝土、补偿收缩混凝土及纤维混凝土等。

目前，在深圳地区防水混凝土配合比设计时，通常采用的原材料有：早强水泥、细骨料、粗骨料、水、掺合料(一般为粉煤灰)、减水剂(一种或两种，兼泵送剂)、膨胀剂或合成纤维等。

2　地下室结构底板常见裂缝分析

2.1底板产生裂缝的部位及原因

地下室底板常见的结构设计形式为倒置梁板式、筏形基础等。对于倒置梁板式结构底板，通常的底板混凝土厚度均在400 mm以上，混凝土较厚时，能延长地下水的渗透路径；而且，底板混凝土的浇筑及养护都比较便捷，所以，在倒置梁板式结构底板混凝土结构背水面，很少产生裂缝。筏形基础结构底板混凝土属于大体积混凝土，大体积混凝土在降低水化热及减少温度应力方面的施工工艺已经非常成熟，所以，筏形基础结构底板若精心组织施工，底板混凝土产生裂缝的现象也是可以避免的。

结构底板在较深的集水坑或电梯基坑部位容易产生裂缝甚至贯通性裂缝。由于在底板混凝土浇筑时，集水坑部位处于基坑标高最低处，容易积聚地下水。一方面，基坑积水改变混凝土拌合物的水胶比；另一方面，新拌混凝土在未硬化前受地下水渗水压力的作用，两种因素均能导致结构底板在集水坑部位的混凝土产生裂缝，甚至出现渗漏情况。

2.2底板裂缝控制的技术措施

地下室结构底板施工期间，当地基土内地下水较为丰富时，可采用在底板底面下设置渗排水盲沟的措施降排水；当地基土的透水性较差不易降排水时，可考虑在底板结构迎水面设计碎石滤水层，但滤水层要压实且不能被地下水浸泡。底板结构外围裸露的地基土应提前采用混凝土垫层封闭，防止地表水渗入底板地基土内。当地下室底板为大面积或超长结构时，由于地下水位较高或工期等因素不宜设置普通后浇带时，设计可采用膨胀加强带代替普通后浇带。

若结构底板混凝土施工完毕，底板仍产生裂缝并有少量渗水时，由于地下水渗水压力较大，导致裂缝在结构背水面修补困难时，此时，可采用在底板结构背水面装修层中设计碎石滤水层，并在滤水层周边设计排水沟与原有集水坑连通，裂缝少量的渗水可通过滤水层排走。

针对结构底板在集水坑及电梯基坑易出现裂缝的情况，可采用在集水坑附近适当位置设置临时集水井的施工措施。施工排水结束后，临时集水井应采用微膨胀混凝土填筑密实。集水坑及电梯基坑相应部位的结构侧壁及底板在设计时可以适当加厚，也能提高该部位混凝土的抗裂性。

3　地下室结构外墙常见裂缝分析

3.1外墙产生裂缝的部位及原因

地下室外墙属于超长混凝土结构。一次性浇筑的外墙混凝土，受其同层上、下层梁板等相连水平结构的强大约束，限制了外墙混凝土在其长度方向的整体自由收缩。因此，在外墙新浇筑混凝土龄期增长阶段，若混凝土养护不好，外墙结构在其长度方向每隔一段距离，便会产生竖向收缩裂缝甚至贯通性裂缝。

部分工程设计时，设计会将主体结构框架柱兼做地下室外墙结构的一部分。这时，外墙、框架柱等不同强度等级混凝土相交处(距柱边缘不小于500 mm处)，一般仅采用钢丝网或快易收口网隔断。由于不同配合比混凝土的收缩不一致，外墙在此部位相交处，会产生裂缝甚至贯通性裂缝，相交处很容易出现渗水现象。

3.2外墙裂缝控制的技术措施

相比结构底板及顶板，地下室外墙属于竖向构件，不具备蓄水养护的有利条件。因此，外墙混凝土浇筑完毕，要按照制定的养护方案严格进行养护。新浇筑的地下室外墙混凝土，外墙两侧均安装了模板，需要将模板与混凝土脱开后才能养护，但模板脱开后不宜一次性完全拆除。由于常用的外墙木模板具有良好的保温效果，应控制混凝土表面温度与大气温差小于20 ℃时，才能将外墙木模板全部拆除。地下室外墙结构混凝土同条件养护试件达到设计强度以后，应及时进行外墙防水及室外回填土作业。

考虑到地下室外墙与框架柱不同强度等级混凝土相交处易开裂，地下室外墙结构宜与主体结构框架柱分开设计。当此处设计的外墙与框架柱相连接时，该部位混凝土浇筑前，在相交处采用钢丝网(或快易收口网)隔断的同时，还应在相交处增加一道中埋式止水带，采用双层设防控制混凝土相交处出现裂缝渗水的情况。

4　地下室室外顶板常见裂缝分析

4.1室外顶板产生裂缝的部位及原因

地下室室外顶板一般采用无梁楼盖板结构或有梁楼盖板结构，通常设计为种植顶板。室外顶板采用无梁楼盖板时，结构板的设计厚度通常在400 mm左右，无梁楼盖板的厚度较厚，不容易产生裂缝；室外顶板采用有梁楼盖板时，结构板的设计厚度最小有180 mm甚至150 mm等，结构板太薄，很容易产生裂缝。由于靠近塔楼周边部位的室外顶板受塔楼结构的强约束，所以室外顶板距离塔楼越近，裂缝越多。而且，塔楼与地下室基础产生的差异沉降也是集中在塔楼和室外顶板相连接的部位。基础不均匀沉降也会导致顶板出现裂缝，部分顶板结构背水面的裂缝甚至会沿着相连接的剪力墙向下延伸到墙体的中上部。

设置水平后浇带的有梁楼盖板室外顶板，后浇带结构梁两端的封口模板封堵不密实，顶板混凝土浇筑时，后浇带结构梁底内通常会渗入较厚的混凝土。后浇带结构梁全截面范围内的混凝土如果不完全断开，会约束该区域单独浇筑梁板混凝土的整体自由收缩，也会导致顶板产生裂缝。

地下室室外顶板混凝土浇筑前，塔楼施工用的临时结构开洞位置如果选择不当或处理不当，也会导致施工洞口周边的顶板产生裂缝。因为施工用的垂直运输机械(如塔式起重机、施工升降机等)一般紧邻塔楼附近的室外顶板布置，临时洞口断开结构梁的部位属于刚性突变，会在板角部位产生受力裂缝。

地下室顶板上行走的材料运输机械超载也会使结构产生受力裂缝。

4.2室外顶板裂缝控制的技术措施

GB 50108—2008地下工程防水技术规范及GB 50208—2011地下防水工程质量验收规范中均规定，“防水混凝土结构厚度不应小于250 mm”。室外顶板采用无梁楼盖板结构时，结构板设计厚度通常大于250 mm，满足上述规范要求。室外顶板设计为有梁楼盖板时，即使在结构混凝土内敷设有各类管线的情况下，部分工程设计的顶板结构板厚度也不满足上述规范要求。因此，设计单位在采用有梁楼盖板进行室外顶板结构厚度设计时，应严格执行规范有关规定，确保结构板厚度不小于250 mm，这也有利于室外顶板防水混凝土的裂缝控制。

室外顶板混凝土浇筑完毕，水平后浇带梁板模板内残余的混凝土要立即全部凿除干净。在后浇带封闭之前，后浇带两侧水平结构要做好支撑加固措施。

室外顶板的临时结构开洞，如吊料口、施工电梯口、塔吊口等，应尽量避开主次梁交叉处等应力集中的部位。对于多塔楼结构，塔楼若沿地下室周边布置，垂直运输机械最好布置在塔楼靠近室外回填土的一侧；若塔楼在地下室顶板中间部位分布，顶板临时结构开洞位置应做好结构加固及临时支撑措施。

工程施工期间，要严格控制地下室顶板上的各类施工荷载在设计允许的范围内。

5　工程实例

5.1实例一

1)地下结构防水混凝土设计概况。深圳某高层建筑为一栋地上31层、地下3层的商务公寓楼，总用地面积约3 000 m2。工程采用框支剪力墙—钢筋混凝土结构。工程竣工日期为2013年10月。

地下室结构平面近似呈矩形，长边×短边约为75 m×43 m，地上塔楼结构平面尺寸较地下室小。地下室底板结构采用倒置式梁板，厚度为450 mm；地下室外墙厚度为400 mm～450 mm，高度为3.8 m～4 m；地下室顶板采用有梁楼盖结构，室外顶板厚度180 mm。底板、外墙及室外顶板结构均采用掺加膨胀剂的抗渗混凝土。地下室仅在底板沿长边中间设计1条膨胀加强带(间歇式)，外墙及室外顶板设计均无后浇带。

2)地下防水混凝土裂缝分布特点。a.结构底板在电梯基坑及较深集水坑的结构背水面产生少量贯通裂缝，底板其他部位也有少量的贯通裂缝产生，有渗漏。b.结构外墙拆模初期在结构背水面生成有较多的竖向条状裂缝，前期裂缝较宽，并且存在渗漏情况；后期发现多数裂缝已自行愈合且无渗漏，少数裂缝仍存在渗漏情况。c.室外顶板在板底出现的条状裂缝较多，裂缝方向平行于整个楼层平面结构的短边方向，与外墙相连接板跨结构背水面产生的裂缝，其中部分裂缝向下一直延伸到外墙中上部。顶板裂缝多为贯通性裂缝，且局部裂缝存在渗漏现象。

5.2实例二

1)地下结构防水混凝土设计概况。深圳某住宅小区由2层地下室及13栋塔楼组成，含6栋2层～6层的多层塔楼及7栋30层～31层的高层塔楼，总用地面积约53 800 m2。工程采用框架剪力墙—钢筋混凝土结构。工程竣工日期为2015年10月。

地下室结构平面呈矩形，长约218 m，宽约185 m。沿地下室顶板周边及中间均设置有塔楼。地下室设普通后浇带。底板结构采用倒置式梁板，厚度为400 mm；地下室外墙厚度为350 mm～500 mm，高度为3.9 m～5.4 m；地下室室外顶板采用无梁楼盖结构，厚度450 mm。底板、外墙及室外顶板结构均采用掺加合成纤维的抗渗混凝土。

2)地下防水混凝土裂缝分布特点。a.结构底板在部分电梯基坑及集水坑部位存在少量贯通裂缝并有渗漏现象，底板结构背水面的其他部位无裂缝产生。b.结构外墙在结构背水面产生少量竖向条状裂缝，并存在渗漏情况。c.室外顶板无裂缝产生。

5.3实例三

1)地下结构防水混凝土设计概况。深圳某住宅小区由3个相邻且相互独立的地块组成，含18栋25层～31层的高层塔楼，总用地面积约68 500 m2。工程采用框架剪力墙—钢筋混凝土结构。工程预计竣工日期为2016年8月。

每个地块设置一个地下室，每个地块的塔楼沿地下室顶板周边分布，地下室顶板结构平面呈近似直角三角形或矩形，其中直角三角形地下室的面积最大，直角长边约248 m，直角短边约144 m。地下室均设普通后浇带。底板结构采用倒置式梁板，厚度为400 mm；地下室外墙厚度为300 mm～350 mm，高度为3.9 m～5.2 m；地下室室外顶板采用有梁楼盖结构，其中次梁为井字梁，室外顶板厚度150 mm。底板及顶板有结构找坡。底板、外墙及室外顶板结构均采用掺加合成纤维的抗渗混凝土。

2)地下防水混凝土裂缝分布特点。a.结构底板在部分电梯基坑及集水坑部位产生少量贯通裂缝并存在渗漏，底板在结构背水面其他部位无裂缝产生。b.结构外墙在结构背水面生成有较多的竖向条状裂缝，局部裂缝为贯通性裂缝，且存在渗漏现象。c.室外顶板在结构背水面生成较多的条状裂缝，裂缝位于井字梁之间纯板跨部位的板角处，多数裂缝为贯通性裂缝，存在渗漏现象。室外顶板距离塔楼越近的部位产生的裂缝越多。

6　结语

对地下防水混凝土裂缝进行综合控制，首先，需要结构设计方根据底板、外墙及顶板等不同结构部位防水混凝土的特点，分别进行抗裂优化设计；其次，需要防水混凝土配合比设计的供货商做好与防水混凝土抗裂性相关的必要试验和检验，如补偿收缩混凝土限制膨胀率试验及检验、纤维混凝土弯曲韧性和初裂强度试验等，并应根据前期防水混凝土实际施工中发生的裂缝原因进行及时分析，必要时应对后期防水混凝土配合比进行适当的调整；最后，需要施工方在施工过程中把控好防水混凝土的浇筑以及养护质量，最大限度地避免混凝土产生早期收缩裂缝。

[1]GB 50108—2008，地下工程防水技术规范[S].

[2]GB 50010—2010，混凝土结构设计规范[S].

[3]GB 50496—2009，大体积混凝土施工规范[S].

[4]GB 50208—2011，地下防水工程质量验收规范[S].

[5]JGJ 3—2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[6]JGJ/T 178—2009，补偿收缩混凝土应用技术规程[S].

[7]JGJ/T 221—2010，纤维混凝土应用技术规程[S].

Research on control technology of underground waterproof concrete cracks

Zhang Zhongwen

(ShenzhenAirportRealEstateLimitedCompany,Shenzhen518128,China)

According to the general situation of leakage caused by waterproof concrete cracks of a region basement structure bottom plat, external walls and roof and other parts, analyzed the common design faults and construction defects of underground structure waterproofing concrete, proposed the technical measures of underground waterproof concrete crack control.

basement, concrete crack, waterproof concrete, leakage

1009-6825(2016)19-0075-03

2016-04-20

张重文(1984- )，男，工程师

TU755

A