独立柱基防水基础施工关键工艺探究

王 军 华

(山西八建集团有限公司，山西 太原 030027)

独立柱基防水基础施工关键工艺探究

王 军 华

(山西八建集团有限公司，山西 太原 030027)

介绍了独立柱基的构造，分析了独立柱基防水基础的设计原理，并依托某高层建筑柱基防水基础施工案例，从承载力验算、防水板设计、下软垫层铺设、表面处理等方面，阐述了独立柱基防水基础施工关键工艺，为独立柱基防水施工提供了理论依据。

独立柱基，防水板，承载力，配筋

1 概述

建筑基础形式种类繁多，常见的有柱下条形基础、筏板基础、箱形基础、柱下独立基础等，据不完全统计，各种形式的基础种类已有十多种。柱下独立基础因其构造简单、施工方便，适用于中高层的框架结构或者排架结构，建筑结构中越来越多地使用独立柱基。加之城市地下工程近年来飞速发展，建筑物往往都带有地下室，这就要求在柱下基础施工过程中做好防水工作。柱下独立基础的防水一方面可以有效地防止地下水的渗透，保证地下仓库的干燥；另一方面，可以减小由于地下水作用而引起的基础下土体承载力降低导致的基础不均匀沉降。独立柱基防水基础的施工是保证建筑施工质量关键的一环，掌握其施工工艺流程，并且对关键工艺严格把控，是土建施工过程中的重点。

2 独立柱基防水基础设计理论分析

2.1 独立柱基构造

要想了解独立柱基防水的设计，首先要了解独立柱基的构造。图1给出了柱下独立基础的结构示意图。

从图1可以看出，柱下独立基础的构造较为简单，可以简单地理解为矩形或者箱形基础上直接连接柱的结构。在实际工程中一般为预制柱直接放在基础上或者柱在基础上现浇而成，施工较为简单，对于独立基础的防水也要从基础的构造入手。

2.2 独立柱基防水基础要点分析

1)地下水分析。

根据土建行业施工经验可以知道，常见的地下水分为上层滞水、潜水以及承压水，因其不同的特点，在进行防水设计时候也会有所不同。例如，上层滞水无静水压力，在进行防水设计时可以不用考虑其水压力和浮力，而潜水及承压水则有静水压力，在进行相应设计时必须考虑水压力和浮力。同样，地下水因其地域不同，水质和水位也有较大的差别。在滨海地区，由于海水渗透，地下水位较浅且地下水中所含腐蚀性的盐、碱类元素较多，在进行防水设计时就要特别关注水质的腐蚀性能。但在较为干旱的高原地区，其地下水位较深且土壤中含腐蚀性元素少，在设计时对基础防水的考虑就较少。

2)基础自身防水措施分析。

柱下独立基础防水可以从基础自身做起，也就是改变基础自身材料的性质或者基础的尺寸来达到防水的要求。目前几乎所有的独立基础材料都是钢筋混凝土，有一些采用的是配筋砌块，钢筋混凝土承载力高，抗冲剪性能强等，故而被广泛应用，想通过改善材料来达到防水要求是不可行的。同样，独立基础的形状往往是由基础上部结构自重和地基承载力决定的，通过独立基础尺寸的设计来提高建筑的防水性能也是行不通的。从基础自身来加强防水性能是有问题的，故而只有通过增设附加结构来提升独立柱基的防水功能。

3)常见的独立柱基防水措施。

近年来在诸多成功的建筑工程案例中，形成了一种独立柱基+防水板的新型基础形式，这种形式由于其施工简单、造价低、经济效益好、取材方便而被广泛应用，虽然有关独立柱基+防水板基础未被列入现有的规范中，但是已经有很多建筑公司在采用。防水板材料是一种高分子聚合物材料，具有较高的防渗性能，在工程中又称之为土工膜，防水板的厚度一般大于8 mm。目前有许多研究学者往往将防水板和独立基础分开来计算其承载力，一般假设防水板只承受地下水的压力，这样往往使得计算出来的防水板的压力较小，导致施工过程中出现一系列施工质量问题。通过对成都市润扬双铁广场小区独立柱基防水施工过程进行分析，总结了独立柱基防水基础施工关键工艺的一些注意事项。

3 工程实例解析独立柱基防水基础施工关键工艺

3.1 工程概况

太原某小区是一个住宅用地开发项目，总建筑面积达28万m2，地下总建筑面积达10万 m2，地下防水面积多达18万 m2，共计9栋高层，其中6栋29层、2栋26层、1栋28层，每栋含地下室1层。基础埋深为6.03 m，住宅楼均为框架结构，故建筑中均采用柱下独立基础，采用独立柱基+防水板防水形式，既安全又经济，且施工简单。

经过地质勘察，该地块地下水埋藏较浅，做好建筑物基础防水至关重要。根据现场勘测资料可知，小区地下水埋藏深度范围为3.0 m～4.5 m，上覆第四系粉土和粉质粘土，下伏白垩系砂岩。故柱下独立基础埋置在地下水位以下，在基础施工中独立柱基防水基础施工就成为了该单位工程中关键的一环。

3.2 独立柱基防水基础施工关键工艺实践

1)工艺流程分析。

一般的基础防水施工工艺流程如下：水文地质资料分析→地基承载力验算及设计→基坑放线→场地清理→防水板下层软垫层铺设→保护层施工→防水板及独立柱基钢筋绑扎及混凝土浇筑→基础及防水板养护→基础及防水板表面防水处理→检查验收。工艺流程中关键的环节是地基承载力的验算、软垫层的铺设以及后期的表面处理。

2)承载力验算和防水板的设计与配筋。

因为目前没有专业规范对独立柱基+防水板这种基础形式进行规定，在施工过程中往往采用经验值进行设计。一些建筑单位在施工过程中将防水板和基础分开进行计算，一般假设基底反力均由基础承担，而防水板只承受地下水的压力和浮力，由于防水板不仅要承受浮力和压力，还要承受基础传递的剪力和弯矩以及上覆土层的重力，使得防水板的设计承载力小于实际承载力，往往出现施工后防水板破裂等一些问题。故在防水板设计时候要充分考虑独立基础的形式以及水文地质条件，尤其是基础埋置深度和地下水位对防水板的设计至关重要，综合各项因素对防水板的厚度及配筋等进行合理地设计。

承载力验算：

根据地质条件与地质资料计算，地下室的浮力水头为:7.1-2.65=4.45 m。

小区竣工后压重:1.2×18.8+0.2×20+(0.5+0.35)×25=47.81>44.5。

根据《建筑结构荷载规范》第3.2.5款及其条文说明,永久荷载的分项系数应取小于1.0,抗浮满足要求。

防水板设计：

根据防水板特性，可参考复杂楼板的设计思路。在本设计中，采用了SAP2000进行有限元计算分析。同时，根据无梁双向板进行手工验算，采用经验系数法,先算垂直荷载产生的X向,Y向板总弯矩,然后按经验系数表(如表1所示)计算分配确定跨中板带与柱下板带的弯矩值，进一步计算双向板的含钢量。两种方法比较差别很小，在此基础上结合板宽考虑配筋。

表1 板弯矩分配系数表

考虑到防水板的实际形态为隐蔽工程，要保证无梁板的配筋要求与板裂缝满足使用要求，布筋思路上采用拉通最小直径钢筋，而大直径钢筋则无须通布。在实际配筋过程中，设置板顶钢筋通长布置，板底钢筋采用了“隔一布一”的方式，贯通筋量约达到了总筋量的40%，达到了设计要求，也节约了工程造价。

3)防水板下软垫层铺设。

软垫层的铺设是保证防水板质量最重要的一项工作，在润扬双铁广场小区下铺设的软垫层是采用的聚苯板，厚度为50 mm，另外还可以使用焦渣垫层。有一些工程中直接将防水板放置在地基土上，而不设置下铺垫层，引起防水板受力不均，导致防水板因地下水压力和土压力作用而产生较大的变形，从而引起防水板破坏和基础的不均匀沉降。同时，在设置垫层的时候要充分考虑材料本身的压缩性能和基地土压缩性能的关系，例如软垫层为聚苯板时候，就要结合计算出的地基沉降量、地基土的压缩模量、聚苯板的压缩模量以及抗压强度等来确定聚苯板的厚度，并且聚苯板的厚度应大于地基沉降量。同样的焦渣垫层的厚度也要根据土体的性质及承载力的大小来确定。最后，在垫层铺设的时候一定要保证其平整度，这样才能够保证防水板均匀受力，提升基础的防水性能。

4)后期基础及防水板的表面处理。

在基础及防水板浇筑及养护之后其表面处理也很重要，由于处于地下，在使用过程中基础及防水板一直处于潮湿的环境中，且受地下各种元素的腐蚀，如果不做好表面防护就会降低基础和防水板的使用期限。尤其是在防水板和基础的连接处以及柱与基础的连接处，往往会因为地下水和土壤中水的腐蚀作用而变得脆弱，据相关调查显示，目前有很多单位在独立基础防水施工过程中不注意基础表面的处理，为后期建筑的沉降埋下隐患。在表面处理的时候可以在表面涂上一层防水材料，如速凝橡胶沥青涂料，另外也可以在其表面铺设常见的防水卷材，在此工程中建设单位采取了二者结合的方法，起到了很好的防水作用。在防水涂料和防水卷材设置好后，要注意铺设混凝土柔性保护层，之后再回填。

4 结语

柱下独立基础作为建筑物基础的常见形式，其防水施工过程有待进一步的加强。有关柱下独立基础防水基础施工的形式有多种，通过对独立柱基+防水板形式的设计理论和关键工艺的分析，认识到独立柱基在防水施工时候要注意承载力验算和防水板的设计、下覆垫层铺设和表面处理等重要环节。有关其他形式防水基础的施工过程，可在此基础上进一步研究，不断地提升独立柱基的防水性能。

[1] 王 品.独立基础加防水板基础需注意的几个问题[J].四川建材,2014(1):104-105.

[2] 李旭军.论独立基础加防水板下设聚苯板软垫层施工[J].门窗,2015(12):112.

[3] 韩永雷.浅析独立柱基加防水板在工程实际中的应用[J].建筑设计管理,2015(3):75-78.

The key waterproof technology of single column foundation

Wang Junhua

(The8thShanxiConstructionGroupCompanyLimited,Taiyuan030027,China)

This paper introduced the structure of single column foundation, analyzed the design principle of single column foundation, and relying on foundation construction case of a high-rise building column foundation, from the bearing capacity calculation, waterproof board design, down soft cushion layer laying, surface treatment and other aspects, elaborated the waterproof foundation construction key technology of single column foundation, provided theoretical basis for waterproof construction of single column foundation.

single column foundation, waterproof board, bearing capacity, reinforcement

1009-6825(2017)05-0101-02

2016-12-06

王军华(1977- )，男，工程师

TU471.11

A