地下结构工程渗漏综合防治技术*

令狐延,廖孟哲,高迎衔

(中建丝路建设投资有限公司,陕西 西安 710065)

1 地下结构工程渗漏防治存在的问题

1)设计方面 结构设计中未关注地下结构工程抗裂措施,导致结构抗裂设计水平不高,混凝土易产生裂缝,这是造成结构渗水的根源;在建筑设计中,未考虑合适的排水措施或排水坡度不足,导致排水不畅,加重了地下结构工程渗漏风险。

2)材料方面 包含混凝土自收缩过大、防水材料质量不合格等问题。

3)施工方面 存在钢筋保护层过大、拆模时间过早、混凝土振捣不充分、养护不到位等问题。

4)管理方面 存在工序质量验收不认真、蓄水淋水试验不到位等问题。

2 地下结构工程渗漏防治原则

GB 55030—2022《建筑与市政工程防水通用规范》规定:工程防水应遵循因地制宜、以防为主、防排结合、综合治理的原则[1]。地下结构工程防水也应落实上述原则。以防为主强调防水措施的可靠性,尽量减少渗漏可能;防排结合则是要求在防水的基础上考虑排水,对于少量渗漏要有合理排水措施,使地下结构工程耐久性和使用功能不受影响;综合治理强调采取多种措施解决防水问题,如在设计、材料、施工、管理方面均要有针对性措施,才能保证综合成本最低,建设使用效果最好。

防排结合是最核心的指导原则,“防”是指选取致密材料堵塞结构主体孔隙,阻止水渗漏。通常采取结构主体自身密实和附加防水层方法。“排”是指以最少时间和最短流程来排除水的影响,也是防水最经济、最有效方法。防水和排水是一体两面,首先应尽量减少渗漏水的产生,对于产生的少量渗漏,应采取科学经济措施将渗漏水排出,避免影响工程耐久性和使用功能。

3 地下结构工程渗漏设计防治技术

3.1 结构防水设计

1)地下结构采用桩墙合一技术 基坑较深时要考虑采用临时结构进行基坑支护,地下结构施工完成后进行回填,回填后不再考虑支护结构作用,导致大多数支护结构服役期过短,同时由于地下结构外防水的不可靠性,导致存在大量地下结构渗漏。解决以上问题的一个重要措施是采用桩墙合一技术(见图1),在提升地下结构渗漏防水水平的前提下,可促进项目绿色建造。具体做法为:将基坑支护结构用作地下结构;在支护结构外部增加止水帷幕,如搅拌桩;内部水平结构采用植筋等方式与支护结构相连;在支护结构内部做堵漏和背水面防水,保证无明水漏出;在支护结构内侧采用加气混凝土做装饰内墙;在支护结构与装饰内墙间施作排水系统,保证少量渗漏水有组织排出。以上做法优点为:将支护结构用作永久地下结构,持续发挥其挡水作用,实现绿色建造目标;支护结构外部施作止水帷幕,内侧施作堵漏和背水面防水,保证了防水设计要求和使用效果;结构外墙改为加气混凝土内墙,减少了结构材料使用和主体结构施工费用;在地下室外墙外侧设置排水系统,使后期可能有的少量渗漏水及时排出,保证了使用要求。

图1 桩墙合一技术示意

2)提升地下结构工程抗裂水平 对于高度 1 层以上地下室外墙,应将水平钢筋设置于竖直筋外侧以约束混凝土收缩裂缝;采用细而密配筋方式,外墙水平单侧配筋率≥0.4%,间距≤150mm,直径≤16mm。 梁、柱、墙中纵向受力钢筋混凝土保护层厚度>50mm 时,应在保护层内配置焊接钢筋(或 FRP)网片,网片规格由项目设计人员确定,可采用间距为 50～80mm、直径为 6mm 钢筋网片,或采用不小于φ4@150mm冷拔钢筋网片。

3)尽量考虑采用跳仓法 鼓励在结构设计中应用跳仓法,以“抗与放”的原理将后浇带改为施工缝,减少后浇带数量,提升地下结构施工效率和施工质量水平。研究表明[2],采用跳仓法可有效抑制混凝土裂缝产生,增强结构自防水能力。

3.2 建筑防水优化

1)地下结构外墙采用涂膜防水加砂浆保护 由于地下结构越来越深,外部防水层施工易受卷材黏结力弱、后期回填土施工等因素影响,地下结构采用卷材防水效果不好,故建议优先采用涂膜防水+水泥砂浆保护的设计方案。具体做法为:先在地下结构外墙植筋,然后对地下结构外墙修补找平使其达到涂膜防水施工标准,再在上部施工防水涂膜,防水涂膜质量验收合格后,在表面满挂钢丝网并与植筋可靠连接,最后采用水泥砂浆抹灰对防水涂膜进行有效保护(见图2)。养护合格后方可在外施工回填土层。这种做法好处为:可保证防水层与结构层有最好黏结效果,可保证保护层对防水层有最好保护,植筋挂网可保证水泥砂浆在后续施工中不被破坏。

图2 地下结构外墙防水措施

2)地下结构工程排水设计 为保证地下结构排水顺畅,地下结构底板和顶板应尽量考虑结构找坡,使排水更高效,避免积水[3]。建议加大小区道路排水坡度,以减小大雨时道路、广场积水影响行人安全,地下室车库结构顶板排水坡度≥0.5%,有利于施工期间结构顶板排水,也有利于运营期间顶板排水;小区道路完成面排水坡度≥2%,较大坡度是为了防止防水使用期间地面积水造成安全事故;小区道路应采用明沟排水,方便排水组织和施工质量控制,小区地面排水沟排水坡度≥1%。地下室顶板以上为种植土时,不得将地下室顶板上水排放至肥槽区,防止造成肥槽回填土下沉;设计宜采用顶板覆土底层排水系统,按虹吸排水收集系统(见图3)将雨水进行收集利用及排放,防止土壤中大量积水无法及时排出而给地下室顶板带来渗漏风险。

图3 虹吸排水收集系统

3)合理设计伸缩缝防水构造 伸缩缝部位是防水设计和施工的重点,设计构造不合理会留下很大质量隐患,伸缩缝防水构造设计应合理、便于施工,建议优先考虑图4做法。

图4 伸缩缝防水构造设计

4 地下结构工程渗漏材料防治技术

4.1 结构材料

在地下结构工程防水工程中,结构材料的选择应符合标准,混凝土材料应符合以下要求。

1)配制混凝土原材料应符合国家标准规定 推荐使用 P·O42.5 级水泥;砂含泥量≤2%,石含泥量≤0.7%,机制砂MB值≤1.4;鼓励优化砂石级配提升混凝土密实度;慎重使用膨胀剂,必须使用时,应有试验依据和施工保障措施。

2)采用超低收缩混凝土 为提升混凝土自防水能力,应优先采用低收缩混凝土,混凝土7d自收缩率≤4/10 000(400με)。

3)加强对混凝土搅拌站质量检查 浇筑混凝土时应由专业技术人员每台班 1 次对混凝土公司搅拌站进行抽查,确认现场配合比与试验配合比是否一致,并检查水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石、外加剂等材料质量是否与配合比报告一致。

4.2 防水材料

1)重视防水材料质量 防水材料属于功能性材料,采用防水材料的主要目的是为了防潮、防渗、防漏[4]。防水工程质量好坏以防水材料优劣为基础,必须严格控制防水材料质量。

2)加强防水材料质量全过程控制 在选材过程中,根据防水材料特点性质,依据工程实际选取合适防水材料,目前建筑市场上防水材料种类很多,根据施工工艺不同主要可分为涂料、卷材。在施工过程中,施工单位要着重对进场防水材料进行质量把控,材料应有产品合格证书和性能检测报告,材料品种、规格、性能等应符合现行国家标准和设计要求。总包单位应联合业主、监理工程师对材料进场进行进场验收、见证取样试验,试验结果合格方可使用。

3)优先选择优质防水材料 地下工程会常年受到地下水侵蚀,并且地下结构工程可能会产生变形。这都要求地下工程采用的防水材料应具备较好抗渗和延伸率等特性,如高分子防水卷材和涂料、高聚物改性沥青卷材等。防水材料分类如图5所示。地下室底板防水推荐采用高分子自粘胶膜卷材(见图6)及预铺反粘新型防水系统。防水材料直接与混凝土主体结构形成永久性无缝隙结合,保证不窜水,无渗漏。

图5 防水材料分类

图6 高分子自粘胶膜卷材

5 地下结构工程渗漏施工防治技术

5.1 钢筋工程

钢筋工程作为混凝土结构中的重要部分,其质量对整个防水工程产生重大影响[5]。同时,钢筋工程属于隐蔽工程,在施工过程中必须严格控制其质量。

1)控制保护层厚度 钢筋保护层厚度必须符合设计要求,钢筋保护层垫块厚度、位置、间距、强度应符合设计图纸和施工方案要求,且确保混凝土振捣不移位、不脱落。

2)设置人行马道 为防止在施工中踩踏钢筋导致楼板钢筋受损伤,应提前在模板上设置人行马道供人行走。

5.2 模板工程

1)设计中应明确,跨度>4m钢筋混凝土梁、板模板,应按设计要求起拱。当设计无具体要求时,应按GB 50204—2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》相关规定起拱,结构施工起拱是为防止结构施工完成后,因未起拱而导致结构凹陷。

2)模板方案科学 模板及支架应构造合理,具有足够强度、刚度;模板及支架基础应坚固密实,满足施工方案要求,便于组装和支拆。

3)模板清理清洁 模板面污垢必须清理干净。在浇筑混凝土前,常温下应在木模板上适度淋水使其保持湿润;当气温<0℃时,不能湿水,应先行清理模板面上的雪、冰、水。

4)安装质量合格 支架、拉杆、斜撑等模板支撑系统应定位精准、安装牢固。后浇带和施工缝应按设计图纸、施工方案要求的位置、形式留置。模板应固定牢固、接缝严密,确保留槎截面整齐。

5)拆除时间合理 混凝土养护强度达设计图纸和施工方案要求后,方可拆除模板及支撑体系。

5.3 混凝土工程

混凝土施工是关键环节,其质量保障涉及从搅拌、浇筑成型、振捣和养护的整个过程。混凝土工程质量直接关系到整个渗漏防治工程的质量[6]。混凝土工程施工应达到以下要求。

1)坍落扩展度控制 应按以下频次要求对即将浇筑的混凝土坍落扩展度进行现场抽查:C50 以下混凝土每台班≥1 次抽查;C55 及以上混凝土每车均要检查。浇筑前的混凝土坍落扩展度应达到以下要求:C30～C50混凝土坍落扩展度为360～500mm,C55 及以上混凝土坍落扩展度>600mm。

2)尽量避免离析 浇筑自由高度>2m时,应采用溜槽、溜管、串筒等措施避免混凝土离析。

3)保证充分振捣 振捣应做到快插慢拔、插点均匀、表面泛浆,振捣时上、下层接缝密实,在初凝前插入下层50mm。

4)注意表面压实 混凝土振捣密实后,首先应采用机械或人工控制浇筑面标高,然后应在接近初凝时采用机械对混凝土表面压实磨光,消除混凝土早期干缩裂缝。地下室底板、顶板混凝土施工时应遵循四步法:振捣棒初振、平板振动器复振、铝合金方条找平、磨光机磨光。

5)注意温度控制 在夏季高温时段浇筑 C45 及以上强度等级混凝土时,可采用冰块降温法,控制混凝土入模温度≤30℃。冬期施工时保温措施应落实到位,保证混凝土任何部位温度≥5℃。

6)穿墙螺栓处理 穿墙止水螺栓和预埋套管(见图7)应加焊止水环并满焊,预埋套管应按防水等级要求选用,地下室外墙穿墙螺栓修补时,要将螺栓部位凿进 10～30mm,割除多余部分,利用防水砂浆修补。

图7 穿墙预埋套管节点构造

7)早期荷载控制 结构混凝土楼板初凝前,上面不得堆放重物,更不得对现浇板面施加冲击荷载;钢筋、模板或架管应放于梁上或墙边,不得放于板跨中部。

8)科学养护措施 楼板混凝土二次压光后,应优先采用浇水覆盖塑料薄膜的养护措施,可保证混凝土表面水分不挥发,且可保证塑料薄膜与混凝土粘贴紧密。地下室外墙可能因过早拆模而产生温度裂缝,外墙模板也是很好的保温材料。因此,地下室外墙模板应在混凝土浇筑7d后方可拆除。

6 地下结构工程渗漏管理防治措施

6.1 工序质量检查

渗漏的主要原因是工序质量不合格,应注意以下工序质量的检查[7]。

1)混凝土结构防裂 在主体结构施工中,应注意钢筋、模板、混凝土各项防裂措施的落实,在防水工程施工前,应检查混凝土结构是否存在裂缝、夹渣、孔洞等缺陷,所有缺陷必须认真整改合格才能进行防水层施工。

2)防水施工质量检查 防水工程施工完成后,应对防水层施工质量进行检查,重点检查伸缩缝等细部构造施工质量,包括防水层厚度、搭接宽度、黏结强度等关键内容。

3)防水保护层质量检查 防水层施工完成后,应及时完成防水保护层施工,对防水层起到有效保护作用,防水保护层应对防水层形成完整的保护作用,在施工过程中不得破坏防水层。

6.2 结构蓄(淋)水试验

结构工程完成后、防水工程施工前,对地下结构顶板和侧墙进行蓄水和淋水试验,以检验结构自防水质量情况。

1)试验基本要求 地下结构顶板应做蓄水试验,蓄水时间≥24h,最少蓄水高度≥20mm,地下结构外墙有条件时应做淋水试验,淋水时间≥30min。

2)参与试验单位 所有蓄(淋)水试验必须有总包单位、分包单位、监理单位代表检查认可,并认真填写检验批蓄(淋)水试验记录,试验记录完整方可进行防水检验批的验收。

3)试验部位验收 蓄(淋)水试验开始前,分包单位应申请总包单位及监理单位见证检查。全部试验合格后,分包单位应报总包单位及监理单位组织验收,监理单位至少应抽查10%确认合格后,方可对检验批进行验收。

7 结语

1)工程防水应遵循以防为主、防排结合、综合治理的原则。

2)地下结构建议采用桩墙合一技术,提升地下结构防水、排水能力。

3)地下结构外墙采用涂膜防水+砂浆保护,防水质量更可靠,防水保护效果更好。

4)做好地下结构找坡排水,提升排水能力,减少积水,降低渗漏风险。

5)为提升混凝土自防水能力,应优先采用7d自收缩率低于4/10 000超低收缩混凝土。

6)地下结构应做好科学养护措施,保证墙体7d带模养护和楼板塑料薄膜覆盖养护。

7)地下结构在防水施工前应进行24h蓄水或2h淋水试验,优先保证结构防水合格后,再进行防水层施工。