地下室混凝土结构自防水及无缝施工技术研究

摘 要：本文介绍了福州市汇川科技大楼项目的基本情况，探讨了自防水及无缝施工技术的应用现状及存在的问题，并提出了改进策略。在此基础上，剖析了自防水和无缝施工技术在地下室工程中的有效应用，旨在提升这些技术的实施水平，确保地下结构的长效稳定。

关键词：地下室 ；混凝土结构；自防水；无缝施工技术文章编号：2095-4085（2024）09-0016-03

0 引言

地下工程的水密性问题一直是工程安全的难点，特别是在变化多端的地质水文条件下，传统单纯的外防水方法已难以满足日益严苛的工程需求。自防水混凝土结构和无缝施工技术的特点在于其创新的设计理念和施工方法。这两种技术的结合运用，标志着地下室工程防水技术的一大进步，不仅提升了工程质量，还为未来地下空间开发提供了新的解决方案。

1 工程项目概况

案例工程位于福州市鼓楼区西洪路，长春铺旧改地块，离闽江约100m。西靠金牛山公园，北临金牛山互联网产业园，为商业办公大楼。分为东西两栋，及配套电房一栋，其中，1#楼共4层，楼高23.2m，地上建筑面积2 918.00m2；2#楼共7层，楼高35.2m，地上建筑面积8 564.67m2；S1#为高压配电室，地上面积46.91m2 。本工程地上建筑面积为11 544.90m2，地下建筑面积为11 296.52m2，地下室外形尺寸约98m×55m。该工程为框剪结构，基础采用管桩筏板基础。

2 地下室混凝土结构自防水及无缝施工技术应用现状

自防水混凝土技术是一种通过在混凝土拌合物中添加特殊的防水材料提高混凝土本身防水性能的技术［1］。通过调整混凝土配合比及外加剂等方法，来提高混凝土本身的密实性、抗渗性、抗裂等性能，使其兼具承重、围护和抗渗的能力，能满足一定的耐冻融及耐侵蚀的要求。近年来，随着材料科学的进步，自防水混凝土的应用越来越广泛，尤其是在地下室工程中应用较多。根据行业报告，截至目前，超过60%的新建地下室工程采用了自防水混凝土结构技术。数据显示，在这些工程中，自防水混凝土能有效减少渗漏质量缺陷近80%，显著提高了工程质量和耐久性。

无缝施工技术是指在施工过程中，通过优化设计及施工方案和加强现场管理，减少混凝土浇筑中的接缝，从而减少渗漏点和提升结构整体性能［2］。据统计，应用无缝施工技术的地下室工程比例在过去5年里有了显著上升，目前大约有40%的地下室工程采用了这种技术。无缝施工的工程项目中，由于接缝的显著减少，其维护成本相比传统施工方法平均下降了15%。

3 地下室混凝土结构自防水及无缝施工技术的应用问题

3.1 自防水混凝土结构的应用问题

（1）均匀性问题。自防水混凝土要求各种添加剂均匀分布。若搅拌不充分，可能导致水泥浆料和防水添加剂分离，影响防水性能［3］。据调查，由于外加剂投加方法、搅拌和运输不当，约有10%～15%的现场浇筑自防水混凝土工程可能存在均匀性问题，特别是有添加抗裂纤维时，会导致砼局部开裂。

（2）微裂缝控制。自防水混凝土虽然具有一定的自愈能力，但是在恶劣环境下或是受到较大结构负荷时，可能出现无法自愈的微裂缝。根据一项研究，大约有5%的自防水混凝土结构在使用期间出现了无法自愈的裂缝。

3.2 无缝施工技术的应用问题

（1）施工精度。无缝施工对工艺和施工要求极高。如果施工团队对技术掌握不够熟练，可能会导致不均匀地浇筑和养护，从而影响无缝效果。例如，一些工程项目中，由于施工工艺问题，仍有约5%～10%的浇筑面出现冷接缝。

（2）时间管理。在无缝施工过程中，必须在特定的时间窗口内完成连续浇筑，任何延误都可能导致接缝的形成。据统计，在实际工程中，约20%的无缝施工受到了施工延期影响，导致了不必要的接缝产生。防水添加剂或混凝土原材料的质量不一，也会影响混凝土的整体性能。

（3）工程监管。不充分的现场监管和质量过程控制，可能导致施工过程中的问题被忽视。

4 提高地下室混凝土结构自防水及无缝施工技术水平的策略

4.1 策略分析

为解决地下室混凝土结构自防水及无缝施工中的问题，提高施工技术水平，可以采取以下措施。

（1）施工前的充分准备。提高施工方案设计精度，确保设计方案的科学性和可行性；选择合适的材料，对混凝土和添加剂进行质量控制，以确保其满足自防水的性能要求；对施工人员进行专业培训，要确保其理解材料特性和施工工艺［4］。

（2）优化混凝土配合比。通过试验确定最佳的配合比，需保证混凝土具有足够的流动性以保证充填性，还要有良好的自密实能力和自愈能力；使用防水添加剂时，须严格按照制造商的推荐进行试验确定，以确保其效果。

（3）改进施工工艺。采用机械化施工，如使用混凝土泵送技术，来提高混凝土浇筑的均匀性和效率；采用模板振捣和内部振捣等方法，确保混凝土密实，减少气泡和孔洞；对浇筑的混凝土进行适当养护，以防止出现裂缝，并提高自愈能力。

（4）精确的施工管理。实施严格的工程质量控制体系，确保每一个施工环节都符合标准；使用先进的施工监测设备，如混凝土温度监测、应力监测等，来实时监控混凝土状态，并及时调整施工策略。

（5）实时监督与质量检测。施工现场应有专职的质量监督人员，对施工过程中的关键步骤进行监控，以确保施工质量；定期进行混凝土强度、防水性等方面的检测，以及时发现问题并采取措施。

（6）后期维护与评估。定期对结构进行检查和必要的维护，确保长期的防水性能；对完成的工程进行性能评估，总结经验，为未来的工程提供参考。

通过上述措施的实施，可以有效提高地下室混凝土结构自防水和无缝施工的技术水平，降低潜在风险，增加结构的耐久性和使用寿命。

4.2 案例分析

4.2.1 地下室混凝土结构自防水施工技术的应用

4.2.1.1 材料选择与配合比设计

对于地下室的混凝土结构，自防水的关键在于混凝土的密实性和耐久性，结构渗水往往又是因为混凝土的开裂所引起。因此，必须优化混凝土的配合比，选择高品质的水泥和细骨料，以及适合的外加剂来优化混凝土的防水性能，如硅灰、煤灰、矿渣粉及防水剂等外加剂可以提高混凝土的密实性和抗渗性。防水外加剂如高性能膨胀剂也是提高混凝土自防水性的关键材料。配合比的设计需通过试验确定，以保证混凝土的工作性和自密实能力，同时满足强度和耐久性的要求。如水灰比通常控制在0.4～0.5之间，以确保混凝土有良好的可操作性、自密实性以及防开裂。

在汇川科技大楼项目中，为提高结构的防水性能，地下室的底板、外墙设计采用了C30P8混凝土。在满足强度要求后，进行混凝土配合比优化。

（1）水化热方面。在满足强度要求的前提下，应尽可能减少胶凝材料用量，可采取大掺量粉煤灰技术（掺量30%～40%），以减少混凝土的水化放热量，降低混凝土结构温度裂缝风险。

（2）收缩方面。因矿粉后期干缩较大，要少用或者不用矿粉（掺量≤10%），水灰比控制在0.45左右。针对该项目区域气候水文、混凝土特点、温度变化情况，采用了由武汉三源特种建材有限责任公司生产的“源锦牌”FQY 高性能膨胀剂（GB23439-2017 I型）和聚丙烯纤维（GB/T21120-2018）作为添加剂。经试验测定，本项目高性能膨胀剂的投加量为30kg/m3，聚丙烯纤维的投加量为1.2kg/m3，可增强混凝土的抗裂性能，实现混凝土收缩各个阶段予以有效膨胀。在混凝土早期硬化收缩剧烈时予以较大的补偿收缩；在混凝土中后期收缩平稳时予以稳定的补偿收缩；全面补偿混凝土各时段的收缩，实现了混凝土结构膨胀与自身收缩的协调发展，可以满足混凝土的工作性、自密实能力以及所需的强度和耐久性。

4.2.1.2 施工准备

施工前的准备工作包括对施工人员的培训、施工方案的审核及施工设备的准备。施工方案应考虑地下水位、地质条件、气候条件、建筑负荷等因素，从而为地下室防水提供详尽的计划。在案例工程中，施工前，对施工人员进行了专业的培训以及详细的施工方案技术交底，并准备了适宜的施工设备，使整个施工过程能够连续、有效地进行。

4.2.1.3 施工工艺

（1）模板和支撑系统。使用高质量的模板和支撑系统，可确保施工过程中模板的稳定性和密封性，防止混凝土浇筑时的漏浆、胀模现象。

（2）混凝土浇筑。采用连续浇筑方法来减少施工缝的产生，使用泵送技术确保混凝土在模板中的均匀分布。在案例工程中，底板采用沿长边一端向另一端推进浇筑，中间增加一道2m宽加强带，高性能膨胀剂（GB23439-2017 I 型）和聚丙烯纤维（GB/T21120-2018）的添加量增加20%，加强带内混凝土抗压强度可提高一个等级；外墙采用连续浇筑，中间增设2个后浇带。

（3）振捣。依次振捣密实，不能漏振、欠振，也不可过振，振捣时间和力度需根据混凝土的流动性和模板情况调整。在案例工程中，采用高频振捣器，以确保混凝土密实；每层混凝土振捣深度不超过600mm，以达到无明显气孔和蜂窝状况。

（4）养护。混凝土浇筑成型模板拆除后，外墙受阳光直射容易干燥太快产生开裂，应避免墙体暴露。需根据温控数据，待中心温度与环境温度之差≤25℃时再拆除模板，拆模后要在侧墙覆盖喷洒养护剂或洒水养护。洒水保湿养护应不少于14d；混凝土在浇筑完终凝后，开始对底板进行洒水养护，并覆盖薄膜或者毛毡进行保温保湿养护，养护期不少于14d。

4.2.1.4 施工监控

施工过程中，需应用现场实时监测技术，如混凝土温度、应力监测等，监控混凝土的强度发展及变化，以确保施工质量。案例中，在地下室外墙混凝土内埋入VW-102A振弦式混凝土应变计，来测试混凝土应变和混凝土内部温度。通过监测内部不同位置温度变化情况，可了解被测混凝土结构部位的受力状态及混凝土内外温差情况，从而针对性地进行养护拆模，并更好地控制混凝土的开裂。

4.2.1.5 质量控制

编制质量控制体系对混凝土材料的检测、施工过程的监督以及完成后的性能进行评估。例如，对混凝土的抗压强度、抗渗性能进行定期检测，以确保其满足设计要求。

4.2.2 地下室混凝土结构无缝施工技术的应用

4.2.2.1 工程设计与准备阶段

设计过程中，着重融合无缝施工技术，减少施工缝，并优化钢筋布局。汇川科技项目原底板设计为中间一道1m宽后浇带，经与设计充分研究核算后，后浇带改为膨胀加强带，宽度设为2m；膨胀加强带位置增设温度应力补偿钢筋，加强带内混凝土抗压强度提高5MPa；高性能膨胀剂和聚丙烯纤维的添加量增加10%，加强带两侧采用密目钢筋网进行拦截，采用连续浇筑。

4.2.2.2 混凝土浇筑

混凝土浇筑是无缝施工技术中一个关键环节，连续性浇筑工作可以有效避免冷缝产生，保证混凝土结构的完整性。此次工程中，采用沿长边一端向另一端浇筑，外墙沿线依次斜面浇筑，达到一次性浇筑完成，保障了结构的连续性和整体性，混凝土浇筑工作得到了有效控制和高标准执行。

4.2.2.3 振捣与压实

混凝土的振捣工作对其内部质量至关重要，要依次振捣密实，不能漏振、欠振，也不可过振。使用高频振捣器进行振捣，每个位置的振捣深度、时间控制良好，直至混凝土表面无气泡出现，确保了混凝土的密实度和均匀性。在该项目中，通过这种细致的施工方法，确保了混凝土内部无气泡和蜂窝，有效提高了结构的防水性能和耐久性。

4.2.2.4 养护

混凝土施工后的养护同样重要，它直接影响到混凝土的最终性能。在案例中，施工团队采用了覆膜湿润养护法。根据VW-102A振弦式混凝土应变计对混凝土结构内应力、温度的监测结果，确定拆除时间及浇筑养护的频次，保证了混凝土结构内部与环境的温度差不大于25℃，并且确保了养护期不少于14d。

4.2.2.5 结构检查与验收

全部施工过程结束后，对混凝土结构进行了详细检查和评估。在汇川科技大楼项目工程中表明，C30混凝土在28d龄期的抗压强度达到了设计要求的100%，抗渗等级达到P8。底板及外墙面混凝土进行全数检查结果，底板无裂缝，墙面裂缝长度＞1m的有 2条，＜1m的有5条，裂缝宽度均小于0.2mm。达到了预期结果，并满足设计要求。

5 结语

综上所述，本文全面分析了地下室混凝土结构自防水及无缝施工技术的实际应用。实践证明，合理的材料选择、精细的工艺控制和严格的质量监控是确保工程防水效果的关键。展望未来，随着新材料、新技术的不断涌现，地下室工程防水技术将迎来更多创新与发展。此外，持续进行技术优化和创新实践，将为我国城市地下空间的安全利用保驾护航。

参考文献：

［1］徐可，刘拼，闵强，等.地下工程混凝土结构自防水系统及其工程应用［J］.中国建筑防水，2020（11）：37-41.

［2］张刚.探究新型混凝土外加剂在地下室结构自防水中的应用［J］.建材与装饰，2020（18）：30，33.

［3］吴凡.深圳国际会展中心超长混凝土结构地下室防水要点剖析［J］.中国建筑防水，2019（12）：32-35.

［4］缪曙光，刘裕波，冯智勇.杭州英蓝地下室混凝土结构自防水与柔性附加防水体系研究［J］.中国建筑防水，2018（21）：12-15.