浅谈地下防水工程的设计

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【摘 要】随着城市建设的快速发展,高层建筑的增多,地下室和地下工程越来越多,地下防水工程也随之越来越引起人们的重视。

【关键词】混凝土结构主体防水材料 防水层

地下防水工程是指对工业与民用建筑的全埋或半埋于地下或水下的地下室、隧道以及蓄水池等建筑物、构筑物进行防水设计、防水施工和维护管理等各项技术工作的工程实体，是依据建筑物、构筑物防水设防部位进行分类而得出的一个防水工程类别。

地下工程其特点是由于受地下水的影响，如果其没有防水措施或者是防水措施不当，那么地下水就会渗入其结构内部，导致混凝土腐蚀，钢筋生锈，地基下沉，甚至淹没构筑物，直接危及建筑物的安全，为了确保地下建筑物的正常使用，国家了《地下工程防水技术规范》GB50108- 2008。地下工程防水必须严格按照规定的规范执行。

地下工程长期处于地下水的环境中，除了受到水土压力作用外，还要承受环境中各种化学介质的侵蚀，为满足结构的正常运行，防水设计应从全局出发，以地下建筑物使用年限和安全性为设计依据，科学地制定技术先进方案可靠以及经济合理的防水设计方案。

1防水设计原则及标准

我国《地下工程防水技术规范》对地下工程结构防水作出了专门规定,规定如下:

(1)地下工程的防水设计应遵循以防为主,防排结合,因地制宜,综合治理 的原则。

(2)防水工程设计应该遵循“防排结合”、“迎水面设防”的原则,并采用“多道设防”、“复合防水”、“节点密封”等措施，地下防水层是长期受水的浸泡，处于潮湿和水渗透的环境，而且常常有一定水压力，防水层埋置在地下具有永久性、不可置换性，必须长期耐久。

2混凝土结构主体的防水设计

2.1 混凝土结构主体的耐久性

要提高混凝土的耐久性，在混凝土配合比设计中有三个性能需要考虑：强度、抗渗性和抗裂性。影响混凝土耐久性的因素很多，破坏机理复杂，但都与水或

其他有害液体、气体向其内部的渗透有关。

混凝土的抗渗性是指混凝土在压力作用下抵抗渗透的能力，不仅是混凝土结构主体自防水的要求，也是评价混凝土抵抗环境中侵蚀性介质侵入的重要标准。 混凝土的渗透系数与含气量相关，随着混凝土含气量增加，相同配比的混凝土强度降低，渗透系数增大。裂缝的存在会使混凝土的渗透率增加几个数量级

混凝土产生裂缝的原因主要有： ①力学原因，地基的不均匀沉降可导致混凝土产生裂缝②物理、化学原因，温度、湿度的变化以及化学反应都可引起混

凝土变形、开裂。前一种原因导致的裂缝可以通过完善结构设计和施工工艺来解决；后一种由物理因素产生的裂缝可以通过合理的结构、构造设计来避免或减

少，由化学因素产生的裂缝可以通过优化混凝土原材料、合理设计混凝土配比、精心施工来预防。

重要的地下工程应对混凝土进行原材料指标、配合比、混合料指标试验研究或论证，以减少混凝土收缩和水化热，提高混凝土的耐久性。

2.2混凝土施工技术

地下工程施工受周围环境、围护结构和时空效应的影响较大。不同的结构型式、基坑开挖方法、衬砌方式以、及支模技术，混凝土施工工法也不同。水化热过高、温度应力和混凝土收缩变形是大体积混凝土产生裂缝的主要原因。可通过提高混凝土浇筑质量、减少结构变形等措施来防止裂缝的发生及进一步恶化。

现浇混凝土结构主体采用跳仓法施工。在施工过程中，应适当分段、分块、分层；合理设计浇筑顺序；控制过大温差及干缩变形。对大体积混凝土施工，应进行温度和应力、应变监测，依据监测结果，随时调整施工方案。应改进和加强现浇混凝土的振捣方法，避免和减少由于振捣不密实以及骨料沉落时受到钢筋的阻碍而产生沿着钢筋和箍筋方向出现的裂缝。

在地下工程中，用于盾构法隧道中的衬砌管片应具有良好的精度。因为，衬砌管片的制作精度关系到拼装的密封性，其关键控制节点是钢模的刚度 强度及精度 制作衬砌管片时，先要在专门的搭片、搭块架上进行钢筋组合，然后将成型的钢筋骨架块放入钢模内浇捣先采用蒸养后再自然养护，待脱模后，管片可直接入水池养护。

应不断改进和创新支模技术，避免因模板刚度不足、模板支撑间距过大或支撑底部松动而产生结构裂缝。此外，在地下工程中，对软弱地基应进行预处理，以避免结构主体的不均匀沉降而产生裂缝。

3 防水材料与防水层

防水层应该根据防水主体的特点，满足防水主体提出的各种要求，除满足防水基本功能外还应具备能抵抗各种变形的强度和延伸性能，抗抵高温老化和低温冷脆性能，还要有抵抗穿刺、挤压及抵抗介质侵蚀性能，以及与基层紧密粘结的性能，这么多性能要求单一材料往往不可能完全具备，因此防水层需要选择多种材料组成，以适应主体防水功能要求。

3.1防水材料选用

3.1.1满足基层适应性

所有防水层的基层都存在着很多可渗水的毛细孔、洞、裂缝，同时在使用过程中还有新裂缝产生和变大，因此选择的防水层首先要封闭毛细孔、洞和裂缝，要与基面粘结要牢固，杜绝水在防水层底面窜流，同时还应适应基层新裂缝产生和动态变化。另外，由于基面的不平整，多变化的形状，防水材料要与之相适应。

3.1.2满足温度适应性

防水层的工作环境温度与建筑物地区有关。地下工程在冻土层以下则是负温度，冻土层以上如有保温层，应处于正温度。防水层所处工作环境最低温度对选择防水材料低温柔性相适应起到决定作用，防水材料在低温时还应具有一定的变形能力，一定的延伸率和韧性，否则防水层就会受到破坏。

3.1.3满足耐久性要求

在满足耐用年限内防水层的材料经组合要能抵御自然因素的老化和损害，满足人们正常使用功能的要求，否则防水层的质量是不能保证的。

3.1.4满足施工性要求

防水材料的施工性包括施工工艺的可靠性和对施工环境的适应性。选用的材料应便于施工，工艺简便可行，机具先进可靠，对施工环境条件适应性宽，对施工条件要求不严格，便于论证施工质量

3.1.5 满足互补相容性要求

每种防水材料都会有它的优点与缺点，所以要满足各个方面的功能要求，就应当选择性能互补的材料，各自发挥自己的优点，弥补另一个材料的弱点，以保证防水层的功能。

3.1.6 满足环保性要求

对环境有污染，对人有害的防水材料不能选用。

3.1.7 就地取材和经济性

选用的材料应就地取材。就地取材本身就会体现经济性，经济性要讲性价比，要讲实用，要从当前经济条件出现，选用适应该建筑经济条件的材料，讲求综合经济效益。