地下车库抗裂抗渗的研究与应用

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【摘要】随着建筑技术的不断发展和生活品质的不断提高，地下建筑已经成为许多开发项目的不可缺少的部分，而且向大面积、多层地下室的方向发展。地下室的抗裂和抗渗关系着结构使用年限以及安全性和适用性问题。文章结合成功适用的案例概述地下车库抗裂抗渗施工技术，分析地下车库开裂与渗漏的原因，基于应用措施，探讨地下室抗裂与抗渗的解决措施。

【关键词】地下车库抗裂抗渗

中图分类号：C35文献标识码： A

1 前言

地库渗漏和开裂问题一直是建筑业头痛、难以根治的大难题，目前没有更好的方法彻底根治，但是地下车库的开发对于目前的现状又必不可少，只能从降低开裂和渗漏率提高防水效果出发。实施地下车库防水与抗裂的目的是隔离地下水和滞留水不渗入地下车库内，营造一个正常的室内生产、生活以及储存环境；同时保护地下建筑的结构，保证建筑物的使用寿命和安全。无论从设计还是还是施工上，地下建筑的抗裂和抗渗措施还是当前研究的重点。在施工中除了应该按着图纸和规范要求施工外，我们还需要根据工程的特性和需要从其他方面入手，解决地下车库开裂和渗漏问题。

2 地下车库开裂、渗漏的原因分析

2.1 设计原因

2.1.1 一般设计仅对上部各类荷载的大小、压力，地震作用下墙体受力进行分析，依据结构计算的配筋率布置钢筋，往往很少对混凝土裂缝验算。

2.1.2 某种情况下，由于受力情况复杂，难以确定合适的简化计算模型，因而只是简单的增大钢筋规格，提高配筋率。

2.1.3 没有严格按规范要求设置伸缩缝、沉降缝，另外关于后浇带、沉降缝是否加筋（或混凝土收缩应力采取措施）模棱两可。

2.1.4 平面形状设计凹凸、怪异，截面刚度变化大，形成应力集中。

2.1.5 设计在开发商签设计合同时，开发商已经给出经济指标，设计为了满足开发商的要求，该配置腰筋的，充分考虑省去，形成温度应力，造成梁侧及顶板开裂；另外在地库设计时为了达到开发商的指标地库抗拔桩取值接近临界值，遇到暴雨等地下水位升高造成水压力增大，地库上浮造成地库结构性开裂。

2.1.6 现在很多设计院不会给出施工中需要考虑的较大施工荷载，很保守的给出较小允许荷载，比如地库覆土机械荷载未考虑，同时也没给出参考意见，只给出消防车道按30T考虑，消防车道以外的不予考虑。

2.2 施工原因

2.2.1 后浇带施工缝处，垃圾清理不干净，接口打凿不到位，基层清理接浆不当，振捣不实，出现渗漏处。

2.2.2 结构模板上带入的残留杂物掉入新捣的混凝土内，造成不密实而形成渗水通道。

2.2.3 穿墙预制埋管，对拉螺栓处没有做好止水措施，一些班组为节省成本，止水螺杆上的止水片自己焊接，仅仅点焊，未满焊。

2.2.4 施工操作不当，出现蜂窝麻面渗漏，大体积混凝土（超厚），浇筑时未采取措施，造成混凝土离析。

2.2.5 混凝土配制时，水灰比大，添加剂使用过量，配合比不准确，或塌落度偏小，现场浇筑加水。

2.2.6 养护不及时造成混凝土因早期失水而干裂，或当混凝土内部温度较高时，突然浇冷水养护，也会产生无规则的多条微裂缝。

2.2.7 地下车库外墙通常是竖向裂缝，地下车库的外墙水平筋通常在外侧，减小应力，施工中若不注意，就会绑扎错误，应力过大加剧竖向裂缝。

2.2.8 地下室外墙板外侧一般会设置抗裂钢筋网，一般为A4@150单层双向钢筋网，设计要求是在外墙浇筑完成后，在墙外面做一层一般不低于30mm内配抗裂网的刚防层，若是现场管理不做特别的要求，一般都会直接与墙体钢筋绑在一起，一次浇筑完成，达不到设计抗裂作用。

2.2.9 地下车库覆土，施工机械未合理安排，未限载，未进行验算，是否需要采取加固措施，或加固措施不严谨，造成地库顶板开裂。

2.3 其他原因

2.3.1 没有依照地下室这种特殊结构与位置，选择合适的水泥品种，造成混凝土水化热过高，徐变过大产生裂缝而渗漏。

2.3.2 环境气温温差大，当混凝土内部与表面温度梯度达15度时，足以使混凝土产生开裂，而这种温度应变往往与混凝土干缩力发生应变，导致开裂裂缝而渗漏。

2.3.3 混凝土强度等级高，使用水泥量较大,造成混凝土收缩量增大。

2.3.4 泵送商品混凝土的广泛应用，导致混凝土的收缩及水化热增加。

2.3.5 地下室底板及墙均较厚，大量采用超静定结构，使结构的约束应力不断增大。

3 地下车库抗裂和抗渗的防治措施

3.1 设计措施

3.1.1 重要部位，在明确受力分析情况下，增加裂缝计算，特别是出现大偏心受力的情况，应保证裂缝由于设计规范允许值，达到从源头控制渗漏。

3.1.2 受力情况比较复杂，难以建立合适的数学计算模型时，可适当增加配筋率的前提下，用小规格钢筋密间距布置。合理的钢筋配置可以起到减轻混凝土收缩的程度，钢筋的弹性模量比混凝土的弹性模量大7～15倍，在相同的配筋率下，应选择细筋密布的办法。

3.1.3 设计时尽量少用或不用凹凸的平面形式，且在阴角处采用附加钢筋等构造措施，避免应力集中。合理留置伸缩缝，防止结构温度效应。合理设置伸缩缝对大体型结构防止温度裂缝是非常有效的。

3.1.4 特殊情况增设暗梁，暗柱，对薄弱部位的抗裂防渗作用更有效，尽可能减少后浇带，后浇带是施工期间保留的临时性温度收缩变形缝，是一种特殊的施工缝。

3.1.5 用纤维混凝土或补偿收缩混凝土（如在普通混凝土中掺入微膨胀剂UEA），使普通混凝土在干缩冷缩过程中利用微膨胀剂的体积来补偿这种收缩，达到减少裂缝发生的目的。

3.1.6 薄弱部位（后浇带、施工缝等）需要加强的部位做特殊说明及节点图，不能草草说一句未详之处见相关的规范图集。

3.1.7 对于相关涉及到的施工荷载、设计计算荷载考虑范围值，做详细的说明，便于施工单位施工时进行相关的计算，采取相应的施工措施。

3.2 施工措施

3.2.1 选择低热水泥。应优先选用水化热较低的水泥品种，如矿渣硅酸盐水泥。在符合设计的情况下，充分利用混凝土的后期强度，减少水泥的用量。地下室外墙施工时，宜采用收缩量较小的普通硅酸盐水泥为好。

3.2.2正确选择用砂。采用中、粗砂，细度模数必须控制在2.3以上，含泥量控制在1.5％以下。因为采用细度模数为2.8比2.3的中砂每立方混凝土可减少水泥用量约30kg，减少水用量20～25kg，从而降低混凝土水化热和温差引起的收缩。泵送混凝土时，砂率应控制在38％～45％。

3.2.3 合理选择骨料。根据试验，采用5～40mm石子比采用5～25mm石子，每立方米混凝土可减少用水量15kg左右，在相同水灰比情况下，水泥用量减少20kg左右，因此应尽量选择大粒径粗骨料。

3.2.4 严格控制粉煤灰掺入量。在保证混凝土达到设计强度前提下，掺入适量的粉煤灰，能减少水泥用量，作为胶结材料，过多的水泥用量反而对混凝土不利。由于粉煤灰颗粒呈球状，为中空结构，

3.2.5 严格控制外加剂的用量。在配制混凝土时，为达到抗裂、防水的目的，一般需要掺入减水剂、缓凝剂、微膨胀剂等。但外加剂的质量对混凝土的影响非常大，有些微膨胀剂与其他外加剂一起使用可能产生副作用，因此在使用前应经试验确定。

3.2.6 控制混凝土的温度。混凝土浇筑以后，混凝土因水泥水化热升温而达到的最高温度主要是混凝土入模温度与水化热引起的。温度控制在设计要求的范围内，当设计无具体要求时，大体积混凝土内外温差不宜超过25 ℃。做好测温工作,通过调节措施来控制混凝土中心最高温度和表面温度之差不超过会产生裂缝的临界温度。

3.2.7商品混凝土在浇振过程中会发生大量的泌水，当混凝土大坡面的坡脚接近尽端模板时，可改变混凝土浇捣方向，即从尽端往回，与原料坡相交成一个集水坑，将水及时排除。

3.2.8 商品混凝土的表面水泥浆较厚，在浇捣后要进行处理，一般先初步按设计标高用长刮尺刮平，然后在初凝前用滚筒碾压数遍，再进行二次抹面，提高混凝土表层密度，消除收缩裂缝。

3.2.9 对拉螺栓，穿墙管道加焊止水片，对螺栓外部应缩进墙体20mm，最后用砂浆封堵。

3.2.10 严格控制28天的拆模时间，过早拆模也会造成混凝土的开裂与渗漏。

3.2.11 混凝土浇筑过程中，下料高度大于等于2米时，须用活槽、串筒辅助工具，防止离析现象。

3.2.12 施工缝是地下防水工程中的薄弱部位，尽量少留或不留，底板混凝土应连续浇灌，不留施工缝，底板与墙体间若必须留施工缝时，宜留在墙体上且高出底板上表面不少于200mm，离穿墙孔道大于300mm，浇捣上层混凝土前，应认真清理施工缝，凿掉表面浮粒杂物，用剁斧将混凝土表面打毛，用清水冲洗干净，浇一层与混凝土灰砂比相同的水泥砂浆，再浇上层混凝土。

3.2.13 早期失水对混凝土裂缝、渗漏影响显著，因此，混凝土进入终凝之后，即应开始浇水养护，养护时间不少于14天，当日平均气温

3.2.14 后浇带的施工，施工中必须保证后浇带两侧混凝土浇筑质量，防止漏浆，或混凝土疏松。后浇带两侧应采用钢筋支架钢丝网隔断，后浇带应采取覆盖措施，防止后浇带内的钢筋锈蚀，或钢筋被压弯、踩弯。在封闭施工后浇带之前，应将后浇带内的杂物清理干净，做好钢筋的除锈工作，并将两侧混凝土凿毛，涂刷界面剂，后浇带混凝土应比两侧混凝土强度等级增大一级，并且采用掺加了微膨胀剂的补偿收缩混凝土浇筑。后浇带混凝土浇筑完毕后，应注意做好养护工作。后浇带的封闭时间，一般来讲，对于收缩后浇带，不宜少于两个月；对于沉降后浇带，应等高层建筑主体结构封顶后沉降稳定后再浇筑，即要求高层建筑先施工、先沉降，以释放一部分高层与地库之间的差异沉降。在封闭后浇带之前，后浇带附近一跨围内不应允许施工堆放材料，限制施工荷载，并做好后浇带两侧的临时支护。

以上内容是施工中易出现的弊病，但是在施工中做好交底和监控，都是能够避免的，但是做到这些还不够，我们还要从多方面和创新的角度研究地库抗裂和抗渗的措施，更大程度上减少地库出现开裂和渗漏问题。

4 工程实例

4.1工程概况

常州万科城一期工程包含7栋地下1-2层地上29-35层高层、9栋地下1层地上8-9层洋房、4栋地上2-4层商业以及地下1-2层地库，地库面积达到61115平米，后浇带长度达到2000多米，开挖深度2.85~6.25m，地下车库二层采用9米长A300的抗拔方桩，地下车库一层为天然地基，基底位于粉质粘土层和粉质粘土夹粉砂层；场地北面为大寨河，东面为长沟河，根据勘察报告场地地下水位在地面以下0.5米。

图1 项目鸟瞰图

4.2 问题的提出与研究

4.2.1 问题的提出

根据我司以往施工的地下一层及多层的车库回顾及统计，地下车库的施工根据设计图纸按部就班施工，地库完成后，出现的渗漏多在后浇带等薄弱处以及地库开裂修补处。后浇带等薄弱处和开裂修补处都做了防水处理，为什么还会出现渗漏？往往一次修补不行，还需要多次进行修补，这就是我们值得考虑的内容。反复修补不仅浪费了大量的人力、还需要付出相应的成本，同时还为企业带来了负面影响和信誉度消弱，在建筑行业竞争如此强烈的今天，我们只能另辟蹊径，找到其他的解决方法来解决这一难题。

4.2.2 研究方法

在接到项目施工蓝图之后，技术部门组织项目人员进行图纸预审，在图纸预审的同时对于可优化的地方进行单独登记，再进行专项的双优化专题会。针对大面积地库施工，易出现开裂和渗漏问题进行了专项的双优化会议。

综合降本增效和节能减排，技术提出设置盲沟排水，降低地下水压力，从而达到减少开裂和渗漏的效果得到项目一致认可。根据初步设想沿着地库底板标高较低的位置设置连成整体的盲沟排水系统，能更好的降低地下水位，减小地下水压力对地库底板和侧壁的压力，同时保证后浇带中不积水，避免后期浇筑后浇带再次清理长时间沉积的污水，根据设想绘制出构造图纸，进行第二次专题优化。

针对第一次的设计构造图纸，在第二次专题会上发现连成系统的排水盲沟，需要在地库外另外设计集水井，排水线路长，排水效果可能不明显，使用时间不长，在地库回填土后可能集水井被土覆盖。根据二次会议问题，技术经行深化设计，利用地下车库中的集水井，将排水盲沟中的水使用导管排到集水井中，前期施工使用水泵排水，后期利用地库集水井中的自吸泵排水，排水盲沟可以永久使用。

4.3 排水盲沟的施工

4.3.1 土方挖到底板标高200mm人工清土完成后，在标高较底板低的后浇带土体上放线，定出排水盲沟的中心线和开挖线，同时根据集水井位置放出导管保护沟槽中心线和开挖线，根据盲沟设计图纸进行人工开挖；

4.3.2 由于本工程土质较好，直接在挖好的盲沟沟槽内填埋二四六石子，保证石子的密实；在填埋石子的同时根据盲沟与集水井的距离埋设相应长度的导管（导管入水口采用土工布或小眼网格布进行绑扎封堵），导管埋设在盲沟底部1/3h处（h为盲沟深度）；

4.3.3 浇筑导管保护沟垫层，槽绑扎保护导管沟槽的钢筋，固定导管；

4.3.4 浇筑底板及后浇带垫层（后浇带垫层混凝土塌落度不大于100，避免流入盲沟石子内）

4.3.5 底板防水、钢筋绑扎等工序

图2 盲沟优化设计

图3 盲沟现场实施情况及效果

4.4 盲沟实施的有点及效果

4.4.1 施工操作简便快捷，无深井降水施工技术及管理难度，无技术工要求，可及时见效；

4.4.2 盲沟通过导管与集水井连接，减小地库底板水头压力和外墙压力，对地库抗浮抗裂有较好的效果；

4.4.3 盲沟排水能够在局部范围内形成降水差，不至于造成大面积降水高差，影响周边建筑物沉降，安全性高；

4.4.4 排水效果好，工作效率高，绿色环保，贯彻国家节能减排政策；

4.4.5 利用地下水的静水压力主动降低地下水压力，不需要动力设施，后期可利用地库集水井自吸泵排水，使用年限长，综合效益高

4.4.6 盲沟排水隐藏底板下部，不影响地库设计意图和使用

4.4.7 采用盲沟及时排除了地下水和后浇带中的积水，为后期后浇带封闭前清理污水节省了大量的人工；

4.4.8 减少了后期地库渗漏和裂缝修补的人力物力，降本增效

4.5 技术经济效益

4.5.1经济效益

与传统的地下车库施工相比地下车库盲沟将地库的抗渗和抗裂（抗浮）相结合，不仅降低了地库抗浮措施产生的费用，同时也对地下车库底板防水增加了一道“保险扣”，大大降低了地库的渗漏和开裂风险，为后期地下车库防水堵漏和结构修补节省了费用，经济效益较好。

4.5.2社会效益

地下车库盲沟，增强了地下车库防水的效果，使用导流管以及保护措施，将地库的防水使用年限大大增长，且减少了后期维修，地下车库盲沟若进行大面的推广，无形中为企业在建筑市场的竞争中增加了砝码，赢得房产公司的信誉。

4.5.3环境效益

盲沟所采用全部为易采购的材料，施工便捷，施工无噪音无污染，防水抗裂抗浮相结合，资源措施的结合利用，体现了绿色施工的理念。

5 结束语

地下室的抗裂、抗浮和渗漏关系着结构使用年限内的安全性和适用性问题，随着自然环境的变化越发突出和显著，面临突降大雨地下水位的升高，必然对地下室箱体结构产生较大的水压力，从而可能导致地下车库上浮和新老混凝土交界处及微小裂缝处产生渗漏，所以地下车库抗裂、抗浮和渗漏已经成为重要的研究课题，在设计和施工中必须给与足够的重视。

地下车库采用排水盲沟，将地库抗渗、抗裂和抗浮相结合。地下车库增加排水盲沟，与传统的地下车库施工相比较，大大降低了地下车库渗漏和开裂的风险，同时提高了地库的抗浮能力；地下车库排水盲沟构造简单，施工便捷、安全可靠，可操控性强，经济环保，耐久性强。在绿色施工高度重视，不断发展的今天，作为一种节能环保的施工技术，将成为地下车库抗浮和防水的重要组成部分。紧随国家大力倡导的“绿色建筑”理念。产品可进行大面积实施，从公司长期发展考虑可以取得良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 地下防水工程质量验收规范（GB50208-2011）

[2] 毛鹤琴，《土木工程施工》

[3] 刘光明，《地下室抗浮设计措施》

[4] 王同静，《钢筋混凝土现浇楼板裂缝原因分析及预防措施》