曹彥彬 浣清 李業(yè)

中國建筑第五工程局有限公司（410000）

超大地下室抗?jié)B漏施工技術研究

曹彥彬 浣清 李業(yè)

中國建筑第五工程局有限公司（410000）

以湖南馨和園住宅小區(qū)為工程依托，分析了超大地下室可能出現(xiàn)開裂與滲漏的原因，包括結構沉降、形變引起開裂，干縮、溫度應力和收縮應力產生的混凝土裂縫、地下室外圍水壓和外圍防水的質量隱患。針對可能引發(fā)的滲漏問題提出相應的技術措施，包括構造配筋加強，優(yōu)化混凝土配合比，疏導水壓等，為本工程及類似工程的抗裂防滲提供了參考。

地下室；滲漏；裂縫；施工技術

1 工程概況

馨和園住宅小區(qū)場地位于岳陽市金鳳橋路以北，岳陽市新體育中心以東。本項目由4棟18層、4棟24層的高層住宅和一個3.2萬m2的大型整體地下車庫組成，總建筑面積約158 368 m2。本大型地下室作為地下車庫，防滲漏要求高，但因該工程8棟主樓都坐落在該地下室上,基礎形式有人工挖孔樁、淺層筏板獨立柱基，按以往的施工和類似工程的經驗，經常會因混凝土質量、建筑物的沉降以及地下室完成后未及時覆土引起混凝土干燥收縮和熱脹冷縮而產生裂縫，導致滲水。這些滲水點的存在會影響構件的使用功能和美觀。地下室滲水對建筑物的耐久性也產生一定的影響，由于裂縫直接嵌入結構體，給鋼筋銹蝕留下隱患。需要對滲水部位進行二次處理，費工費料。因此，研究超大型地下室防滲漏施工技術具有重要的工程實用價值。

2 裂縫特征與開裂、滲漏原因

2.1 混凝土墻裂縫的主要特征

根據類似工程經驗，地下室裂縫中，絕大多數為豎向裂縫，縫長接近墻高，兩端逐漸變細而消失。沿地下室墻長兩端附近裂縫較少，墻長中部附近較多，寬度一般不大，超過0.3 mm寬的裂縫很少見,大多數縫寬度≤0.2 mm。裂縫出現(xiàn)時間多在拆模后不久，有的還與氣溫驟降有關。隨著時間的推移，裂縫數量增多，但縫寬加大不多，發(fā)展情況與混凝土是否暴露在大氣中和暴露時間的長短有關。地下室回填土完成后，常可見裂縫處滲漏水，但一般水量不大。

根據對以往工程調查結果分析，地下室大部分裂縫有進一步發(fā)展趨勢且有新的裂縫產生，裂縫的產生表現(xiàn)為時間過程，呈現(xiàn)由變形變化引起的裂縫特點，本工程中所要預防的裂縫主要是由變形變化所引起，包括溫度、濕度、收縮和膨脹、不均勻沉降等因素引起的。

2.2 混凝土裂縫、滲漏產生原因

1）基礎不均勻沉降、變形引起地下室底板開裂而造成的滲漏

圖1 地下室裂縫位置示意圖

通過工程現(xiàn)場實際考察，發(fā)現(xiàn)地下室基礎承臺與底板交接處，主體結構外圍剪力墻與地下室頂板的交接處受力復雜，若設計不合理則可能出現(xiàn)滲漏裂縫，如圖1。

2）溫度應力和收縮應力產生的混凝土裂縫引起的滲漏

混凝土的收縮變形受到基礎、豎向構件及混凝土內鋼筋的約束，當混凝土中拉應力超過混凝土的抗拉強度或拉應變超過混凝土的極限拉應變,結構就會產生裂縫。

除了自然環(huán)境變化產生的溫度作用，混凝土結構或截面較大的梁等由于混凝土在凝結硬化過程中釋放出大量的水化熱,混凝土內部升溫較快,表面拆模后降溫較快,導致混凝土構件內部溫度較表面高很多,混凝土表面容易出現(xiàn)裂縫。溫差應力的影響為:

式中:T——絕熱溫升，℃；Q——膠凝材料水化熱，kJ/kg；W——膠凝材料總量，kg/m3；C——混凝土比熱容，kJ/kg℃；ρ——混凝土密度，kg/m3；m——系數；t——齡期。

當墻體混凝土水泥用量較大時，墻體內部溫度也會升高,當然升高的幅度不及大體積混凝土，但由于墻體內外兩側面同時散熱，使墻體降溫速率遠大于大體積混凝土。當混凝土承受的拉應力超過了混凝土極限抗拉強度時裂縫就產生了。

3）地下室外圍水壓若過高，當水壓達到一定程度時，會通過墻體裂縫發(fā)生滲漏，并且存在隱患的外圍防水也可能造成滲漏。

3 抗?jié)B漏關鍵技術

3.1 優(yōu)化結構設計

1）設計時盡量少用或不用凹凸的平面形式，且在陰角處采用附加鋼筋等構造措施,避免應力集中。

合理留置伸縮縫，防止結構溫度效應。我國現(xiàn)行的《鋼筋混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定:現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)式結構處于室內或土中條件下的伸縮縫間距為55 m,因此合理設置伸縮縫對大體型結構防止溫度裂縫是非常有效的。加大混凝土結構的截面面積,在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。

2）地下室剪力墻設置預應力鋼筋,控制裂縫的原則是“抗放兼?zhèn)?以抗為主”?！翱埂本褪墙o地下室混凝土外墻施加預應力,抵消溫度應力和部分收縮應力；“放”就是設置后澆帶、分區(qū)施工、釋放施工前期混凝土收縮應力,控制裂縫過早過多產生,提高混凝土結構的使用壽命。

采取“抗”的設計原則,控制裂縫發(fā)生。在墻板頂部和腰部設兩道暗梁,適當增設暗柱,以起到“模箍作用”。適當增加墻板鋼筋，尤其是水平構造筋的配筋率應適量提高。配置一定數量的預應力鋼筋，通過預應力的張拉力控制混凝土的收縮應力。

采取“放”的設計原則。為了防止墻體早期混凝土出現(xiàn)收縮裂縫,在墻體中設置適當數量的后澆帶。后澆帶處鋼筋必須全部斷開，否則影響混凝土的收縮,達不到設置后澆帶的目的。后澆帶設置間距15～ 25 m，留置寬度1 000～1 500 mm，保留時間為40～ 60 d，墻板留置后澆帶就是減少約束,釋放溫度收縮應力,給墻體有一定的伸縮自由。

3）配置構造溫度筋:地下室墻體較長厚度較小，易采用細而密的配筋原則,墻體水平筋直徑宜為10～14 cm，間距宜小于150 cm，厚度0.4～0.6 m墻板，全截面配筋率宜大于0.5%，水平筋綁扎在豎直筋外排，外墻設置必要的抗裂筋；墻體上部1 m設置暗梁、鋼筋加密加強，墻柱連接2 m范圍內插入附加筋，以分散混凝土內應力，提高抗裂能力。

3.2 優(yōu)化材料及配合比

1）精心設計混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性能的情況下，應盡可能降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和抗裂纖維）”的設計準則，生產出高強、高韌性、中彈、低熱和高抗拉值的抗裂混凝土。

2）優(yōu)先選用收縮性小的或具有微膨脹性的水泥。這種水泥在水化膨脹期（1～5 d）可產生一定的預壓應力，在水化后期預壓應力可部分抵消溫度徐變應力，減少混凝土內的拉應力，提高混凝土的抗裂能力。

3）選擇級配良好的骨料。骨料在大體積混凝土中所占比例一般為混凝土絕對體積的80%～83%，因此在選擇骨料時，應選擇線膨脹系數小、巖石彈模較低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料。選用粒徑4～40 mm的粗骨料，盡量采用中砂，嚴格控制砂、石子的含泥量(石子在1%以內，砂在2%以內)。控制水灰比在0.6以下。摻加10%左右的膨脹抗裂纖維劑，對控制裂縫有一定好處。

4）適當選用高效減水劑和引氣劑，這對混凝土單位用水量和膠凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力學、熱學、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用。

5）對于超長混凝土結構要充分考慮混凝土收縮變形，地下室邊長在45～60 m時按規(guī)定設置后澆帶、加強帶或變形縫。采用傳統(tǒng)施工方法，每隔30～45 m留后澆帶，42 d以后用微膨脹混凝土回填，解決收縮開裂。施工中后澆帶貫穿整個地下室，處理不當將會成為滲漏隱患。采用膨脹加強帶可以提高結構的整體性、抗裂性、抗?jié)B性。

6）要求地下室混凝土施工盡量安排在晚上，在白天施工時要用濕麻袋覆蓋。積極安排后續(xù)工作，確保地下室以最快的速度完成回填，減少溫差所形成的裂紋。

3.3 減小外圍水壓，消除外圍防水的質量隱患

1）疏導水壓。地下室如出現(xiàn)滲漏，靠堵難以完全實現(xiàn)不漏。本工程采用有組織疏導的方式減少地下室外圍水壓，如圖2。

圖2 地下室外圍水壓疏導示意圖

在地下室地底板下設置導水溝（所有底板后澆帶下沉200 mm構成導水盲溝，向地下室四周積水井排水，如圖3）。

圖3 地下室底板導水圖

頂板上也設置相應的導水盲溝疏導水壓。也可以采用盲溝結合積水井的方法，利用排水泵將水排出，如圖3、圖4。

圖4 地下室底板外側盲溝構造

2）做好外圍防水施工。防水卷材與基層的黏接無論是滿鋪、點鋪、條鋪、空鋪，卷材與基層之間都將是走水層，不管任何部位的貫穿性被破壞，與這個部件相連貫層面的防水功能都將全部喪失。因此本工程在基層的轉角、陰陽角、變形縫、后澆帶位置附加一道防水卷材，施工時重點注意卷材的搭接部位、管、溝、梁等節(jié)點部位進行卷材鋪貼，以避免施工時卷材空鼓。

圖5 排水系統(tǒng)大樣圖

在建筑物四周做防水層。沿建筑物四周以下的外墻及外墻基礎外側作LD水性橡膠防水涂料一布三道做法作防水層。在做外防水前，應先將管道進口處滲水縫隙做防水處理，即先用LD水性橡膠防水膠泥封堵密實,再做外防水層及水泥砂漿保護層。

補做地下室內防水層。施工地下室內防水層前，應設法先降低地下室滲水的地下水位。可采用在室外先做積排水坑，將水抽走，以降低地下水位。地下室墻及地面上有裂縫或空隙處，先清除空鼓面層后，用LD水性橡膠涂料制成的防水膠泥封堵密實，然后作LD水性橡膠防水涂料一布三道做法防水層。在墻面與地面轉角處以及門口處要附加一層無紡布（或玻璃絲布）LD水性橡膠防水涂料二道。防水層必須與墻、地面粘貼牢固密實，不得有空鼓處。防水層外再做1∶2.5水泥砂漿保護層厚20 mm，然后再刷內墻涂料（白色）。防水層高度由地下室地坪向上做1.2 m高（與室外地坪標高一致）。防水層外的水泥砂漿保護層高度做至頂板下。保護層應做好養(yǎng)護以防止產生裂縫。

4 結論

針對湖南馨和園住宅小區(qū)中地下室可能出現(xiàn)的開裂和滲漏原因進行分析，并提出了相應的地下室抗裂防滲漏的施工技術，主要包括通過優(yōu)化結構設計減少因結構沉降、形變引起的開裂，優(yōu)選材料減少干縮、溫度應力和收縮應力產生的混凝土裂縫,減少地下室外圍水壓以及外圍防水的質量隱患，為本工程和類似工程抗裂防滲提供參考。

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高等學校博士點專項基金（20110143110016），武漢市科技攻關項目（201160923308）