任 海 濱

(大同市二院建筑設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，山西 大同 037005)

談地下工程的防水設(shè)計(jì)

任 海 濱

(大同市二院建筑設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，山西 大同 037005)

通過闡述地下水對(duì)建筑物的危害，結(jié)合地下工程防水設(shè)計(jì)原則和設(shè)防要求，提出了幾種不同的防水系統(tǒng)措施，并說明了防水系統(tǒng)的特征、性能和適用范圍，闡明了多種防水系統(tǒng)優(yōu)化組合的觀點(diǎn)，從而為地下工程設(shè)計(jì)出最佳、最有效的防水體系。

防水混凝土，優(yōu)化組合，外包防水

1 概述

由于建筑的地下部分深埋在地表以下，常常受到地下水系的侵蝕和滲透威脅，如果對(duì)地下建筑部分的防水措施做不好，就會(huì)出現(xiàn)地下建筑的滲漏、腐蝕，將會(huì)給我們帶來一系列難以控制的問題。不但使我們的正常工作和生活受到影響，同時(shí)也使建筑物的根基部分受到侵害，使建筑物喪失原有的使用功能。另外，據(jù)有關(guān)資料介紹，地下土壤中高濃度的氡是肺癌發(fā)病的第二大誘因，而且可以通過地下水漸漸滲透進(jìn)地下室內(nèi)空間，產(chǎn)生放射性微塵，對(duì)人體造成危害，然而對(duì)氡污染防治的主要手段就是防止?jié)B漏。

2 設(shè)計(jì)原則

地下防水工程以“混凝土結(jié)構(gòu)的自防水為主，附加防水為輔，多道并用、剛?cè)嵯酀?jì)、因地制宜、綜合治理”為設(shè)計(jì)原則；以“防、排、堵、截”為具體措施，盡量簡化地下建筑造型設(shè)計(jì)，力求平面輪廓簡單規(guī)整，外側(cè)表面平整、光滑。主體結(jié)構(gòu)則主要是減少變形縫、后澆帶、施工縫的設(shè)置數(shù)量，以超前止水代替?zhèn)鹘y(tǒng)后澆帶。

3 地下工程的防水等級(jí)及設(shè)防要求

3.1 防水等級(jí)

地下工程防水等級(jí)共劃分為四級(jí)，其中最常見的以一級(jí)、二級(jí)設(shè)防為主。在防水工程的設(shè)計(jì)中要做到定級(jí)準(zhǔn)確合理，定級(jí)要以建(構(gòu))筑物的使用功能及壽命為基本立足點(diǎn)，根據(jù)資金條件和適用范圍進(jìn)行綜合權(quán)衡定級(jí)。

3.2 設(shè)防要求

GB 50108-2008地下工程防水技術(shù)規(guī)范根據(jù)地下工程施工工藝將其分為暗挖法和明挖法兩大類，由于暗挖法主要用于隧道開挖，這里不作分析和研究。而對(duì)于建筑工程而言，最常用的則是明挖法，明挖法地下工程防水設(shè)防根據(jù)工程部位分為：主體結(jié)構(gòu)、施工縫、后澆帶、變形縫4個(gè)部分，這4個(gè)部分涵蓋了建筑工程中幾種常見的需要設(shè)置防水的部位。

對(duì)于主體結(jié)構(gòu)有以下幾種防水措施：防水混凝土、防水卷材、防水涂料、膨潤土防水材料、防水砂漿、金屬防水板。對(duì)于一級(jí)～三級(jí)防水等級(jí)的地下工程來說，首先防水混凝土是必須選擇的一項(xiàng)防水措施，然后其他5項(xiàng)防水措施根據(jù)防水級(jí)別不同而不同。

對(duì)于施工縫有以下幾種防水措施：遇水膨脹止水條(膠)、外貼式止水帶、中埋式止水帶、外抹防水砂漿、外涂防水涂料、水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料、預(yù)埋注漿管。對(duì)于一級(jí)設(shè)防應(yīng)選其中的2種；對(duì)于二級(jí)設(shè)防應(yīng)選1種～2種；對(duì)于三級(jí)設(shè)防宜選1種～2種；對(duì)于四級(jí)設(shè)防宜選1種。

對(duì)于后澆帶有以下幾種防水措施：補(bǔ)償收縮混凝土、外貼式止水帶、遇水膨脹止水條(膠)、防水密封材料。除補(bǔ)償收縮混凝土是必須選擇的防水措施外，其余4項(xiàng)也是要根據(jù)防水級(jí)別的不同而定。

對(duì)于變形縫有以下幾種防水措施：中埋式止水帶、外貼式止水帶、可卸式止水帶、防水密封材料、外貼防水卷材、外涂防水材料。除中埋式止水帶是必須選擇的防水措施外，其余5項(xiàng)也是要根據(jù)防水級(jí)別而定。

上述各項(xiàng)防水措施是根據(jù)工程部位的特點(diǎn)而選擇的，每項(xiàng)措施各有特點(diǎn)，選擇時(shí)應(yīng)注意措施之間的相容性、互補(bǔ)性。根據(jù)防水措施的可靠性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、便利性的原則進(jìn)行優(yōu)化確定，這也是我們體現(xiàn)設(shè)計(jì)思路和成果的主要部分。

4 防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在地下建筑工程防水設(shè)計(jì)時(shí)，我們要求以“定級(jí)準(zhǔn)確、方案可靠、施工簡便、耐久適用、經(jīng)濟(jì)合理”為設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，依據(jù)前面提到的防水等級(jí)和設(shè)防要求，對(duì)地下建筑工程主體和各種人為縫隙進(jìn)行一道或多道防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，各種防水系統(tǒng)之間要能夠合理組合達(dá)到最佳防水效果。目前地下建筑工程常用的防水設(shè)施主要有以下幾種防水系統(tǒng)。

4.1 防水混凝土

防水混凝土是多道防水系統(tǒng)中最重要的一道防水系統(tǒng)，它是地下工程最后的一道防水壁壘，也起著固定、貼附其他防水系統(tǒng)的作用，使整個(gè)防水系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起。防水混凝土在設(shè)計(jì)中主要注意以下幾方面的內(nèi)容：1)混凝土的耐久性指標(biāo)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限、所處的環(huán)境類別及作用等級(jí)進(jìn)行確定。2)防水混凝土要根據(jù)工程埋置深度來設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí)，抗?jié)B等級(jí)并非越高越好，片面的強(qiáng)調(diào)混凝土抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B等級(jí)會(huì)導(dǎo)致單位水泥用量的增加，水化熱增高，從而使混凝土的水化收縮量加大，很難避免混凝土產(chǎn)生裂縫。防水混凝土的主要特點(diǎn)是利用自身的強(qiáng)度和密實(shí)度來抵抗地下水的侵蝕和滲透，在防水組合體系中起著非常重要的作用。

4.2 剛性防水層

剛性防水層主要有防水砂漿和無機(jī)防水涂料。

1)防水砂漿。

防水砂漿包括聚合物水泥防水砂漿和摻外加劑或摻合料的防水砂漿，其中聚合物水泥防水砂漿包括聚合物膠粉拌合砂漿和聚合物乳液拌合砂漿，是目前市場上常用的防水砂漿。防水砂漿根據(jù)其特性主要用于結(jié)構(gòu)背水面防潮及滲漏水綜合治理，當(dāng)在迎水面工作時(shí)，宜結(jié)合柔性防水系統(tǒng)復(fù)合作用效果更好。

2)無機(jī)防水涂料。

無機(jī)防水涂料有兩類：一類是通過在配方中加入無機(jī)或有機(jī)防水劑的涂料；另一類是依靠其配方中的活性物質(zhì)與水泥水化產(chǎn)物形成細(xì)小鈣礬結(jié)晶，堵塞細(xì)微孔洞，而達(dá)到防水目的。無機(jī)防水涂料根據(jù)其特點(diǎn)，工程中主要把它用于結(jié)構(gòu)主體背水面防水，可用于潮濕基層，一般不宜單獨(dú)作為一道迎水面防水設(shè)防措施。

4.3 柔性外包防水系統(tǒng)

自混凝土技術(shù)誕生以來近150多年的實(shí)踐再三證明，要想做到混凝土結(jié)構(gòu)完全不開裂，幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的事情，所以無論從防水還是從保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)本身來說，外包防水系統(tǒng)在整個(gè)防水體系中都是非常關(guān)鍵和必要的，它可以實(shí)現(xiàn)有效地阻隔水源和提高結(jié)構(gòu)耐久性的雙重功效。

柔性防水系統(tǒng)可分為三大類：卷材防水系統(tǒng)、涂膜防水系統(tǒng)、復(fù)合防水系統(tǒng)。

1)卷材防水系統(tǒng)。

卷材防水系統(tǒng)常見的有SBS改性瀝青卷材防水系統(tǒng)、合成高分子卷材防水系統(tǒng)、自粘聚合物改性瀝青卷材防水系統(tǒng)和高分子自粘膠膜卷材防水系統(tǒng)四類。

a.SBS改性瀝青防水卷材的使用范圍廣，適用于各類地下防水工程，在設(shè)計(jì)使用時(shí)既可單層使用，也可復(fù)層使用，由于該防水材料施工時(shí)需熱熔施工，環(huán)境污染、火災(zāi)危險(xiǎn)性大，目前市場空間正在逐漸萎縮。

b.合成高分子防水卷材通常具有較好的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率，具有更好的耐候性，因此更多用于屋面工程防水，當(dāng)用于地下工程中時(shí)不利于發(fā)揮其耐候性優(yōu)良的特點(diǎn)，還會(huì)因基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基層起伏而難以有效密貼，不利于施工，也不利于封閉防水，故地下工程中一般不會(huì)采用。

c.自粘聚合物改性瀝青防水卷材被引進(jìn)我國以后，經(jīng)過多年的發(fā)展，目前已成為改性瀝青防水卷材市場上的主流產(chǎn)品，應(yīng)用十分廣泛。由于施工簡單、便捷、防水可靠性大，特別是無胎自粘聚合物改性瀝青防水卷材非常輕便，更易于施工，因此在地下工程中使用也很廣泛。根據(jù)有關(guān)資料顯示，武漢火車站地下工程的防水材料就是采用了自粘聚合物改性瀝青防水卷材，使用近5年，目前防水效果良好。

d.高分子自粘膠膜防水卷材以解決地下工程底板“竄水”難題為終極目標(biāo)，采用“預(yù)鋪”的施工工藝將卷材空鋪在底板墊層上，在其上直接綁扎鋼筋，澆筑混凝土，混凝土硬化后與卷材完全粘貼，徹底消除了竄水通道，所以高分子自粘膠膜防水卷材主要用于地下工程底板部位或者以圍護(hù)結(jié)構(gòu)為外膜的結(jié)構(gòu)墻緊貼圍護(hù)結(jié)構(gòu)的地下室外墻防水，可以提供較好的防水效果。

2)涂膜防水系統(tǒng)。

涂膜防水涂料是僅次于防水卷材的第二大類防水材料，從組成上分為無機(jī)和有機(jī)兩大類。就有機(jī)防水涂料而言，其中主要包括聚氨酯防水涂料和聚合物乳液改性瀝青防水涂料，其中聚氨酯防水涂料在地下工程柔性外包涂膜防水系統(tǒng)中占據(jù)重要位置。之所以能在防水工程中得到廣泛的應(yīng)用，原因是多方面的，但根本原因還在于其性能本身，比如：原材料來源豐富，價(jià)格穩(wěn)定，性能可調(diào)范圍廣泛，物理力學(xué)性能優(yōu)良，相容性好，施工方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。

3)復(fù)合防水系統(tǒng)。

復(fù)合防水系統(tǒng)是采用特殊功能添加劑對(duì)橡膠和瀝青進(jìn)行改性，充分利用瀝青良好的基層適用性和防水性能，以及橡膠的粘性和蠕變性，使材料長期處于粘性的膏體狀，能夠達(dá)到與基層滿粘、防竄水、自修復(fù)的功能。該材料最初被用作密封材料，但隨著不斷改進(jìn)和材料性能的再優(yōu)化，現(xiàn)已廣泛用于地下工程、屋面工程的防水系統(tǒng)?？紤]到該材料具有優(yōu)良的蠕變性，所以它很少被單獨(dú)用作防水系統(tǒng)，通常會(huì)與防水卷材或塑料薄膜復(fù)合使用，形成復(fù)合防水系統(tǒng)。正是利用了不同材料的優(yōu)良性能，所以復(fù)合防水系統(tǒng)才會(huì)展現(xiàn)其良好的防水功能。目前，在建的“大同美術(shù)館”作為一個(gè)主體大部分在地下的工程項(xiàng)目，就采用了3.0 mm非固化橡膠瀝青防水涂料加0.7 mm厚度聚乙烯丙綸卷材復(fù)合防水系統(tǒng)，并獲得了良好的防水效果。

5 結(jié)語

通過對(duì)以上各類防水系統(tǒng)和防水材料的研究發(fā)現(xiàn)，無論哪種防水系統(tǒng)或防水材料都各有其優(yōu)缺點(diǎn)，所以要想得到一個(gè)具有最佳防水效果的防水系統(tǒng)，就要結(jié)合具體情況綜合分析、科學(xué)搭配，充分利用各種防水材料的優(yōu)良性能和它們之間的相容性來優(yōu)化組合出一個(gè)最佳的防水系統(tǒng)方案。

[1] GB 50108-2008,地下工程防水技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 50208-2011,地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3] 12J2,地下工程防水[S].

Discussion on waterproofing design of underground engineering

REN Hai-bin

(Datong2ndInstituteBuildingDesignCo.,Ltd,Datong037005,China)

The paper describes hazards of underground water upon buildings, puts forward several waterproofing system measures by combining with underground engineering waterproofing design principles and preventing demands, illustrates waterproofing system features, performance and application scope, and describes various waterproofing combinatorial optimization views, so as to design optimal and effective waterproofing system for underground engineering.

waterproofing concrete, combinatorial optimization, exterior-covered waterproofing

1009-6825(2014)35-0013-03

2014-09-26

任海濱(1973- )，男，工程師，國家二級(jí)注冊(cè)建筑師

TU761.11

A