試論地下工程排水設計

劉業鋒

摘要：在防水設計中，要貫徹質量第一的思想，把確保質量放在首位。文章主要對防水設計的內容和主體結構材料強度設計及鋼筋布置等進行了論述。

關鍵詞：地下室防水、防水等級、細部構造防水

中圖分類號：TU998文獻標識碼： A

引言

提起防水，有些結構工程師錯誤的認為是建筑專業的事而與結構專業無關，其實不然?！兜叵鹿こ谭浪夹g規范》GB50108-2008將原《規范》中的“宜采用防水混凝土結構”改為“地下工程迎水面主體結構應采用防水混凝土，并應根據防水等級的要求采取其他防水措施”，可見體現了以結構防水為主的主導思想已越來越受到結構設計工作者的重視。

1 地下工程防水設計的主要內容

1.1合理確定地下工程的防水等級和設防要求

合理確定工程的防水等級是確保工程使用功能的前提，也是進行防水設計的準則和依據。地下工程的防水等級確定過低，輕者會影響整個工程的正常使用，重者則使整個防水設計失敗，造成地下工程的報廢。而防水等級確定過高，又會造成不必要的浪費，得不償失。規范規定的防水等級劃分為四級：一級防水標準：不允許滲水，結構表面無濕漬。

適用范圍：人員長期停留的場所；因有少量濕漬會使物品變質、失效的貯物場所及嚴重影響設備正常運轉和危及工程安全運營的部位；極重要的戰備工程、地鐵車站.

二級防水標準：不允許漏水，結構表面可有少量濕漬；工業與民用建筑：濕漬總面積不大于總防水面積的1‰，單個濕漬面積不大于0．1㎡；其他地下工程：濕漬總面積不大于總防水面積的2‰，任意100㎡防水面積不超過2處，單個濕漬面積不大于0．2㎡。

適用范圍：人員經?；顒拥膱鏊?；在有少量濕漬的情況下不會使物品變質、失效的貯物場所及基本不影響設備正常運轉和工程安全運營的部位；重要的戰備工程。

三級防水標準：有少量漏水點，不得有線流和漏泥砂；單個濕漬面積不大于0．3㎡，單個漏水點的漏水量不大于2．51L/d，任意100㎡防水面積不超過7處。

適用范圍：人員臨時活動的場所；一般戰備工程

四級防水標準：有漏水點，不得有線流和漏泥砂；整個工程平均漏水量不大于2L/m2.d，任意100㎡防水面積的平均漏水量不大于4L/㎡.d。

適用范圍：對滲漏水無嚴格要求的工程。

在進行防水設計時，可根據上述規定的適用范圍，結合工程的實際情況合理確定工程的防水等級。如辦公用房屬人員長期停留場所，檔案庫、文物庫屬少量濕跡會使物品變質、失效的貯物場所，配電間、地下鐵道車站頂部屬少量濕跡會嚴重影響設備正常運轉和危及工程安全運營的場所或部位，指揮工程屬極重要的戰備工程，故都應定為一級；而一般生產車間屬人員經?；顒拥膱鏊?，地下車庫屬有少量濕跡不會使物品變質、失效的場所，人員掩蔽工程屬重要的戰備工程，故應定為二級。

1.2優化地下工程混凝土結構細部構造防水

對于特殊部位，如變形縫、施工縫、穿墻管、埋件等薄弱環節要精心設計，按要求作細部處理。

設置變形縫、施工縫和其它（例如穿強孔、陰角等）構造節點的設計在地下工程防水設計中占有重要的位置，同時也是防水薄弱環節，在設計中應盡量不設或少設。

1.2.1變形縫

變形縫的目的是為了適應地下工程由于溫度、濕度作用及混凝土收縮、徐變而產生的水平變位，以及地基不均勻沉降而產生的垂直變位，以保證工程結構的安全和滿足密封防水的要求。在這個前提下，還應考慮其構造合理、材料易得、工藝簡單、檢修方便等要求。伸縮縫的設置距離一直是防水工程界關心的問題。國內規定伸縮縫間距為30m，但由于地下工程的規模越來越大，而在城市中建設的地下工程工期往往有一定的要求，加上多設縫以后縫的防水處理難度較大，因此工程界采取了不少措施，如設置后澆帶、加強帶、誘導縫等，以取消伸縮縫或延長伸縮縫的間距。后澆帶是過去常用的一種措施，這種措施對減少混凝土干縮和溫度變化收縮產生的裂縫起到較好的抑制作用，但由于后澆帶需待一定時間后才能澆筑混凝土，故對工期要求較緊的工程應用時受到一定限制。

長期以來就有“十縫九漏”的說法，雖然有些夸張，卻也充分暴露出變形縫防水存在的問題。解決這一問題，除了解決變形縫的防水問題外，盡量減少變形縫的設置，也是減少這一尷尬現象的有效途徑。變形縫的滲漏問題是地下工程的通病之一，已越來越受到工程界的重視，解決好它們的防水設計是鏟除這一病害的根本。十縫九漏，究其原因，除變形縫防水施工難度較大外，防水設計中的單一防線也是原因之一，這就要求工程設計人員在變形縫的防水處理上加強重視，變單一式的防水設計為復合式防水構造形式設計。目前，應用最廣的復合式防水設計有中埋式止水帶與外貼防水層復合使用；中埋式止水帶與遇水膨脹橡膠條、嵌逢材料復合使用；中埋式止水帶與可卸式止水帶復合使用。

1.2.2施工縫

傳統的凹縫、凸縫、階梯縫、鋼板（橡膠）止水帶，其原理都是延長滲水線路，等于加大了混凝土的厚度。這一原理除本身不完善外，施工起來也不好處理，因此不再提倡單獨使用。建議采用外貼式止水帶與中埋鋼板（橡膠）復合使用，其中以遇水膨脹膠條或膩子條與中埋鋼板（橡膠）復合使用最佳，但在防護結構中宜采用鋼板，以確保工程的防護效果。

2.地下工程防水設計方法

地下工程的防水包括主體防水及節點防水。主體防水又分為結構自防水和附加防水，結構自防水是必須采用的，附加防水按工程的防水等級選用。附加防水也稱為：“其他防水層”，以柔性防水為主；節點防水主要包括施工縫、后澆帶、變形縫、穿墻管線、柱頂防水等，節點防水也稱“細部構造防水”，可按工程的防水等級和實際情況采用不同的防水措施。設計人員應根據具體的情況確定合理的防水方案，對方案內各環節進行監控，以達到防水的要求。

2.1．結構自防水設計。目前我國大部分地區的地下工程采用結構自防水居多。結構自防水以混凝土自身的密實性而具有一定防水能力的混凝土或鋼筋混凝土結構形式稱之為混凝土結構自防水。具體是在材料上通過材料配合比、添加外加劑、限制骨料最大粒徑等措施，使混凝土組成最密實、孔隙率最小的結構；或使孔隙彼此隔斷、互不連通，使地下水無法滲入，或滲入至一定深度后不能穿透。在地下結構設計時，應注意不使防水混凝土受到地下水的侵蝕作用；注意各種外力和內力可能帶給混凝土結構的不利影響；盡量不使混凝土結構產生裂縫而導致滲漏水。

在地下工程設計中，關鍵是要控制鋼筋混凝土裂縫的產生及其寬度，混凝土結構一旦出現裂縫，滲漏水就難以避免。鋼筋混凝土的裂縫有兩類，一類是荷載引起的裂縫，其危害最大，直接決定著結構的承載能力，但可以通過正確的設計及合理的使用加以控制，使之不會出現或限制其開展寬度。另一類是結構變形引起的裂縫，它也會影響結構的承載能力，不容忽視。這類裂縫，對多數實際工程而言，目前尚無一個十分精確的計算方法，設計時只能根據有關規范、原理以及工程經驗采取適當的措施加以防范。

2.2．附加防水層設計。在地下工程中單獨采用結構自防水的做法是欠妥的，目前市場上夸大外加劑（如減水劑、早強劑、微膨脹劑等）的作用也是不科學的。在地下工程中，很難避免防水混凝土受到地下水的侵蝕作用；很難避免各種外力和內力可能給混凝土結構帶來的不利影響；很難避免混凝土結構產生有害裂縫而導致滲漏，并考慮混凝士的耐久性（如徐變、碳化因素）等。因此，對防水、防潮要求較高的地下工程，即使地下水位不高，也應在混凝土結構的迎水面上設置附加防水層。

結語

地下工程的防水是多方面的，涉及的領域和專業非常廣泛，它需要各專業密切配合；同時對于整個工程的建設前期準備、設計、施工及使用，各單位都應該密切關注地下工程的防水問題，一旦發現問題立刻采取措施。本文只就結構設計方面對地下工程防水作了簡要論述，并提出如下在結構自防水設計中應注意的幾個問題。

參考文獻：

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