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(shù)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(jié)構(gòu)沉降、形變引起開裂，干縮、溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土裂縫、地下室外圍水壓和外圍防水的質(zhì)量隱患。針對(duì)可能引發(fā)的滲漏問題提出相應(yīng)的技術(shù)措施，包括構(gòu)造配筋加強(qiáng)，優(yōu)化混凝土配合比，疏導(dǎo)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(shù)

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(xiàng)目由4棟18層、4棟24層的高層住宅和一個(gè)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(chǔ)形式有人工挖孔樁、淺層筏板獨(dú)立柱基，按以往的施工和類似工程的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常會(huì)因混凝土質(zhì)量、建筑物的沉降以及地下室完成后未及時(shí)覆土引起混凝土干燥收縮和熱脹冷縮而產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致滲水。這些滲水點(diǎn)的存在會(huì)影響構(gòu)件的使用功能和美觀。地下室滲水對(duì)建筑物的耐久性也產(chǎn)生一定的影響，由于裂縫直接嵌入結(jié)構(gòu)體，給鋼筋銹蝕留下隱患。需要對(duì)滲水部位進(jìn)行二次處理，費(fèi)工費(fèi)料。因此，研究超大型地下室防滲漏施工技術(shù)具有重要的工程實(shí)用價(jià)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(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，地下室裂縫中，絕大多數(shù)為豎向裂縫，縫長接近墻高，兩端逐漸變細(xì)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(shù)縫寬度≤0.2 mm。裂縫出現(xiàn)時(shí)間多在拆模后不久，有的還與氣溫驟降有關(guān)。隨著時(shí)間的推移，裂縫數(shù)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(shí)間的長短有關(guān)。地下室回填土完成后，?？梢娏芽p處滲漏水，但一般水量不大。

根據(jù)對(duì)以往工程調(diào)查結(jié)果分析，地下室大部分裂縫有進(jìn)一步發(fā)展趨勢(shì)且有新的裂縫產(chǎn)生，裂縫的產(chǎn)生表現(xiàn)為時(shí)間過程，呈現(xiàn)由變形變化引起的裂縫特點(diǎn)，本工程中所要預(yù)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(chǎn)生原因

1）基礎(chǔ)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(shí)際考察，發(fā)現(xiàn)地下室基礎(chǔ)承臺(tái)與底板交接處，主體結(jié)構(gòu)外圍剪力墻與地下室頂板的交接處受力復(fù)雜，若設(shè)計(jì)不合理則可能出現(xiàn)滲漏裂縫，如圖1。

2）溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土裂縫引起的滲漏

混凝土的收縮變形受到基礎(chǔ)、豎向構(gòu)件及混凝土內(nèi)鋼筋的約束，當(dāng)混凝土中拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度或拉應(yīng)變超過混凝土的極限拉應(yīng)變,結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

除了自然環(huán)境變化產(chǎn)生的溫度作用，混凝土結(jié)構(gòu)或截面較大的梁等由于混凝土在凝結(jié)硬化過程中釋放出大量的水化熱,混凝土內(nèi)部升溫較快,表面拆模后降溫較快,導(dǎo)致混凝土構(gòu)件內(nèi)部溫度較表面高很多,混凝土表面容易出現(xiàn)裂縫。溫差應(yīng)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(shù)；t——齡期。

當(dāng)墻體混凝土水泥用量較大時(shí)，墻體內(nèi)部溫度也會(huì)升高,當(dāng)然升高的幅度不及大體積混凝土，但由于墻體內(nèi)外兩側(cè)面同時(shí)散熱，使墻體降溫速率遠(yuǎn)大于大體積混凝土。當(dāng)混凝土承受的拉應(yīng)力超過了混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫就產(chǎn)生了。

3）地下室外圍水壓若過高，當(dāng)水壓達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)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(guān)鍵技術(shù)

3.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1）設(shè)計(jì)時(shí)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(gòu)造措施,避免應(yīng)力集中。

合理留置伸縮縫，防止結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)。我國現(xiàn)行的《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定:現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)式結(jié)構(gòu)處于室內(nèi)或土中條件下的伸縮縫間距為55 m,因此合理設(shè)置伸縮縫對(duì)大體型結(jié)構(gòu)防止溫度裂縫是非常有效的。加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積,在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。

2）地下室剪力墻設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋,控制裂縫的原則是“抗放兼?zhèn)?以抗為主”。“抗”就是給地下室混凝土外墻施加預(yù)應(yīng)力,抵消溫度應(yīng)力和部分收縮應(yīng)力；“放”就是設(shè)置后澆帶、分區(qū)施工、釋放施工前期混凝土收縮應(yīng)力,控制裂縫過早過多產(chǎn)生,提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。

采取“抗”的設(shè)計(jì)原則,控制裂縫發(fā)生。在墻板頂部和腰部設(shè)兩道暗梁,適當(dāng)增設(shè)暗柱,以起到“模箍作用”。適當(dāng)增加墻板鋼筋，尤其是水平構(gòu)造筋的配筋率應(yīng)適量提高。配置一定數(shù)量的預(yù)應(yīng)力鋼筋，通過預(yù)應(yīng)力的張拉力控制混凝土的收縮應(yīng)力。

采取“放”的設(shè)計(jì)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(shè)置適當(dāng)數(shù)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(dá)不到設(shè)置后澆帶的目的。后澆帶設(shè)置間距15～ 25 m，留置寬度1 000～1 500 mm，保留時(shí)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(yīng)力,給墻體有一定的伸縮自由。

3）配置構(gòu)造溫度筋:地下室墻體較長厚度較小，易采用細(xì)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(shè)置必要的抗裂筋；墻體上部1 m設(shè)置暗梁、鋼筋加密加強(qiáng)，墻柱連接2 m范圍內(nèi)插入附加筋，以分散混凝土內(nèi)應(yīng)力，提高抗裂能力。

3.2 優(yōu)化材料及配合比

1）精心設(shè)計(jì)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(yīng)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(shè)計(jì)準(zhǔn)則，生產(chǎn)出高強(qiáng)、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(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，在水化后期預(yù)壓應(yīng)力可部分抵消溫度徐變應(yīng)力，減少混凝土內(nèi)的拉應(yīng)力，提高混凝土的抗裂能力。

3）選擇級(jí)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(duì)體積的80%～83%，因此在選擇骨料時(shí)，應(yīng)選擇線膨脹系數(shù)小、巖石彈模較低、表面清潔無弱包裹層、級(jí)配良好的骨料。選用粒徑4～40 mm的粗骨料，盡量采用中砂，嚴(yán)格控制砂、石子的含泥量(石子在1%以內(nèi)，砂在2%以內(nèi))。控制水灰比在0.6以下。摻加10%左右的膨脹抗裂纖維劑，對(duì)控制裂縫有一定好處。

4）適當(dāng)選用高效減水劑和引氣劑，這對(duì)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(xué)、熱學(xué)、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用。

5）對(duì)于超長混凝土結(jié)構(gòu)要充分考慮混凝土收縮變形，地下室邊長在45～60 m時(shí)按規(guī)定設(shè)置后澆帶、加強(qiáng)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(gè)地下室，處理不當(dāng)將會(huì)成為滲漏隱患。采用膨脹加強(qiáng)帶可以提高結(jié)構(gòu)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(shí)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(zhì)量隱患

1）疏導(dǎo)水壓。地下室如出現(xiàn)滲漏，靠堵難以完全實(shí)現(xiàn)不漏。本工程采用有組織疏導(dǎo)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(dǎo)示意圖

在地下室地底板下設(shè)置導(dǎo)水溝（所有底板后澆帶下沉200 mm構(gòu)成導(dǎo)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(dǎo)水圖

頂板上也設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)水盲溝疏導(dǎo)水壓。也可以采用盲溝結(jié)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(cè)盲溝構(gòu)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(diǎn)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(gè)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(zhuǎn)角、陰陽角、變形縫、后澆帶位置附加一道防水卷材，施工時(shí)重點(diǎn)注意卷材的搭接部位、管、溝、梁等節(jié)點(diǎn)部位進(jìn)行卷材鋪貼，以避免施工時(shí)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(chǔ)外側(cè)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(yīng)先將管道進(jìn)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(shí),再做外防水層及水泥砂漿保護(hù)層。

補(bǔ)做地下室內(nèi)防水層。施工地下室內(nèi)防水層前，應(yīng)設(shè)法先降低地下室滲水的地下水位?？刹捎迷谑彝庀茸龇e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(shí)，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(zhuǎn)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(shí)，不得有空鼓處。防水層外再做1∶2.5水泥砂漿保護(hù)層厚20 mm，然后再刷內(nèi)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(biāo)高一致）。防水層外的水泥砂漿保護(hù)層高度做至頂板下。保護(hù)層應(yīng)做好養(yǎng)護(hù)以防止產(chǎn)生裂縫。

4 結(jié)論

針對(duì)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(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的地下室抗裂防滲漏的施工技術(shù)，主要包括通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少因結(jié)構(gòu)沉降、形變引起的開裂，優(yōu)選材料減少干縮、溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土裂縫,減少地下室外圍水壓以及外圍防水的質(zhì)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(xué)校博士點(diǎn)專項(xiàng)基金（20110143110016），武漢市科技攻關(guān)項(xiàng)目（201160923308）