超大地下室抗渗漏施工技术研究

曹彦彬 浣清 李业

中国建筑第五工程局有限公司（410000）

超大地下室抗渗漏施工技术研究

曹彦彬 浣清 李业

中国建筑第五工程局有限公司（410000）

以湖南馨和园住宅小区为工程依托，分析了超大地下室可能出现开裂与渗漏的原因，包括结构沉降、形变引起开裂，干缩、温度应力和收缩应力产生的混凝土裂缝、地下室外围水压和外围防水的质量隐患。针对可能引发的渗漏问题提出相应的技术措施，包括构造配筋加强，优化混凝土配合比，疏导水压等，为本工程及类似工程的抗裂防渗提供了参考。

地下室；渗漏；裂缝；施工技术

1 工程概况

馨和园住宅小区场地位于岳阳市金凤桥路以北，岳阳市新体育中心以东。本项目由4栋18层、4栋24层的高层住宅和一个3.2万m2的大型整体地下车库组成，总建筑面积约158 368 m2。本大型地下室作为地下车库，防渗漏要求高，但因该工程8栋主楼都坐落在该地下室上,基础形式有人工挖孔桩、浅层筏板独立柱基，按以往的施工和类似工程的经验，经常会因混凝土质量、建筑物的沉降以及地下室完成后未及时覆土引起混凝土干燥收缩和热胀冷缩而产生裂缝，导致渗水。这些渗水点的存在会影响构件的使用功能和美观。地下室渗水对建筑物的耐久性也产生一定的影响，由于裂缝直接嵌入结构体，给钢筋锈蚀留下隐患。需要对渗水部位进行二次处理，费工费料。因此，研究超大型地下室防渗漏施工技术具有重要的工程实用价值。

2 裂缝特征与开裂、渗漏原因

2.1 混凝土墙裂缝的主要特征

根据类似工程经验，地下室裂缝中，绝大多数为竖向裂缝，缝长接近墙高，两端逐渐变细而消失。沿地下室墙长两端附近裂缝较少，墙长中部附近较多，宽度一般不大，超过0.3 mm宽的裂缝很少见,大多数缝宽度≤0.2 mm。裂缝出现时间多在拆模后不久，有的还与气温骤降有关。随着时间的推移，裂缝数量增多，但缝宽加大不多，发展情况与混凝土是否暴露在大气中和暴露时间的长短有关。地下室回填土完成后，常可见裂缝处渗漏水，但一般水量不大。

根据对以往工程调查结果分析，地下室大部分裂缝有进一步发展趋势且有新的裂缝产生，裂缝的产生表现为时间过程，呈现由变形变化引起的裂缝特点，本工程中所要预防的裂缝主要是由变形变化所引起，包括温度、湿度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素引起的。

2.2 混凝土裂缝、渗漏产生原因

1）基础不均匀沉降、变形引起地下室底板开裂而造成的渗漏

图1 地下室裂缝位置示意图

通过工程现场实际考察，发现地下室基础承台与底板交接处，主体结构外围剪力墙与地下室顶板的交接处受力复杂，若设计不合理则可能出现渗漏裂缝，如图1。

2）温度应力和收缩应力产生的混凝土裂缝引起的渗漏

混凝土的收缩变形受到基础、竖向构件及混凝土内钢筋的约束，当混凝土中拉应力超过混凝土的抗拉强度或拉应变超过混凝土的极限拉应变,结构就会产生裂缝。

除了自然环境变化产生的温度作用，混凝土结构或截面较大的梁等由于混凝土在凝结硬化过程中释放出大量的水化热,混凝土内部升温较快,表面拆模后降温较快,导致混凝土构件内部温度较表面高很多,混凝土表面容易出现裂缝。温差应力的影响为:

式中:T——绝热温升，℃；Q——胶凝材料水化热，kJ/kg；W——胶凝材料总量，kg/m3；C——混凝土比热容，kJ/kg℃；ρ——混凝土密度，kg/m3；m——系数；t——龄期。

当墙体混凝土水泥用量较大时，墙体内部温度也会升高,当然升高的幅度不及大体积混凝土，但由于墙体内外两侧面同时散热，使墙体降温速率远大于大体积混凝土。当混凝土承受的拉应力超过了混凝土极限抗拉强度时裂缝就产生了。

3）地下室外围水压若过高，当水压达到一定程度时，会通过墙体裂缝发生渗漏，并且存在隐患的外围防水也可能造成渗漏。

3 抗渗漏关键技术

3.1 优化结构设计

1）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。我国现行的《钢筋混凝土结构设计规范》规定:现浇钢筋混凝土连续式结构处于室内或土中条件下的伸缩缝间距为55 m,因此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。加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

2）地下室剪力墙设置预应力钢筋,控制裂缝的原则是“抗放兼备,以抗为主”。“抗”就是给地下室混凝土外墙施加预应力,抵消温度应力和部分收缩应力；“放”就是设置后浇带、分区施工、释放施工前期混凝土收缩应力,控制裂缝过早过多产生,提高混凝土结构的使用寿命。

采取“抗”的设计原则,控制裂缝发生。在墙板顶部和腰部设两道暗梁,适当增设暗柱,以起到“模箍作用”。适当增加墙板钢筋，尤其是水平构造筋的配筋率应适量提高。配置一定数量的预应力钢筋，通过预应力的张拉力控制混凝土的收缩应力。

采取“放”的设计原则。为了防止墙体早期混凝土出现收缩裂缝,在墙体中设置适当数量的后浇带。后浇带处钢筋必须全部断开，否则影响混凝土的收缩,达不到设置后浇带的目的。后浇带设置间距15～ 25 m，留置宽度1 000～1 500 mm，保留时间为40～ 60 d，墙板留置后浇带就是减少约束,释放温度收缩应力,给墙体有一定的伸缩自由。

3）配置构造温度筋:地下室墙体较长厚度较小，易采用细而密的配筋原则,墙体水平筋直径宜为10～14 cm，间距宜小于150 cm，厚度0.4～0.6 m墙板，全截面配筋率宜大于0.5%，水平筋绑扎在竖直筋外排，外墙设置必要的抗裂筋；墙体上部1 m设置暗梁、钢筋加密加强，墙柱连接2 m范围内插入附加筋，以分散混凝土内应力，提高抗裂能力。

3.2 优化材料及配合比

1）精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性能的情况下，应尽可能降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和抗裂纤维）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值的抗裂混凝土。

2）优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。这种水泥在水化膨胀期（1～5 d）可产生一定的预压应力，在水化后期预压应力可部分抵消温度徐变应力，减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。

3）选择级配良好的骨料。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%～83%，因此在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。选用粒径4～40 mm的粗骨料，尽量采用中砂，严格控制砂、石子的含泥量(石子在1%以内，砂在2%以内)。控制水灰比在0.6以下。掺加10%左右的膨胀抗裂纤维剂，对控制裂缝有一定好处。

4）适当选用高效减水剂和引气剂，这对混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用。

5）对于超长混凝土结构要充分考虑混凝土收缩变形，地下室边长在45～60 m时按规定设置后浇带、加强带或变形缝。采用传统施工方法，每隔30～45 m留后浇带，42 d以后用微膨胀混凝土回填，解决收缩开裂。施工中后浇带贯穿整个地下室，处理不当将会成为渗漏隐患。采用膨胀加强带可以提高结构的整体性、抗裂性、抗渗性。

6）要求地下室混凝土施工尽量安排在晚上，在白天施工时要用湿麻袋覆盖。积极安排后续工作，确保地下室以最快的速度完成回填，减少温差所形成的裂纹。

3.3 减小外围水压，消除外围防水的质量隐患

1）疏导水压。地下室如出现渗漏，靠堵难以完全实现不漏。本工程采用有组织疏导的方式减少地下室外围水压，如图2。

图2 地下室外围水压疏导示意图

在地下室地底板下设置导水沟（所有底板后浇带下沉200 mm构成导水盲沟，向地下室四周积水井排水，如图3）。

图3 地下室底板导水图

顶板上也设置相应的导水盲沟疏导水压。也可以采用盲沟结合积水井的方法，利用排水泵将水排出，如图3、图4。

图4 地下室底板外侧盲沟构造

2）做好外围防水施工。防水卷材与基层的黏接无论是满铺、点铺、条铺、空铺，卷材与基层之间都将是走水层，不管任何部位的贯穿性被破坏，与这个部件相连贯层面的防水功能都将全部丧失。因此本工程在基层的转角、阴阳角、变形缝、后浇带位置附加一道防水卷材，施工时重点注意卷材的搭接部位、管、沟、梁等节点部位进行卷材铺贴，以避免施工时卷材空鼓。

图5 排水系统大样图

在建筑物四周做防水层。沿建筑物四周以下的外墙及外墙基础外侧作LD水性橡胶防水涂料一布三道做法作防水层。在做外防水前，应先将管道进口处渗水缝隙做防水处理，即先用LD水性橡胶防水胶泥封堵密实,再做外防水层及水泥砂浆保护层。

补做地下室内防水层。施工地下室内防水层前，应设法先降低地下室渗水的地下水位。可采用在室外先做积排水坑，将水抽走，以降低地下水位。地下室墙及地面上有裂缝或空隙处，先清除空鼓面层后，用LD水性橡胶涂料制成的防水胶泥封堵密实，然后作LD水性橡胶防水涂料一布三道做法防水层。在墙面与地面转角处以及门口处要附加一层无纺布（或玻璃丝布）LD水性橡胶防水涂料二道。防水层必须与墙、地面粘贴牢固密实，不得有空鼓处。防水层外再做1∶2.5水泥砂浆保护层厚20 mm，然后再刷内墙涂料（白色）。防水层高度由地下室地坪向上做1.2 m高（与室外地坪标高一致）。防水层外的水泥砂浆保护层高度做至顶板下。保护层应做好养护以防止产生裂缝。

4 结论

针对湖南馨和园住宅小区中地下室可能出现的开裂和渗漏原因进行分析，并提出了相应的地下室抗裂防渗漏的施工技术，主要包括通过优化结构设计减少因结构沉降、形变引起的开裂，优选材料减少干缩、温度应力和收缩应力产生的混凝土裂缝,减少地下室外围水压以及外围防水的质量隐患，为本工程和类似工程抗裂防渗提供参考。

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高等学校博士点专项基金（20110143110016），武汉市科技攻关项目（201160923308）