浅析人防及地下工程主体结构渗漏成因及防治

张道珍

摘要：本文主要分析地下工程主体结构混凝土裂缝产生的原因，简单论述混凝土制备过程控制预防裂缝的产生和治理方法。

关键词：地下工程；渗漏；防治

一、人防及地下工程渗漏的现状

地下构筑物工程在节约土地、节约能源、绿色环保、安全、可持续发展等诸多方面存在优点，越来越多的防空工程、地下停车场、地下仓储、地下隧道、地下车站、地下工厂、地下核电等工程在地下建成，取得了好的社会效益和可持续发展的功效。因此随着土地资源稀缺、安全环保等因素影响，今后还将有大量的建设项目准备在地下开工建设。

建筑工程的一个重要作用就是适用性，这些已经建成投入使用的、正在建设或准备建设的地下工程都要保证防水功能。

在实践中虽然积累了大量的防水防渗的经验，工程建设中也对防水课题进行大量的、专门的讨论，但因建筑工程环境多变、施工的复杂、施工质量难于控制、经济等多方面的因素，仍然有大量地下工程存在较为严重的渗漏水现象。渗漏给使用带来无尽的麻烦和高昂的代价，牵涉大量的精力和财力。

通过调查发现，90%以上的地下工程存在不同程度的渗漏。在对渗漏较为严重的工程排查中，发现主体自防水混凝土存在渗漏的情况较为普遍，约占渗漏原因的95%以上。

本篇文章主要从分析地下工程的渗漏原因着手，研究地下工程的渗漏产生的原因、防治方法，积累一点地下工程渗漏的防治经验。不涉及内外防水层、回填土、装修以及因二次装修原因造成的对结构破坏造成的渗漏。

二、人防及地下工程渗漏的危害

通过调查，这些工程的渗漏，主要造成室内环境潮湿、排水除湿及空调通风等设备的频繁运转、设备受损、维护费用昂贵等情况。渗漏治理困难，费时费力，有的收效甚微，有的渗点不能根治。

地下构筑物一般都处在潮湿及地下水环境中，在丰水季、雨季或地下常水位发生变化时，渗漏有轻有重。轻者造成室内设施受损、室内环境潮湿；重者造成室内设备报废、构筑物不能使用。同时对于室内环境条件要求极高的地下构筑物，渗漏更会造成极不利的影响和不可估量的损失。

例如太湖流域某地区某地下车库，在主体完工后就开始出现配电房及其他部位墙体、顶板的渗漏，上部土方回填、停车场铺筑完成后，下部主体渗水严重，造成无法正常使用，运行和维修费用高昂，几年时间投入的治理花费占到当初投资的四分之一还多。

三、人防及地下工程渗漏的主要部位

人防及地下工程渗漏的主要分布在基础底板、墙体、顶板、设备房、汽车坡道、口部等部位，上述部位尤以因施工預留的施工缝、后浇带、预埋管套管、止水带部位更甚。

其中底板基础在施工缝、后浇带、塔吊基础、沉降缝、不同形式基础交接处等处容易产生裂缝和渗点。墙体的位置主要在施工缝、止水钢板、穿墙套管、后浇带、剪力墙纵横墙结合处、顶板以下等部位产生渗漏，尤其设备泵房、外墙面、地下蓄水池墙面等处。顶板主要在柱帽、后浇带、穿板埋管、竖井、塔吊基础、预留施工洞等处产生渗漏。

在汽车坡道、口部的位置主要是两种不同结构基础的结合处、沉降缝的止水带、截水沟等部位产生渗漏。

四、人防及地下工程渗漏形成原因

地下工程的渗漏主要设计原因、混凝土自身原因、施工、运行等多方面原因。

1.设计原因造成的结构渗漏

地质勘查不详、基础及结构选型错误、设计遗漏、设计变更等原因造成结构受力状况与结构计算有偏差、不同基础形式产生不均匀沉降等原因造成结构变形产生裂缝，造成渗水。

在许多工程案例中，由于地质勘察不详细，精度不准，报告者的土层厚度、土质流变性、电解质、承载力等描述与现场有差距。部分地下暗河、淤泥、承压水、流砂关键数据不准确。或者使用相近地块的地勘报告进行设计。造成设计参数有偏差，设计所采用的的基础形式选型错误。

设计经验不足造成地下工程渗漏，主要是设计人员未全面考虑复杂地质条件会对工程造成的所有不利影响上。在基础选型、抗浮抗拔验算、抗渗等级、抗渗水泥选用上出现错误；同时设计人员未对施工做法进行实际研究，设计说明停留在照本宣科上（例如地下室顶板回填土盲目追求压实度）等各方面出现错误都给结构渗漏留下隐患。

2.混凝土自身原因

混凝土是多孔的胶凝材料，自身的反应机理造成混凝土多孔、体积收缩等原因产生串水、裂缝，形成渗漏。

混凝土是一种混合材料，所使用的水泥是一种成分复杂的水硬性胶凝材料，其主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸钙等矿物质，其他还有游离氧化钙、氧化镁等物质。水泥的组成矿物质遇水产生的化学反应极其复杂、极其漫长。水泥矿物质的反应机理目前仍无法被全面掌握。目前，仍没有水泥水化反应的确切方程式和严格分离出来物质成分。

从当前科学研究知道，混凝土原材料在混合过程中，产生大量的水化热，在短时间内混合物内部温度较高，水化热造成内外温差大，使混合物产生表里不同的膨胀和收缩，致使混凝土出现裂缝。同时水化反应生成的矿物质与水泥中游离的氧化钙、氧化镁等反应生产碱性物质，碱性物质与粗细骨料产生碱骨料反应，水化反应生成的碱性物质与空气中二氧化碳产生漫长的碳化反应使混凝土产生徐变。水化反应生产的结晶水和分子间气体在水化热作用下蒸发，从而形成混凝土内部多孔。

因混凝土混合物自身原因决定了混凝土这种物质存在缺点，这些缺点在生产过程中极易形成混凝土的裂缝。

3.施工方面的原因造成地下工程渗漏

地下工程渗漏的绝大部分是施工形成的，施工造成的渗漏占整个工程渗漏因素的绝大部分。其中有混凝土配合比设计、原材料加工、混凝土生产、运输、混凝土浇筑、养护、拆模等原因造成工程渗漏。

施工组织：施工组织设计不合理，施工管理混乱，施工人员不具备资质，质量控制不严格，不进行技术交底，原材料进场检验把关不严，使用的机械设备型号不对等组织不到位造成施工质量差，形成混凝土渗漏。

在混凝土制备、运输过程中：因选用水泥品种、配合比错误、原材料不纯净含杂质较多、掺加料和掺加剂比例和数量品质错误、投料顺序错误、原材料不纯净含杂质较多、搅拌及运输时间过长等原因造成。配合比设计未考虑冬雨季和地下水环境因素。混凝土制备运输时间过长，超过初凝时间。运输过程中加水搅拌等。冬季和高温季节未按照给的对混凝土进行掺假抗冻剂、缓凝剂、早强剂等措施。

在模板施工中：在浇筑前，模板未清理，模内有垃圾、木块、包装袋、锯末、钢管卡扣、烟盒等杂物，造成混凝土孔洞。模板不严密，跑浆漏浆严重；未浇水湿润；模板未按规定起拱；模板加固不牢，混凝土自重改变原有尺寸，使混凝土应力改变；模板未进行安全计算，加固不牢造成涨模、垮塌。

在钢筋施工：钢筋表面锈蚀严重、锈斑未除净、钢筋面层被油脂、沥青、泥块等污染使钢筋与混凝土握裹不紧，钢筋与混凝土共同作用力下降。严重的会造成沿钢筋串水。钢筋保护层厚度不足，钢筋过密，间距不符合规范要求，造成混凝土收缩开裂。保护层厚度不足，钢筋与模板紧贴。

在混凝土浇筑施工中：冬季施工入模温度未控制好；厚大体积混凝土未按规定采取措施；在浇筑过程中，布料顺序不对，人为形成施工缝；厚大体积混凝土分层浇筑以及留置施工缝位置，施工缝停止时间过长，新老混凝土施工缝未处理、新老混凝土未融合；振捣机械不配套，振捣方法、振捣时间及振动棒插点掌握不准；造成混凝土离析、过振、漏振；二次抹壓的时间过早或过晚。混凝土强度不足就开始上层施工。冬季及高温季节、雨季施工未采取覆盖、保水、保护等措施。

部分桩基础底板在浇筑垫层或底板混凝土时，土层中的渗流、管涌、承压水大量存在，浇筑的混凝土不能及时终凝，水泥浆大量流失，造成混凝土松散，局部没有强度。

在混凝土养护中：养护不到位，造成表面水分散失过重，形成混凝土收缩开裂。冬季施工和夏季高温施工，养护未采取规定措施，未采用规定的覆盖和较为纯净的水质进行养护。养护未进行内外温差记录。

在拆模施工中：未按照施工组织要求拆模，拆模试块强度未经实验室试压，达到设计要求过早拆模。拆模顺序错误。过早拆模改变了混凝土内应力，混凝土未到达工作强度，不足以承载施工荷载及自重，造成混凝土开裂，形成裂缝。拆模时撞击混凝土面形成混凝土损坏、脱落及对拉螺栓处理不当。

后浇带、预埋管道、口部、橡胶止水带、沉降缝、施工洞等关键部位未按照设计要求的时间进行养护，浇筑时模板加固不牢、垃圾不清理，浮浆未凿除、未按照规定使用微膨胀补偿混凝土、振捣不密实、使用加止水环的套管。

施工遗漏，在主体混凝土上切割、剔凿后开洞口、钻孔等形成无法堵漏的隐患。

上述施工过程都会造成混凝土离析、和易性变差，混凝土内部空洞、混凝土内应力凝聚、孔隙率大、保护层小、露筋、混凝土松散不密实、跑浆漏浆严重、表面开裂，内部贯通裂缝等缺陷。

4.地质灾害、环境及沉降不均、运行引起的结构变形

环境水中的PH值对混凝土的性能产生较大影响，能改变混凝土性能，破坏混凝土对钢筋的保护，使钢筋产生锈蚀。地下水中的酸碱度、PH值、水中氯、硫、其他金属等离子含量、水温环境、冻融循环等对混凝土渗漏也产生较大影响。

工程在使用运行过程中，因地质灾害发生或因地基发生变化造成结构沉降不均，使用不当等情况都能造成结构受外力变形，造成混凝土应力改变，产生裂缝从而引起渗漏。

五、简述人防及地下工程渗漏防治措施及方法

地下工程的防水设防都采用两种或两种以上的防水措施进行设防。工程设计中无论采用粉剂、水性涂料、涂膜涂料、卷材等防水措施进行防水，其中最重要的还是主体结构的混凝土自防水最关键。结构主体的混凝土自防水效果真正达到设计要求的抗渗强度，几乎可以不采用其他防水措施，防水效果已经很好。

因此地下工程的渗漏预防和治理就要从设计、施工、养护、运行维护各方面加以控制。尤其是从混凝土材料的配合比设计、混凝土制备过程、成型后养护、加载、混凝土工作后的保养等方面进行控制和管理，减少不利因素对混凝土的影响。

1.勘察、设计预防

地质勘察资料确保详细、准确，结构设计选型合理，设计详细严谨、计算正确，工程做法科学详细。设计文件中工程做法、执行标准、关键参数详尽细致。

2.施工过程控制预防

根据工程实际情况，施工环境、经济条件、技术水平编制切实可行的施工组织设计，计算参数，在总结以往的经验基础上制定施工工艺和质量控制方法。在施工中严格落实责任制，制定详细的质量控制和质量检查方案。在施工管理上杜绝质量问题和质量事故。

在主体结构混凝土施工中，严格控制混凝土从投料生产、搅拌、出料、运输、入模、振捣、成型每道工序都有严格的工艺参数控制。在养护、拆模、混凝土工作加载中严格按照施工组织设计进行施工。

混凝土是脆性物质，其抗压性能良好，抗拉、抗扭性能较差，因此混凝土工作后，严禁外荷载对混凝土进行撞击、磕碰，严禁环境温度长时间超过设计工作温度，同时环境水、气体、土壤中的酸性离子也不能长时间对混凝土进行侵蚀。这些撞击、侵蚀会造成混凝土开裂以及影响混凝土的使用寿命。

实践证明，混凝土大部分质量缺陷是在施工过程中产生的，占到混凝土缺陷渗漏原因的90%以上，而科学规范的施工、严格的检查、认真的管理又可以消除绝大部分的混凝土缺陷，因此施工过程预防混凝土缺陷是混凝土渗漏预防的关键和主要阶段。

3.简述混凝土裂缝渗漏的治理

裂缝及孔洞治理主要有修补（凿除后灌浆、环氧树脂注浆）、返工重做、外加防水层等几种方法。

混凝土裂缝一部分在混凝土浅表，裂缝细微，这些裂缝不易被发现，初期看不出渗水及裂缝扩大现象。有些裂缝随混凝土龄期增长，可以自行弥合，对混凝土内部不造成危害，被我们称为无害裂缝。一部分裂缝较深、较宽，深入混凝土内部或在混凝土表面纵横相贯通，较大的裂缝直接对混凝土造成渗水危害，使环境水侵入裂缝，引起混凝土的碳化、碱骨料反应、锈蚀钢筋、冻融等影响加深混凝土的内部结构的破坏。一部分裂缝初期较小较浅，但是随混凝土龄期增长，裂缝经过慢长的碱骨料反应、碳化、徐变等一系列变化情况下，裂缝向较深的、较大转化，形成纵横贯通裂缝，被我们称为有害裂缝。有些裂缝被认为是无害裂缝，裂缝较浅也不贯通，在初期不渗水，不被注意引起的。但是这部分裂缝经过混凝土徐变、碱骨料反应、碳化会成为有害裂缝。

例如调查某些项目，在主体防水施工之前或竣工一段时间，看不出混凝土表面细微的裂缝，或者即使发现有细微裂缝，也没有渗水现象，但过一定时间，虽然结构外侧已经进行防水施工，仍然有水开始从裂缝中渗出，而且裂缝的宽度还在不断的拓宽、加长。

下面简述几种方法：

修补：主要是对孔洞、裂缝较大部位的混凝土凿除，采用比原有混凝土高一个标号的减石子混凝土或高标号砂浆灌注修补部位，加以养护，使混凝土的密实度符合要求。

环氧树脂注浆法：也属于修补范围，需要查明裂纹走向、深度、渗水严重程度、混凝土的标号、混凝土环境要求，然后才能制定注浆方案。制定方案以及注浆施工时不得破坏受力钢筋，压力注浆及拆除注浆嘴都不得对混凝土造成新的破坏。

外加防水层：对于无害裂缝、浅表裂缝、渗水湿迹不严重的可以采用增加涂膜防水层或水泥砂浆防水层以达到防水效果。

渗水严重、孔洞较大难于治理或即便治理以后隐患较大的，局部混凝土必须返工重做。

参考文献：

[1]王顶堂.大体积混凝土早期裂缝控制及其技术应用研究[D].合肥工业大学 2009

[2]富文权，韩素芳编著.混凝土工程裂缝分析与控制[M].中国铁道出版社， 2002

[3]王文斌，张德思.地下工程混凝土裂缝产生的原因及预防措施[J].西部探矿工程. 2005（07）