探讨地下建筑防水设计及防水材料的合理选用

吕杰

（山西二建集团有限公司，山西 太原 030013）

0 引言

地下建筑防水有其自身的特殊性，不应照搬屋面的防水措施。在工程项目中如果防水工程做不好，不仅影响着工程施工质量，而且会增加工程造价。目前已交付的大部分地下工程均存在不同程度的质量问题，墙面、顶板等出现了漏水、渗水问题。设计人员要加强对防水设计节点的优化和防水材料的选择，才能有效提高地下建筑防水的可靠性和耐久性。

1 地下建筑防水的重要性

1.1 会对建筑的使用年限产生直接影响

地下室防水材料的选用不合理、现场施工的不规范及建筑的局部沉降引起的防水层失效问题，在很大程度都会缩短建筑的使用寿命，严重的还会发生安全事故。地下建筑有效的防水措施能够避免渗水问题的出现，确保建筑结构和构筑物不会受到水的侵蚀，并且使建筑内部空间的稳定性和可靠性得到保证，另外，通过防水材料的合理使用，能够避免浸水及渗透问题，延长建筑的使用寿命[1]。

1.2 影响使用者的生命安全和经济损失

地下室渗漏水会影响建筑的正常使用功能，并会导致地下房间内的空气湿度、温度、清洁度及保温性能变差，严重的会影响到使用者的身心健康，而且要常年采用机械通风和吸湿除湿设备，均会造成能耗的浪费和使用成本的增加。若地下室存有物资，则会使物资受潮乃至腐烂变质或失效，带来直接经济损失。地下室渗漏水会引起电化设备绝缘性能降低，从而威胁人身安全[2]。

2 地下建筑防水设计要点

地下室防水工程在设计中要遵循以防为主，以排为辅的设计原则，因地制宜选择具有先进的技术，并且要满足经济合理、防水可靠的设计要求。由于在地下建筑防水施工中工序操作较为复杂，因此在设计之前必须了解周围的水位和水质情况，制定出合理的防水技术方案，以便在设计中能够及时有效地针对土质中存在的各种问题来纠正，确保建筑的防水质量。本文针对地下建筑的3 个重点位置进行设计要点分析。

2.1 地下建筑顶板防水设计

地下建筑顶板防水设计的特点（与屋面防水比较）如下：①地下室防水与屋面防水有很多类似的地方，防水材料和各种构造层次都是差不多的，但也有其自身的特点。屋面的防水都是为结构顶板防水，防的都是雨水，水是从上往下而来的，而地下室的防水要考虑的是6 个面（顶板、底板、墙面），水的方向是来自各个方向，上下左右都有防水要求，这些不同导致了很多防水措施的不同。②屋面的防水都是做在顶板之上（迎水面）。地下建筑由于地下施工的原因，有些防水做法是做在结构板内侧，所以有了迎水面和背水面两种不同的做法。③屋面防水都是水平面的，而地下室防水有墙面防水的要求，当防水做到立面以后，由于重力方向的原因，层次的做法和要求也有了不同的要求。④屋面防水已经抛弃了刚性防水层，而地下室防水仍然保留了这种做法，比如最主要的结构自防水就是用防水混凝土，此外防水砂浆也是一种刚性防水做法。⑤施工的顺序不同，屋面防水要先做结构再防水，而地下室底板和墙面都有先做防水再做结构的做法[3]。

地下建筑顶板防水设计的主要目的是确保地面雨水或滞留水不会进入建筑内部，应该遵循以防为主，以排为辅的基本原则，因地制宜，设计先进，防水可靠，经济合理。结构自防水是以防为主抗渗漏的关键，以排为辅主要体现在地库顶板的构造排水措施上，实际工程中很多没有地下水的项目出现地下室漏水问题，主要原因是地下室顶板渗水引起的，设计上的常规做法是地库顶板做一道找坡层，及时把下渗水排到地下室区域之外，但实际情况是地下建筑的范围一般都比较大，通过材料找坡的做法来达到有效排水，材料的厚度会特别厚，实际操作和成本上都不太现实。需要根据项目的实际情况做出合理的设计，场地的狭窄的项目可以通过材料找坡把水排到建筑之外，再结合室外管网及时把水排走。场地高差比较大的项目可以通过结构找坡排水（缺点是对现场施工及设计要求比较高）。

其他大型项目可以通过划分排水区域，每个区域设计排水盲沟结合集水井实现防水效果，准确发现渗漏水点，做到及时处理。也可以多种方式相结合，统一考虑成本和排水效果。现在绝大部分建筑都有地面景观绿化，植被需要不断有水源供应，地下建筑种植顶板的防水设计成为设计的重点工作。地下建筑种植顶板防水构造包含钢筋混凝土自防水顶板、找平层、普通防水层、耐根穿刺防水层、隔离层、保护层、排（蓄）水层、过滤层、种植土以及植被层等。地下建筑种植顶板的防水等级一定是一级防水（两种防水组合），其中一种必须为耐根穿刺防水材料，种植顶板的常规做法厚度为≥250mm。耐根穿刺防水材料表面需要设置保护层，保护层与防水层之间由于需要避免发生化学作用需要设置隔离层。保护层的作用是防止工地上对防水材料上部的做法进行施工时，对耐根穿刺防水材料造成损坏。隔离层的作用：①防止防水卷材上部的保护层因为外界温度的变化产生裂缝，拉动防水卷材产生变形、开裂影响防水效果。②防止防水卷材因为材料成分的不同而产生化学作用，影响防水效果[4]。

2.2 地下建筑外墙防水设计

地下建筑外墙防水构造包含保护层（有保温要求可以采用保温层代替）、防水层、找平层（可根据基层的平整度及防水材料的特性取舍）、保护层、钢筋混凝土自防水外墙等。实际工程中钢筋混凝土外墙项目都取消了找平层，只有少数外墙是砖墙及采用砖胎膜项目必须做找平层。这就要求施工操作的过程及养护措施的选择中要考虑全面，达到主体墙面平整度要求，保证外墙和防水材料紧密贴合。砖胎膜的施工方法一般用于地下建筑集水坑、电梯基坑及主体基坑等需直立开挖的情况下、无法支模且外防水无法做到侧壁混凝土墙上，故采用这种特殊的施工方式。外墙外防水按防水层与外墙施工作业顺序分为外防外贴和外防内贴。外防外贴法是待结构外墙施工完成后，直接把卷材防水层贴在外墙上（即地下结构墙迎水面），最后作卷材防水层的保护层。外防内贴法是结构外墙施工前先砌保护墙，然后将卷材防水层贴在保护墙上，最后浇注外墙混凝土的方法。外防外贴法一般适用于基坑空间较大，有施工操作的空间；外防内贴法一般适用于受场地限制，基坑空间狭窄的工程[5]。

2.3 地下建筑底板防水设计

地下建筑底板防水设计需考虑地下水、毛细管水等的作用。具体防水构造包含素土夯实、垫层、找平层、防水层、隔离层、保护层、钢筋混凝土自防水底板等。底板的防水层上部一般都需要做保护层，只有采用预铺反粘法时可以不做保护层，现场实际施工过程中由于进度及工序原因取消防水层上部的保护层，而选用高分子自粘胶膜防水卷材直接做在基层上，不易形成串水通道，这种方法叫做预铺反粘法。在地下建筑工程中不可避免的要设置后浇带，为避免地下建筑在施工过程中持续降水，通常采用一种叫“超前止水”的非常规做法，就是在后浇带的位置先做变形缝实现止水效果，等主体结构变形完毕，再浇筑混凝土的方法。

3 地下建筑防水材料的合理选用

设计人员在选择防水材料时，要考虑以下3 个因素：①项目所在地的气候条件及水文地质情况，通过了解所在区域的温度及应用条件等因素，选择耐热度、柔性适宜的防水材料；②依据场地的水文地质情况选择耐紫外线、耐老化及耐腐蚀的防水材料；③结合地理条件的变化、结构特点及所在区域的温度差异等，选择适宜的防水材料。

3.1 防水卷材防水层

卷材类防水层常用于建筑周围本身具有地下水的情况，由于卷材类防水层的柔韧性比较好，所以也经常用于受侵蚀性介质作用场地和受震动作用有影响的场地。卷材防水层应铺设在混凝土结构的迎水面，这种操作方式可以保护主体建筑外墙、底板等直接与侵蚀性介质接触而不受腐蚀，而且能防止渗漏水侵入混凝土自防水结构内引起钢筋的锈蚀。卷材防水层需要平整的基层（找平层），找平层给防水卷材提供一个平整、密实、有强度、能粘结的构造基础，铺贴卷材的找平层应坚实，不得有突出的尖角和凹坑或表面起砂现象。卷材铺贴的交接处应交叉搭接并保证搭接宽度的相关要求。结构的阴阳角、雨水口及伸缩缝、施工缝、管道根部等薄弱部位需要增设附加防水层。卷材防水层主要包括高聚物改性沥青类和合成高分子类。高聚物改性沥青类防水卷材具有耐老化、耐侵蚀、不浸润等特性和良好的憎水性、弹塑性、耐候性和黏结性，适用于受侵蚀性介质或受振动作用、基层变形较小、迎水面设防的地下工程。实际工程中为了满足施工进度和防水效果采用自黏聚合物改性沥青防水卷材比较多，缺点是会增加成本。合成高分子类防水卷材具有抗拉强度高、延伸率大、弹性高、温度特性好、耐水性能优异等特性，适用于受侵蚀性介质或振动作用的基层变形量较大、迎水面设防的地下工程。三元乙丙橡胶防水卷材是比较常用的合成高分子类防水卷材，最大的性能优势是耐久性好，可以达到与主体结构相同的使用寿命。高分子自粘胶膜防水卷材由于自身的材料特性适用于预铺反粘法。常用的耐根穿刺类防水卷材以SBS 改性沥青耐根穿刺防水卷材居多，SBS 耐根穿刺防水卷材中，既要带有铜胎，又必须掺加阻根剂。当采用两种防水卷材复合防水时，两者的材料性能应具有相容性，并应紧密结合[6]。

3.2 水泥砂浆防水层

水泥砂浆防水层属于刚性防水，具有高强度、抗刺穿、湿粘性等特性。聚合物水泥防水砂浆是比较常用的防水砂浆，少数项目也采用掺外加剂的防水砂浆。适用于结构主体刚度较大，建筑物变形小且地下水位低，埋置深度不大，面积较小且防水要求不高的建筑工程。防水砂浆本身具有找平作用，在其上的做法如果对平整度有要求，也不需要再另行找平，可直接把防水砂浆作为找平层。常用的防水砂浆有有机硅防水砂浆、补偿收缩（掺膨胀剂）水泥砂浆、水泥防水剂防水砂浆、无机铝盐防水砂浆等。

3.3 涂料防水层

涂料类防水材料包括无机防水涂料和有机防水涂料两大类。通常地下建筑主体结构的迎水面采用有机防水涂料；地下建筑主体结构的背水面采用无机防水涂料。有机防水涂料可选用反应型（聚氨酯防水涂料）、水乳型（聚氯乙烯弹性防水涂料）及聚合物类水泥防水涂料，无机防水涂料施工现场比较常用的材料是水泥基渗透结晶防水涂料。冬季施工宜选用反应型涂料。聚合物水泥防水涂料应选用Ⅱ型产品。地下建筑处于有腐蚀性的环境中要用有机防水涂料，这种材料结合刚性保护层耐腐蚀比较好。有机防水涂料具有良好的延伸性及较大适应基层变形能力，适宜在迎水面设防。深埋、振动、变形较大的工程选用高弹性防水涂料，水乳型、聚合物水泥有机涂料可用于潮湿基层。涂料防水层施工时，经常在防水涂层中加设玻璃纤维布或聚酯纤维布等作为胎体增强材料，其主要目的是：细部节点用胎体增强材料适应变形能力，天沟、檐沟、檐口、泛水等节点部位，因为结构温度变形不同步，易产生变形和裂缝，造成渗漏。涂料防水层的最大特点在于他要依附于刚性基层上，通过黏结在刚性基层成膜，所以涂料防水层的前一层一定是水泥砂浆或细石混凝土之类的刚性层。水泥基渗透结晶防水涂料在实践工作中解决了大量建筑地下室渗漏水问题，主要原理是通过与地下建筑渗漏水发生反应而形成耐水的结晶体，使混凝土的密实度提高达到防水效果。不需要设置找平层和保护层也不需要考虑隔离层的设置。水泥基渗透结晶防水涂料不是独立的防水系统，他是通过渗透基层，使得其下的混凝土基层有了防水能力，这是选取防水材料的关键。

4 结语

综上所述，地下建筑防水设计是一项十分重要且复杂的工程，要求设计人员不仅要具备充足的理论知识，还得具备现场实践经验及对防水材料性能的充分理解。在地下建筑防水设计过程中，要结合项目实际情况，科学合理的分析，做到设计合理、现场材料合格、施工措施规范、保护到位，才能确保地下建筑的防水性能，保证建筑的正常使用寿命。