地下工程防水与结构同寿命技术研究

王彩霞

（山西三建集团有限公司，山西 长治 046000）

0 引言

防水是建筑工程中的一项重要工艺，是为防止建筑结构局部出现渗漏，从材料、构造等方面采取的技术措施，多见于屋面、地下室等部位。地下工程因位置、用途的特殊性，更容易受到地下水的影响，且防水层破损老化后难以从迎水面维修，因此防水一直是一个重点和难题[1]。2022 年10 月，我国住房与城乡建设部发布了《建筑与市政工程防水通用规范》（GB 55030—2022），自2023 年4 月1 日正式实施。该规范明确提出，地下工程防水设计工作年限，不应低于工程结构设计工作年限，即防水与结构同寿命，这对防水作业提出了更高要求。本文结合实践，探讨了地下工程防水与结构同寿命的技术方法。

1 防水层的防水性能和耐久性

防水工程就是根据建筑结构的特点，选择合适的、优质的防水材料，在合理的设计方案指导下，经规范施工产生可靠的防水效果。

1.1 防水性能

防水层的防水性能，是多个防水机制共同构成的，例如卷材接缝、收头密封、材料适用等。防水性能有以下3 个方面的要求：①卷材搭接缝对防水层的性能影响明显，要求搭接缝的防水性能超过卷材本身，才能形成可靠的防水层。②收头密封是保证防水区域不进水的措施，多见于底板、顶板、侧墙等部位不同防水材料的交界处。③防水材料的适用性也是一个重点，即便是相同的材料，在不同部位使用也会产生不同的防水效果。以PVC 卷材为例，用于屋面防水非常可靠，用在地下室防水则容易出现窜水问题。

1.2 耐久性

防水层的耐久性，指的是在特定环境下的服役性能。防水材料作为有机材料的一种，会随着年限增加而发生老化，不同环境下的老化速度有一定差异。欧洲对防水层的耐久年限进行认证时，以老化试验为依据，25年是基础限值，30 年、35 年等更长的耐久年限报告，是对25 年的工程进行取样试验，获得5 年耐久年限进阶。我国在防水层的耐久性上要想与结构同寿命，其理论及实践方面尚无相关的依据和支撑。

2 刚性防水与柔性防水的区别

防水工程中，刚性防水与柔性防水是两种常用的形式，这两者在设计、施工上存在差异，且防水材料各具优势。

2.1 刚性防水

刚性防水主要依靠结构自身的密实性，或使用刚性材料作为防水层，例如细石混凝土防水层、防水砂浆类防水层、薄层无机刚性防水层等。刚性防水材料，按照胶凝材料的不同主要分为两类：一类是以硅酸盐水泥为基料，加入有机或无机外加剂配制而成；另一类是以膨胀水泥为基料，加入外加剂配制而成。结合工程实践，刚性防水材料的优点包括：①具有较高的压缩强度、拉伸强度和抗渗能力，除了防水外，还能作为承重、围护结构使用。②可根据工程构造部位和特点，采用不同的施工做法。③相较于柔性防水，刚性防水的造价低、施工简单、方便后期维护。缺点则是没有伸缩性，因不均匀沉降造成结构变形后，容易出现裂缝和渗漏情况。

2.2 柔性防水

柔性防水是使用卷材、涂膜、沥青、油毡等有机材料构成的防水层，直接粘贴在结构物表面产生防水效果。以聚乙烯丙纶复合防水卷材为例，是目前使用最广泛的柔性防水材料，采用规范热融直压复合工艺一次成型，能与建筑结构的基层实现良好结合[2]。从大量工程实践来看，柔性防水材料的优点包括：①拉伸强度高、延伸率大、质量轻，方便现场施工作业；②具有一定的韧性，可适应微小的结构变形和胀缩。缺点则是：①耐穿刺性、耐老化性较差，因此使用年限短；②工艺技术要求严格，相较于刚性防水的造价高、后期维护工作量大。

3 实现地下工程防水与结构同寿命的技术方法

在地下工程中，防水与结构同寿命对施工技术提出更高要求，要想实现这一目标，应该从结构自防水、防水排水、维护保养3 个方面入手。

3.1 结构自防水体系

结构自防水，是不依赖于防水层，而是使用高抗渗性能的混凝土及节点防水措施。一个科学完善的结构自防水体系，应满足以下4 点要求：①混凝土的抗渗性能符合设计和规范要求，且具有良好的抗开裂能力、微小裂缝自愈能力。②采用合理的施工技术手段，提高结构的抗变形刚度，避免沉降差、温差等因素造成结构裂缝。③在穿墙管、变形缝等关键节点，采用柔性密封防水措施。④针对渗漏部位，采用化学灌浆法进行修补加固[3]。

3.1.1 混凝土结构防水

（1）抗渗。混凝土结构的抗渗性能，与混凝土的抗渗性、厚度有关，提高混凝土的抗渗性或增加其厚度，均能提升整体结构的抗渗性能。首先，在混凝土的抗渗性方面，目前C25 普通混凝土的抗渗等级达到P6 以上，且随着混凝土强度提高，其抗渗等级也在提高。因此，C35 级以上的混凝土，除了特殊工程以外，可不进行抗渗试验。其次，在混凝土的厚度方面，根据相关规定，厚度≥150mm 就满足相应等级的抗渗要求，因此在不考虑其他因素下，规定混凝土厚度≥200mm 即可。

（2）抗裂。混凝土结构的抗裂性能，是防水工程的一个重要指标，与结构设计、混凝土材料抗裂等有关。首先，在结构设计方面。对混凝土结构进行受力分析和刚度计算，不开裂或裂缝小于规定值即可。目前设计规范要求：自防水混凝土构件的横向弯曲表面裂缝宽度≤0.2mm，地下工程的底板、顶板等部位裂缝宽度≤0.15mm。其次，在混凝土材料抗裂方面。混凝土浇筑完成后，裂缝通常出现在强度增加早期，因此控制早期收缩裂缝才能提高抗裂性能。依据《混凝土质量控制标准》（GB 50164—2011），地下工程结构的混凝土，早期抗渗等级应达到L-Ⅳ级，即总开裂面积在100～400mm2/m2。最后，合理布设钢筋密度，相邻间距≤200mm，做好混凝土的养护工作，保湿养护时间≥7d，也能有效避免或减少裂缝产生，从而提高混凝土结构的抗裂性能[4]。

（3）微小裂缝自愈。自愈混凝土是在拌制过程中，掺入水泥基渗透结晶材料，该材料具有一定活性。当混凝土结构出现微小裂缝而渗水，结晶材料和水结合发生化学反应，对裂缝进行堵塞填充，避免裂缝进一步扩展。其中的活性成分作为催化剂，可以重复使用，为混凝土提供长期自我修复的功能。

3.1.2 关键节点防水

（1）混凝土接缝部位。混凝土结构施工中，为了减少结构裂缝产生，会设置施工缝、变形缝、后浇带等，需对这些节点进行防水处理。其中，变形缝最容易渗漏，是防水处理的难点。目前常用的技术措施，是在断面内埋设橡胶止水带，在迎水面使用外贴止水带。但是，随着使用时间延长，止水带会发生老化，而且无法更换。目前来看，高质量止水带的使用年限能达到20 年，但距离50 年甚至更长的年限还有较大差距。为了解决这一问题，可采用后浇带、诱导缝代替变形缝，虽然这些结构也可能发生渗漏，但能采取有效的修复措施，例如注浆止水、帷幕止水等。

（2）埋设件和洞口。在一些非贯穿性的节点如埋设件，渗漏发生风险较小，而且处理起来简单，能获得良好的防水止水效果[5]。以采光井为代表的洞口，以及管道与结构间隙处，目前防水技术方案成熟，且后续修复较为简单，能做到防水和结构同寿命的目标。

3.1.3 渗漏处理

渗漏作为地下工程严重的病害之一，事前质量控制尤为重要，即在竣工后开展渗水试验，以确保满足规范和验收要求。工程投入使用后，如果出现局部渗漏的现象，属于质量缺陷，应该制定合理可行的处理方案和措施。

3.2 防水排水方案

防水排水方案，是地下工程防水的辅助性技术措施，包括外设防水层、结构外排水、结构内排水等形式。

3.2.1 防水层

工程建设完成后，基础在压缩固结的过程中，会出现较小的变形、沉降等情况，混凝土结构也会出现收缩。在此背景下，工程结构发生渗漏的概率较高，防水层就发挥出重要作用。以沥青类卷材为例，随着使用年限延长，沥青的防水性能逐渐减弱，卷材可能开裂但不会消失，因此仍具有一定防水作用。结合工程实践，地下工程在使用过程中，并不存在防水层全面失效、大面积渗水的情况。因此，外设防水层是一种必要的防水方案，在使用寿命内发挥出重要的防水作用；超过使用寿命后，仍会与混凝土共同起到一定防水功能。而且，外设防水层还能保护混凝土结构，增强其耐久性。

3.2.2 排水措施

结构外排水，是在地基下部或周边设置排水滤水系统，减小地下水对工程结构的影响[6]。结构内排水，则是排出渗入室内的水，不影响建筑正常使用。工程实践中，根据不同部位、不同使用要求，常用的排水措施有明沟、暗沟、隔墙、接水盒、排水板等，需定期监测水量变化，及时发现大量涌水的现象并堵漏处理。针对防水防潮要求高的工程，应在设计阶段设置排水系统。

3.3 维护保养措施

对地下工程进行维护保养，也是防水与结构同寿命的必要手段。以防水层、接缝处的防水材料为例，这些部位在后期无法更换，出现渗漏问题后，通常采用注浆法、涂刷结晶防水材料，既不会影响原来的工程结构，也不会造成环境污染问题。

4 工程实例分析

4.1 工程概况

某大型商业综合体项目，位于城市中心地带，包括地上建筑和地下工程两部分。因地下水丰富，为保证地下工程的安全性，设置临时地下连续墙，进行分仓施工，基础底板和地下室外墙设置贯穿后浇带，为防水作业带来不小挑战。

4.2 防水施工难点

结合本工程特点和勘察资料，总结防水施工难点包括：①地下水位高、水量丰富，而场地土质以粉土、粉质黏土为主，具有质软、含水率高的特点。②基础埋深大，承压水头压力大，基底标高最深处达到-21m。③分仓后浇带部位发生渗漏的风险高，防水施工难度大。④节点复杂、数量多，均是防水施工的薄弱点。

4.3 刚柔结合防水工艺

该地下工程的防水等级为Ⅱ级。为满足防水要求，采用刚柔结合防水工艺：①基础底板，在迎水面使用5mm厚的改性沥青防水卷材+1000mm 厚的P8 抗渗混凝土底板。②地下室外墙，在背水面使用1mm 厚的水泥基渗透结晶防水涂料+P8 抗渗混凝土外墙。③地下室顶板，在迎水面使用5mm 厚的改性沥青防水卷材+15mm厚的防水砂浆找平层+200mm 厚的P6 抗渗混凝土顶板。

4.4 关键节点的防水施工技术

以基础底板连续墙后浇带、地下室外墙与结构楼板交界处为例，关键节点的防水做法如下。

4.4.1 基础底板连续墙后浇带

该节点采用倒牛腿做法，使用刚性防水弥补柔性防水无法闭合的弊端。施工技术要点：①将倒牛腿处的地下连续墙保护层剔除，涂刷水泥基渗透结晶防水材料和防水砂浆，并设置膨胀止水条。②在地下连续墙施工改性沥青防水卷材，利用密封材料处理封头，促使柔性、刚性防水材料有机衔接。③在后浇带底部和两侧，涂刷水泥基渗透结晶防水材料，并设置钢板止水带。④浇筑C45、P8 补偿收缩混凝土，提高后浇带的密实度。

4.4.2 地下室外墙与结构楼板交界处

该节点钢筋密布，防水施工技术要点：①交界处涂刷水泥基渗透结晶防水材料，底板施工改性沥青防水卷材。②预埋钢筋处设置膨胀止水条，外墙施工缝设置钢板止水带。③在底板预埋注浆管，形成防水、堵漏结合的防水体系。

5 结语

综上所述，地下工程施工时，防水作业是一个重点和难点。要想满足防水与结构同寿命的要求，应根据工程实际情况合理设计防水方案，包括结构自防水体系、防水排水方案、维护保养措施等。希望为类似工程的施工提供参考，延长防水设计的工作年限，提高地下工程的耐久性。