地下室防水板开裂原因分析及防治措施研究

郭智野

（福建省二建建设集团有限公司，福建 福州 350001）

0 引言

近年来，随着城市人口的急剧增加，城市建设用地日益紧张。为了满足人们的居住需求，实现对空间的有效利用，城市建筑逐步向地下发展，地下空间工程应运而生。目前，地下空间工程常用的基础形式为独立基础或桩基承台+防水板，具有施工简便、受力明确、节省成本等优点[1]。但由于地下室施工环境复杂，影响因素较多，极易产生防水板开裂渗漏等问题，严重影响结构的使用安全，造成结构使用年限缩短。为此，本文依托实际工程案例，系统分析了地下室防水板开裂的原因，并提出科学有效的措施。

1 工程概况

某建筑工程项目，主要包括2 栋高层公寓楼及周边商业裙房，其中公寓楼地上29 层，地下1 层，结构形式为框-剪结构；商业裙房地上2 层，地下1 层；裙房及地下室均为框架结构，柱网布置尺寸为9.2m×8.4m；地下室层高4m，主要用作车库和设备用房，纯地下覆土深度1.2m；整体呈L 形布置，长边长度为198.6m。抗浮设计水头高3.5m，抗浮设计时未设置锚杆，未考虑地下水影响，并且未设置防水板反弯钢筋。基础形式为：管桩+承台+防水板，混凝土强度为C30，承台、防水板厚度分别为800mm 和300mm。防水板配筋采用规格为Ф 12@200，双层双向布置，局部位置增加规格为Ф14@400分布筋。

2 地下室防水板开裂现象及其原因分析

2.1 地下室防水板开裂现象

该建筑工程主体施工完成3 个月后，对主体结构质量状况实施常规检查，结果显示：

（1）地下室防水板存在较多裂缝，初步判断裂缝主要为混凝土收缩裂缝，并利用环氧树脂胶实施修复处理，通过2个月的跟踪监测，防水板质量正常；

（2）地下室与商业裙房连接部位，连续2 跨底板与框柱结合处存在起拱、开裂问题，并出现严重渗水现象；

（3）柱脚部位防水板产生裂缝，裂缝主要集中于防水板表面层，并且以框柱为圆心，周边1.0m区域内面层与防水板分离，内部形成深度约50cm 脱空，脱空内部存在渗漏水现象，裂缝位置未出现露筋状况。

2.2 地下室防水板开裂渗漏机理

按照结构力学分析理论，可将防水板看作四角支承于框柱承台之上的结构，在地下水浮力作用下，两端支撑部位及跨中位置弯矩最大[2]。当地下水浮力过大及板体抗弯钢筋数量不足时，防水板产生裂缝，并造成水体进入。并且，因防水板存在钢筋拉结作用，在框柱支承处以柱脚为支点，产生拱形变形。当板体变形达到一定程度后，面层与防水板产生分离，形成脱空现象，并在柱脚位置与刚度较大的框柱产生裂缝，造成地下水沿裂隙渗入地下室，形成渗水现象。

2.3 地下室防水板开裂原因分析

建筑工程建设中，引起地下室防水板开裂的因素较多，如设计不合理、施工不规范、混凝土养护不当等。结合该项目具体状况，主要从设计、施工两方面进行分析。

2.3.1 设计因素

地质勘察结果显示，该项目防水板设计需采取必要的抗浮措施，经初步分析判断，地下室重力作用（包含顶板填土重量）与抗浮设计对应的地下水浮力大致相同。因此，实际设计时忽略了抗浮、降水等措施[3]。采用BIM 软件构建抗浮设计下的防水板配筋模型，能够看出防水板局部抗弯钢筋数量不足。因此，经综合分析后可知，在地下水压力影响下，抗弯钢筋布置数量不足容易造成防水板产生裂缝。

2.3.2 施工因素

地下室回填土应分层回填并压实，分层厚度不得超过250mm，压实系数不得低于0.94。地下室主体结构及外墙防水层施工完毕后，应及时采用性能优良的回填材料实施回填，并进行夯实。但实际施工时，普遍存在填料不合格、分层厚度过大、夯实遍数不足等情况，填料压实度不合格引发渗水严重等问题[4]。

按照设计文件要求，地下室防水板位于粉质黏土地层，渗透性较低。但此地层下部为细砂层，渗透性较高，遇突发强降雨极易形成水盆效应，造成防水板产生上浮或开裂问题。由此可见，从施工方面进行分析，由于强降雨时未采取防排水措施，极易导致防水板上浮和开裂问题。

3 地下室防水板开裂的处置措施

3.1 现场应急处理

发现防水板渗漏后，立即组织各部门研究处理方法，并采取如下应急处治措施：

（1）降水减压，有效降低板底压力，防止形成更加严重的破坏；

（2）铺设反滤层，阻止内部小粒径物质被带出；

（3）对渗水实施引流，集中排入集水坑，并采用排水设备统一排至外部，同时在回填部位增设截水沟，避免地表水渗透；

（4）委托具有专业资质的检测机构实施检测评估，从而制定科学有效的修复处理措施。

3.2 防水板加固修复

3.2.1 开裂和脱空处治

对裂缝和起拱脱空情况进行检测，根据具体情况采取针对性处理措施[5]：

（1）当缝宽不超过0.2mm 时，利用封口胶直接进行封堵；

（2）缝宽为0.2～0.5mm时，直接向缝内注射改性环氧树脂进行封堵；

（3）缝宽大于0.5mm 时，先采用专业工具沿裂缝切割成“Ⅴ”型，然后通过压力注浆方式灌注改性环氧树脂；

（4）防水板起拱部位，先设置泄水孔降低板底压力，然后通过压力注浆方式将起拱部位板底灌注密实，并凿除柱脚部位脱空混凝土，采用强度等级为C35 的自密实混凝土浇筑平整，结合部位布置规格为Ф10@150钢筋网片。

3.2.2 防水板破损位置处治

采用专用工具破除破碎部位混凝土，并采用强度为C35的自密实混凝土浇筑平整。

3.3 局部提高抗浮能力

根据“抗”和“疏”的抗浮原理，设计如下加固方案：在防水板、集水坑内部设置孔径为100mm的泄水孔，并利用板底盲沟将水体集中引流至集水坑及时排出，达到降低水压、抵抗上浮的目的。此外，应强化运维管理，保证排水设备正常运行。集水坑、防水板泄水孔做法如下图1、图2所示。

图1 集水坑开孔做法

图2 防水板泄水孔做法

3.4 地下室周边回填土处理

根据现场实际情况，对地下室周边填土进行重新开挖、回填，选用抗渗性能优良的填料，并实施分层夯填，保证压实系数不小于0.94，回填时在深度0.5m、1.5m、2.0m 位置分别铺设一层厚度为1.0mm 的HDPE防渗膜。

4 地下室防水板开裂的预防措施

4.1 综合确定抗浮水位取值

根据《建筑工程抗浮技术标准》（JGJ 476-2019）中对抗浮水位取值的相关规定，具体取值应根据地质、地下水位及地表水下渗情况等各方面因素综合确定。并充分考虑设计使用年限的影响，针对达不到抗浮设计标准的地质勘察报告，应进行补充，必要时应实施专项勘测。

借鉴以往工程实例，并结合相关工程实践经验，针对建设规模比较大的地下室工程，在进行抗浮设计时，若施工区域内高程变化较大，应采取分块设计，不同区域采取不同的抗浮水位；同时，针对降雨充沛区域，应综合考虑水盆效应对抗浮水位的影响。此外，抗浮设防水位主要是在特定状况下预测得出的估计值，为确保预测的准确性、有效性，应对设计及施工阶段风险进行提示。

4.2 合理开展抗浮设计

（1）合理选取指标参数。各种标准针对地下水浮力、抗浮力等相关指标参数取值标准存在显著差异。具体设计时，应根据现场实际条件、结构特征等各因素进行全面考量，科学确定土层折减系数、地下水浮力及抗浮力分项系数等相关指标参数。

（2）重视整体抗浮设计，加强局部验算。针对纯地下室及商业裙房等层数较少的局部位置，应采取分区域验算方式对其抗浮性能实施评估，避免产生局部破坏。此外，还应充分考虑暴雨等极端天气条件，严密监视施工阶段建筑抗浮状况，并建立完善的排水系统，及时泄水减压。

（3）科学确定抗浮方案。按照《建筑工程抗浮技术标准》（JGJ476-2019）中相关规定，防水板抗浮设计方法主要包括“抗”、“疏”两种形式。其中“抗”主要通过增大结构重力荷载达到抗浮的目的，具体包括设置抗拔桩、锚杆等。“疏”主要通过泄水降压，降低板底水压力，实现抗浮目的，具体包括设置盲沟、泄水孔、隔离设施等。实际设计时，应结合建筑结构功能、地质条件、水文条件等各方面因素，并综合考虑经济性、安全性、可行性等相关指标，科学选择抗浮方案。

4.3 严格控制施工过程

建筑工程施工过程中，施工方应严格按照要求组织施工，并根据设计给出的降水要求、后浇带闭合时间及具体做法等开展施工作业，防止降水停止过早或后浇带浇筑过早，导致结构出现上浮。

地下室填料及施工工艺应符合设计要求。填料选用黏性土、泡沫混凝土、灰土等渗透性较差的材料，严禁采用砂石料。针对泡沫混凝土等新材料、新工艺，应全面考虑对抗浮的影响。此外，抗浮装置施工完成后应报请相关部门进行验收，验收通过后，方能进行隐蔽施工。

4.4 注重工程建设质量

建设方作为建筑工程的总组织者，对工程建设质量负有直接责任，工程建设中应注重结构抗浮设计问题，合理增大抗浮设计冗余度，确保恶劣天气及施工不规范情况下，结构抗浮性能满足要求。

针对抗浮设计要求较高的建筑工程项目，项目建设前，建设方应组织相关部门及专家实施论证，严格按照地勘报告相关数据、设计方抗浮设计方案、专家论证意见等，对工程建设成本、风险实施综合评估，保证项目建设的质量。

5 结束语

综上所述，本文结合某建筑工程实际情况，从设计、施工两方面系统探究了地下室防水板开裂成因及防治措施，具体结论如下：

（1）由于原设计方案未考虑抗浮和排水的影响，造成防水板因抗弯钢筋数量不足产生裂缝；

（2）实际施工时，地下室周边填料选用、填筑方法不符合设计要求，造成填土层压实系数、渗透系数达不到标准要求，造成外部水体渗入，形成水盆效应，导致防水板产生上浮或开裂问题；

（3）根据防水板开裂实际情况，应加强现场应急处治，科学做好防水板修复处理，提升局部抗浮性能，并严格控制地下室周边回填质量，有效提升抗浮效果；

（4）为有效提升工程建设质量，避免结构产生上浮开裂，应根据相关标准要求及工程实际情况，科学确定抗浮水位取值，强化结构抗浮设计，严格规范施工过程，全面提升工程建设质量。