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关于地下室防水设计的讨论
发布时间:2014-08-09
1 关于柔性防水层的设计问题李书山等从工程实际出发,指出地下室底板迎水面柔性防水层的种种弊端,主要是“柔性防水层与需防水的结构主体实际上是不密贴,防水层与结构底板之间容易产生剥离脱落”,“柔性防水层只要一处有缺陷而漏水时,则整个隙缝将会充满水,柔性防水层失去其意义”。因此,他们建议改为背水面刚韧性防水,即在底板面上用聚合物水泥砂浆或渗透结晶刚性防水材料等作内防水层。而王天网认为“地下室内防水,无论选用卷材还是涂料都和基层难以达到牢固粘结。一旦混凝土渗水,会把内防水层破坏,劳民伤财”。牛光全认为“从原则上否定外防水是不恰当的,外防水将水拒之地下结构物之外,是真正的防水层,实为上策;一旦地下水侵入地下结构,内防水层就难以长期抵抗水压,难免渗漏之虞,应该视内防水为不得已而为之的下策”。
笔者同意王天、牛光全之观点,在迎水面作防水层是阻挡水侵入混凝土结构的附加措施,从理论上讲得通。在背水面作防水层,如何防止地下水侵蚀混凝土,这一内防水层能否抵挡水压产生的渗漏,令人存在疑虑。作为规范不能把外防水改为内防水,这是原则问题。
业内人士普遍反映,近年地下结构长大化,地基复杂,且受施工气候和工期影响,搞好外防水、使其“天衣无缝”确实困难。以笔者指导施工的地下室为例:武汉国际会展中心地下二层,平面尺寸161 m×153 m,用SBS卷材作外防水层,正值雨季施工,由于工期紧,雨停稍干后就铺卷材,施工时也没有涂刷潮湿界面隔离剂,这层外防水整体质量就难以保证。该工程采用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土浇筑。竣工五年无渗漏,业主认为,防水全靠混凝土。
笔者遇到许多地下室为桩板结构,桩头几百个至几千个,底板与桩头的柔性防水层如何联成一体,施工单位十分头痛,质量也难以保证。难怪李书山等提出内防水的工法。笔者不是反对外防水做法,在实际工程中,确实存在设计与施工、防水施工与工期等矛盾的现象,外防水如同虚设,这些问题亟待解决。
2 结构自防水是否可靠
王天认为,钢筋混凝土自防水在南方成功事例多,而在北方成功者鲜见。因为“混凝土密实是阻止渗水的关键,然而高的密实度又很难达到”,“既然自防水难以实现,外加柔性防水层对混凝土结构进行保护就成了必需”。我认为这一观点颇有偏误。从1990年起,我国大力发展泵送(商品混凝土,在混凝土中加入减水剂后,水胶比从以往0.5以上降至0.35~0.50,而混凝土的坍落度从60~80 mm提高到160~180 mm,混凝土具有良好的流动度,只要稍为震捣,混凝土变得很密实,极少出现蜂窝现象。大量工程实践表明,这种泵送混凝土不但强度高,而且抗渗标号大于S15,渗透系数远小于(5~8)×10-10 cm/s。根据我国现有混凝土技术,使混凝土高度密实已不成问题。由于混凝土存在收缩开裂的弱点,可能成为渗水通道,我国在设计上采用每30~40 m设一道后浇带,等混凝土收缩40~50 d后再用膨胀混凝土回填,这是解决结构收缩裂缝的有效措施。近10多年来,许多地下工程采用补偿收缩混凝土和纤维混凝土作地下室的结构自防水材料,进一步提高了地下结构的抗裂防渗功能。据2003年统计,全国膨胀剂用量约80万t,以平均40 kg/m3计,折合防水混凝土达2000万m3。目前我国混凝土外加剂和高性能混凝土技术已普及,混凝土质量已大大提高,这是地下结构自防水的保证。另外,王天提出的钢筋混凝土自防水施工中存在的一些不利因素,其实在柔性防水层施工中也存在,这只能靠工程质量“终身制”去解决。
3 外防水层设计是否应“一刀切”
GB 50108—2001《地下工程防水技术规范》实施后,北方许多设计院不管地下室大小,一律要设外防水层,因为要执行规范。而在南方许多地下室设计中,尤其底板为桩板结构,或反梁底板,或1~2 m厚的大底板,多采用混凝土结构自防水而取消外防水。这就存在是否“一刀切”问题,它的依据是什么?
笔者认为GB 50108—2001《地下工程防水技术规范》要遵守,它是成功经验的总结,但是,也要根据地下室的结构和水文地质条件进行切实可行的防水设计。对于地下有侵蚀水的地下室,一般要设外防水层。《地下工程防水技术规范》总则中提出:“地下工程的防水,应采用经过试验、检测和鉴定并经实践检验质量是可靠的新材料,行之有效的新技术、新工艺”,这说明如有成熟的工法可突破《地下工程防水技术规范》。地下室底板结构形式多种,施丁比较复杂,雨季和寒冬都影响外防水作业,因此很难做到“天衣无缝”。底板混凝土能否做到不裂不渗,不做外防水呢?本院提出的《UEA补偿收缩混凝土防水工法》(YJGF 22-92)是经建设部批准的国家级工法,经15年数千个地下室防水的考验,证明它是科学、有效的。在《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119—2003)中,第8、4、6条文说明指出:“由于地下室的水工构筑物长期处于潮湿状态,温差变化不大,最宜用补偿收缩混凝土作结构自防水,大量工程实践表明,与桩基结合的底板和大体积混凝土底板,用补偿收缩混凝土可不做外防水,但边墙宜做附加防水层。”经现场测试,补偿收缩混凝土保持0~100膨胀微应变,也即整个底板处于微压应力状态,板不会出现贯穿裂缝,不裂就不渗:但是,地下室边墙就不同,边墙混凝土浇筑比较困难,两侧有模板,人看不见,拆模板后,又长又薄的墙体养护困难,受到天气影响大,容易出现竖向的裂缝。因此要在墙体的迎水面作柔性防水层,有些地下广场和地下停车库有顶板时也要作防水层,然后覆土1 m以上作保温层。这里以本院承担的几个大型工程为例作说明:
(1)迎澳门回归的珠海拱北口岸广场,地下三层,平面尺寸248 m×190 m,土质不好,地基打下6 000余根抗浮桩,原设计底板做外防水。由于雨水频繁,底板与众多桩头难以做好外防水,而工期只有一年半,建设方要求取消外防水,请本院提供技术服务。本院提供的技术方案是:整个地下广场采用UEA补偿收缩混凝土浇筑,以膨胀加强取消后浇带,实行无缝施工,底板取消外防水,边墙迎水面用聚合物水泥防水涂料作外防水,顶板用防水卷材作外防水。工程1999年竣工至今,防水效果良好。
(2)福州长乐国际机场航站楼地下室,平面尺寸384 m×48 m,地基打入3 000余根灌注桩。采用了UEA混凝土做底板结构自防水,不做外防水,边墙迎水面做一道外防水。1997年完工至今,无渗水现象。
(3)上海市贸商城地下室二层,平面尺寸240 m×110 m,底板厚1~3 m,混凝土设计标号C40、S8,采用UEA混凝土作结构自防水,底板不做外防水,边墙做一道防水卷材,1995年完工至今地下室未发现裂缝及渗漏问题。
(4)深圳华润中心地下室,中区地下二层,平面尺寸19.6 m×121 m,北区地下三层,平面尺寸108 m×84 m,底板为梁板筏基,部分为桩基,采用ZY补偿收缩混凝土做结构自防水和无缝施工,底板无外防水,边墙做一道防水卷材,2003年完工至今无渗漏。
类似工程实例很多,不一一列举。工程实践表明,采用补偿收缩混凝土做底板的结构自防水是可靠的,可取消外防水,尤其对于桩板或厚板结构的底板,具有现实意义。但边墙和露天顶板要做外防水,这种刚柔结合的防水技术已越来越多地被采纳,正如牛亚辉所说,目前地下工程中90%以上的混凝土采用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土。但是也有些工程存在渗漏现象,这是事实。据我们考察,渗水大多在边墙的施工缝、螺栓穿孔和竖向表层微裂缝,这些问题与膨胀剂质量和掺量不足,以及施工养护不周有关。可用内防水局部处理。
我们认为,地下室能否长久防水,关键在于结构自防水,附加外防水是重要的保护措施,但不宜“一刀切”。应根据地下室结构特点、水文地质和施工条件等,来选择业已成熟的防水设计方案,达到施工方便、为业主省钱和长久防水的目的。
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