某地下商城滲漏案例分析與治理方案探討

杜瑞鋒，任尚萬，李仙蘭，代洪偉

(內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程與測繪學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070)

改革開放40多年來，我國城市建筑取得舉世矚目的成績，城市進程的步伐在逐漸加快。但由于我國人口規(guī)模的不斷擴大，給城市用地面積帶來了巨大壓力。在地上建筑建設(shè)有限的情況下，地下建筑工程為我國城市化建設(shè)提供了良好的出路。地下建筑工程可極大地拓寬了城市建設(shè)發(fā)展空間，既可滿足商業(yè)的需要，也可滿足人防要求及交通疏導(dǎo)的要求。因此，在借鑒成功案例的基礎(chǔ)上[1]，未來的地下建筑工程將會成為未來城市發(fā)展的一大新趨勢。

地下建筑工程一般指建造在地面以下的建筑物的總稱。我國的地下建筑工程不僅包括市政地下建筑工程，而且還包括地下交通運輸工程等。目前，地下建筑工程施工中發(fā)現(xiàn)了許多的不足之處。因此，在實際施工中，裂縫、滲漏等常常困擾著地下工程建設(shè)，從而嚴(yán)重影響了地下建筑工程的質(zhì)量[2]。從國內(nèi)外地下建筑工程實例中不難發(fā)現(xiàn)，地下建筑工程中的裂縫主要是由內(nèi)部結(jié)構(gòu)的問題以及外部的荷載壓力兩個方面引起的。地下建筑工程在施工中會經(jīng)常受到溫度、地形以及施工工藝等因素的影響，混凝土?xí)l(fā)生一定程度的變形，從而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、滲漏等功能失效的現(xiàn)象。因此，對地下建筑工程的質(zhì)量問題提出了更高的挑戰(zhàn)。相關(guān)的研究內(nèi)容也在積極應(yīng)對地下空間的滲透等功能失效問題，并取得了一定的成效[3～5]。

筆者就某地地下商城出現(xiàn)的滲漏問題進行案例分析，以期為地下建筑設(shè)計、逆作法施工、防水工程等提供一定的技術(shù)性參考和借鑒。

1 工程概況

某地地下商業(yè)及地下通道項目(以下稱地下建筑群)，大部分為地下一層建筑，層高在5.1m～5.8m，局部為地下兩層。主體結(jié)構(gòu)為板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)，柱為鋼管混凝土圓柱、鋼筋混凝土圓柱兩類，基礎(chǔ)為兩類，一類為混凝土筏板基礎(chǔ)，另一類為混凝土墻下條形基礎(chǔ)、柱下獨立基礎(chǔ)加抗水板。混凝土頂板覆土厚度在1.5m～1.7m之間，混凝土外墻厚度為500mm，混凝土墻體后側(cè)為基坑支護樁，有混凝土支護樁和鋼管樁兩種。

該地下建筑群主體結(jié)構(gòu)初步完成后因出現(xiàn)頂板大面積開裂滲水、混凝土墻面涌水及涌砂，局部結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形現(xiàn)象，不能在當(dāng)年年底如期投入使用，造成項目陷入爛尾狀態(tài)。時隔2年后又進行了長達1年之久的反復(fù)注漿修補，未能根治，甚至引起地表沉降變形，多處地段出現(xiàn)空洞，沒有達到預(yù)期的治理效果。

該地下建筑群所在場地的整體地勢為西部高、東部低，區(qū)域地貌形態(tài)屬中低山丘陵地貌及侵蝕堆積階地地貌。整個地質(zhì)區(qū)域內(nèi)屬于三面環(huán)水、一面靠山的地形格局。地層由第四系全新統(tǒng)人工填土層(Q4ml)、第四系全新統(tǒng)沖積(Q4al)粉質(zhì)黏土及粉土、侏羅系(J3sn)砂質(zhì)泥巖構(gòu)成。

2 主體結(jié)構(gòu)施工概況

在我國東南沿海發(fā)達城市，采用逆作法的建筑施工項目較多。但在本項目所在地，逆作法在本地區(qū)應(yīng)用不多。該地下建筑群施工時采用半逆作法施工方案，從設(shè)計、施工角度來看無疑是成熟的施工做法[6～8]，施工時基坑外側(cè)采用鋼筋混凝土或鋼管樁作為水平支護體系，待土方外運完成后再澆筑各層樓板。

3 裂縫及滲漏調(diào)查分析

本地下建筑工程的滲漏調(diào)查中，基礎(chǔ)滲漏點較少，墻體、板面均出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏，嚴(yán)重影響了該建筑物的使用功能。板面滲漏已將大部分吊頂、風(fēng)管等設(shè)施浸泡損毀，因墻體出現(xiàn)涌水、涌砂導(dǎo)致部分地下建筑地面完全浸透。

根據(jù)對本項目的現(xiàn)場調(diào)查分析，混凝土墻面、頂板的裂縫開展情況符合一定的規(guī)律，可歸納為帶狀裂縫和點狀滲水點。墻面表現(xiàn)為點狀的滲水點、豎向及水平向的滲水帶；板面主要為帶狀的滲水裂縫，主要表現(xiàn)為沿橫軸方向開展、長度較長、在柱帽處或墻角處終止的特點，即表現(xiàn)出縱向拉應(yīng)力顯著的特征；極少數(shù)的裂縫表現(xiàn)為沿縱軸開展且長度較短，頂板、墻面典型的裂縫分布如圖1所示。

(a)頂板 (b)墻圖1 鋼筋混凝土頂板、墻典型裂縫分布示意

本工程中，主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土板柱-剪力墻體系。該類結(jié)構(gòu)體系為地下建筑中常見的結(jié)構(gòu)形式，建筑設(shè)計方面有其優(yōu)點，可增大室內(nèi)有效高度等，但結(jié)構(gòu)功能上有其弱點，主要是板面剛度大且不均衡，柱上板帶因配鋼筋量較多而剛度大，跨中板帶配筋量較少而剛度較小。

3.1 裂縫及滲漏調(diào)查

3.1.1 混凝土板裂縫。圖2為本工程中典型的板面裂縫，經(jīng)鉆孔注入聚氨酯防水材料后的實景圖。裂縫有其共性的分布特征是跨中位置、柱帽邊常分布通長或近乎通長的裂縫，即形成了滲水帶。從混凝土結(jié)構(gòu)驗收角度來看，板的外觀質(zhì)量、位置和尺寸偏差的一般項目檢驗是合格的，調(diào)查中沒有發(fā)現(xiàn)有混凝土掉塊等嚴(yán)重缺陷，更沒有出現(xiàn)漏筋的情況。直接說明了板的混凝土強度等級或質(zhì)量較好，裂縫是由施工方法等因素引起的。

(a)柱帽邊橫向通長裂縫 (b)墻邊板面橫向通長裂縫圖2 板面典型的滲漏分布

盡管各條街下的地下建筑內(nèi)，裂縫開展情況各異，但存在著共同的特征。如在模范街地下建筑內(nèi)，混凝土板的裂縫集中在建筑物的中部，且近乎平行于橫向軸線且長度較長。

3.1.2 混凝土墻體滲水點。本地下建筑群的剪力墻厚度在500mm左右，具有較強的結(jié)構(gòu)強度和抗側(cè)剛度。圖3展示了墻面典型的滲水部位，主要是墻面施工處、墻面頂部或底部存在滲水點或滲水帶。

(a)墻體頂部施工縫漏水 (b)墻體底部施工縫漏水圖3 墻面典型滲漏分布

3.2 滲漏原因分析

3.2.1 建筑防水。在地下建筑群所在地地下水位偏高的情況下，以及受到防水措施決策有誤、降低工程造價、趕工期、樹形象等的不良影響下，對混凝土基礎(chǔ)、墻、板均沒有采取防水卷材措施，且多方面違反了建筑工程防水處理的一般方法、原則和相關(guān)內(nèi)容[9～11]，是本地下建筑工程漏水的最直接原因。

3.2.2 結(jié)構(gòu)超長。一般而言，從建筑設(shè)計上講，對于地下建筑工程，不宜帶縫工作。這里的“縫”指變形縫，即結(jié)構(gòu)上需要設(shè)置的沉降縫、伸縮縫、抗震縫。主要考慮建筑防水等方面的要求不宜設(shè)縫。因此，雖然從建筑設(shè)計上講不宜設(shè)置變形縫，但該地下建筑工程項目縱向長度過長，在其他避免裂縫措施沒有得到正確采取并正常發(fā)揮效果的情況下，結(jié)構(gòu)超長必然會導(dǎo)致混凝土板縱向收縮應(yīng)力過大，加上板橫向受到墻體的強大嵌固約束作用，縱向拉應(yīng)力得不到釋放，拉應(yīng)力一旦達到混凝土的抗拉強度，就會產(chǎn)生裂縫。在結(jié)構(gòu)自重、地面靜動作用、溫度作用等共同影響下，裂縫寬度就會不斷加大，直到板出現(xiàn)功能徹底失效的狀態(tài)。

3.2.3 伸縮縫。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，伸縮縫的功能是適當(dāng)調(diào)節(jié)混凝土的收縮應(yīng)力、溫度應(yīng)力以及其他不可因素等引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化。而本地下建筑群中，伸縮縫的設(shè)置長度是有違背規(guī)范內(nèi)容。如某路下的建筑部分，長達240m的地下建筑空間內(nèi)，沒有設(shè)置變形縫，并且多處有伸縮縫劃分區(qū)段不妥的做法。文獻[7]規(guī)定了設(shè)置伸縮縫的基本原則，該條第3款指出“位于氣候干燥地區(qū)、夏季炎熱且暴雨頻繁地區(qū)的結(jié)構(gòu)或經(jīng)常處于高溫作用下的結(jié)構(gòu)，伸縮縫最大間距宜適當(dāng)減小”。此處結(jié)合結(jié)構(gòu)形式，取45m作為本地下建筑群的最大適用結(jié)構(gòu)長度。

依據(jù)文獻[7]等資料，在“有充分依據(jù)的情況下，伸縮縫間距可適當(dāng)增大”，但就該工程施工實際條件和施工技術(shù)等而言，此處只能簡單估計或推測一下，顯然沒有達到伸縮縫間距可增大的條件，即沒有采取適當(dāng)?shù)氖┕ご胧┗蛘呤遣扇×舜胧┑Ч患?，諸如“減小混凝土收縮或溫度變化的措施”“低收縮混凝土材料，采取跳倉澆筑、后澆帶、控制縫等施工方法，并加強施工養(yǎng)護”等等。

總結(jié)以上內(nèi)容，需要辯證3個概念：“縫”“結(jié)構(gòu)長度”“施工措施”。即本地下建筑工程本應(yīng)該在適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)長度下(可以超過規(guī)范規(guī)定的值，具體視設(shè)計、施工水平等)、采取合適的施工控制措施情況下，可以不設(shè)縫而能保證建筑物能處于正常使用功能狀態(tài)，即不會發(fā)生因混凝土收縮、溫度等因素產(chǎn)生的應(yīng)力而帶來的開裂；反面表述為，該地下建筑工程在結(jié)構(gòu)超長本應(yīng)該設(shè)縫而沒有設(shè)縫的情況下、加上沒有采取合適的施工控制措施導(dǎo)致建筑頂板等出現(xiàn)開裂。本工程施工中，鋼筋混凝土墻、板澆筑時可能因混凝土振搗不足，造成混凝土凝結(jié)后存在局部的孔隙通道，以及混凝土施工時的施工縫處處理不到位；還有后期混凝土養(yǎng)護時產(chǎn)生的收縮裂縫等，都是造成墻、板滲漏的重要原因。

本地下建筑群的建筑功能上考慮的比較合理，設(shè)計有較多的橫向過街通道。因此，原本伸縮縫可設(shè)在這些地下過街通道內(nèi)，這樣可以形成一個個建筑結(jié)構(gòu)單元，使每段的結(jié)構(gòu)縱向剛度大大提高，同時，有利于抵抗地下水引起的抗浮力、不均與沉降等；即使發(fā)生了滲漏等問題，在各段內(nèi)進行處理，比較容易修復(fù)。

以上僅從本地下建筑工程的建筑、結(jié)構(gòu)等方面，對裂縫的開展情況做了初步的分析，但是，限于沒有相關(guān)的長期沉降觀測資料，沒有考慮因地下空間進水導(dǎo)致基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降或因上浮力導(dǎo)致主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件(墻、柱、板)發(fā)生變形，從而產(chǎn)生了不平衡的附加作用，導(dǎo)致或加劇墻、板裂縫的產(chǎn)生，可初步斷定為導(dǎo)致本地下建筑工程裂縫的次要或可忽略原因。

4 滲漏治理綜合方案探討

此處，引述文獻[6]中的內(nèi)容“地下建筑在使用功能的重要性常高于高層建筑地下室；地下空間通常是不可再生的資源，損壞后一般不能推倒重來，需原地修復(fù)，而難度較大”。因此，本地下建筑群的滲漏治理應(yīng)持一種綜合的、全面的、長期有效的治理原則，應(yīng)慎重地、偏安全地采取治理方案和施工措施。總體上將，應(yīng)采取兩方面的措施，一方面，為采取防水、止水的措施，另一方面，應(yīng)進行建筑設(shè)備的專項設(shè)計方案。

本地下建筑工程中，鋼筋混凝土墻面、頂板的裂縫情況可歸納為帶狀裂縫和點狀滲水點。墻面表現(xiàn)為點狀的滲水點、豎向及水平向的滲水帶，少數(shù)為斜向的滲水帶，主要是墻體豎向施工縫處產(chǎn)生的滲漏；板面主要為帶狀的滲水裂縫，主要表現(xiàn)為沿橫軸方向平行開展、長度較長、在柱帽(或稱柱托板)處或墻角處終止的特點，即反映出縱向拉應(yīng)力顯著的特征，直接反映出了結(jié)構(gòu)超長、變形縫、施工措施等方面的問題；極少數(shù)的裂縫則表現(xiàn)為沿縱軸開展且長度較短。

本地下建筑工程中所設(shè)置的變形縫，不論其在原設(shè)計中是按伸縮縫、沉降縫、防震縫中的哪一種考慮的，在將來的滲漏治理中，應(yīng)按照原有的結(jié)構(gòu)做法重新施工，并確保有效的防水性能；如果采用其他的措施來處理變形縫處的滲漏問題，以不影響該處的自由伸縮功能為宜。

4.1 墻體滲漏治理方案

地下結(jié)構(gòu)滲漏治理方案較多，文獻[8]提出的“大漏引水-小漏止水-涂抹快凝止水材料-柔性防水-剛性防水-注漿堵水-必要時貼壁混凝土襯砌加強”的思路就值得應(yīng)用和借鑒。結(jié)合相關(guān)的實踐經(jīng)驗，針對墻體提出“置換注漿加固”方案，即通過在墻體上施工注漿孔，將墻體外側(cè)的土體置換一部分出來，然后注入復(fù)合水泥基漿液，形成滲透性低的隔水帷幕，從而達到長期的止水的目的，方案示意圖如圖4所示。

圖4 注漿帷幕示意

同時，如果建設(shè)方能采取有效的室內(nèi)防水措施等等，通過精心施工，本地下建筑工程的滲漏修復(fù)問題是可以治理的，可以達到本地下建筑物防水功能恢復(fù)的目的。對前期墻面出現(xiàn)涌水、涌砂之處，雖然經(jīng)本次應(yīng)急搶險后暫時不再滲漏，但考慮墻外有可能在雨季或汛期有較高的水頭壓力，應(yīng)對發(fā)生滲漏的墻體應(yīng)進行結(jié)構(gòu)加固，以防再次成為“涌砂、涌水”的薄弱部位；如在墻體內(nèi)側(cè)增設(shè)鋼板等措施。

有關(guān)本節(jié)提出的“置換注漿加固”方案，技術(shù)原理上與文獻[12]中針對飽和砂土液化、防滲及加固處理方案一致。實踐中，使用如文獻[13]中類似的外加劑后，注漿材料的性能得到改良，尤其是在飽和、動水環(huán)境下有著較好的固結(jié)、堵水性能。另外，從長遠的抗震設(shè)防的角度來看，采用“置換注漿加固”方案后，還有利于消除該地下建筑群飽和粉砂土的液化影響。

4.2 抗浮治理方案

對于目前考慮的該地下建筑抗浮問題，常見處理方案有增加配重、增設(shè)抗浮樁等措施。針對該地下建筑物的抗浮問題，建議結(jié)合抗浮水位、抗浮措施等方面重新進行抗浮設(shè)計；簡單有效的抗浮措施之一是增加配重，在滿足建筑使用功能的前提下，可在混凝土底板之上重新設(shè)置一定厚度的高重度混凝土墊層等，同時可在其下增設(shè)新的卷材防水層。

另外，考慮到該地下建筑墻體剛度大，在靜水壓力較大的地段可參照文獻[14]中的做法，在地下室混凝土墻體側(cè)面設(shè)置泄水孔，如圖5所示，以減輕墻體外側(cè)的水壓力。不過，應(yīng)用該措施時，應(yīng)注意泄水給周圍建筑物、路面帶來的不利影響，如沉降等問題[15，16]。

圖5 泄水減壓示意[14]

5 結(jié)論

①本地下建筑群的滲漏問題初步歸結(jié)為項目運行決策失誤、建筑設(shè)計考慮欠佳、施工中防滲漏措施沒有正常實現(xiàn)等原因。②本地下建筑工程中所設(shè)置的變形縫，不論其在原設(shè)計中是按伸縮縫、沉降縫、防震縫中的哪一種考慮的，在將來的滲漏治理中，應(yīng)按照原有的結(jié)構(gòu)做法重新施工，并確保有效的防水性能；如果采用其他的措施來處理變形縫處的滲漏問題，以不影響該處的自由伸縮功能為宜。③本地下建筑群，從規(guī)劃、建筑設(shè)計等角度來看，是一個非常完美的、預(yù)設(shè)功能齊全的地下建筑體，可滿足群眾購物、休閑、交通疏導(dǎo)、戰(zhàn)時人防等功能，但由于決策失誤等方面而導(dǎo)致的滲漏問題使地下整個建筑陷入“滿盤皆輸”的境地，造成巨大的經(jīng)濟損失和不良的社會影響，該案例對業(yè)主、當(dāng)?shù)卣戎鞴懿块T是一種沉痛的教訓(xùn)；對房地產(chǎn)開發(fā)商、建筑設(shè)計單位、施工單位以及建筑業(yè)工程師們而言也足以引發(fā)深思、引以為鑒。通過此工程事故，我們更應(yīng)該懂得工程質(zhì)量終身負(fù)責(zé)制的意義，希望諸如此類的小疏忽導(dǎo)致大事故的悲劇不再重演。