超高層建筑工程地下室防滲施工質(zhì)量管理分析

徐 勝 彭恩儒 何 亮 李 飛 黃 豐

地下室滲水一直是影響建筑工程施工質(zhì)量的重點(diǎn)問題，超高層建筑尤其突出。建筑工程的地下室結(jié)構(gòu)功能豐富，不僅具有日常使用功能，還擔(dān)負(fù)著支撐整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的功能，因此地下室結(jié)構(gòu)的重要性不言而喻。為保證地下室防滲施工質(zhì)量管理的有效性，在探究施工質(zhì)量管理策略的過程中需要從多個(gè)角度進(jìn)行考量，除地下室施工外，還應(yīng)關(guān)注施工材料選擇、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

1 防水抗?jié)B材料質(zhì)量控制

1.1 材料要求

在地下室結(jié)構(gòu)中，防水層位于混凝土結(jié)構(gòu)外層，能夠防止地下水滲入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而避免地下水侵蝕鋼筋，提高超高層建筑工程地下室結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。目前，防水材料主要有防水卷材和防水涂料兩種，均符合超高層建筑工程地下室防滲施工需求，其中防水卷材的應(yīng)用極為廣泛，特別是高分子防水卷材；防水涂料相較于防水卷材而言具有延展性與可塑性，通過水化反應(yīng)能夠在混凝土結(jié)構(gòu)表面形成防水膜，從而有效阻止雨水、地下水的滲透[1]。

1.2 材料選擇

隨著國(guó)內(nèi)房地產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，建筑防水施工為防水材料制造業(yè)的崛起提供了契機(jī)。但由于不同材料的性價(jià)比存在一定的差異，施工管理人員很難判斷最理想的防水抗?jié)B材料，因此在選擇防水材料的過程中，施工單位應(yīng)將良好的物理性能與施工便利作為選擇的側(cè)重點(diǎn)。例如，目前市場(chǎng)上的防水涂料眾多，結(jié)合材料的性能與施工便利情況分析發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧樹脂類、有機(jī)硅類、水泥基類、丙烯酸酯類、氟碳類、聚氨酯類以及瀝青類等均可以作為防水涂料應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)防水抗?jié)B施工中。

施工材料的質(zhì)量直接影響地下室防水抗?jié)B的性能，除需要深入了解各類施工材料的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)外，施工單位還應(yīng)保證施工材料的質(zhì)量，嚴(yán)禁因追求高施工利潤(rùn)而應(yīng)用低廉防水材料。施工單位在挑選防水材料供應(yīng)商時(shí)應(yīng)將材料性能作為首要條件，將材料的成本、廠家的信譽(yù)與生產(chǎn)能力等作為次要考慮因素。

1.3 材料監(jiān)督與檢測(cè)

超高層建筑地下室防滲施工監(jiān)理人員在監(jiān)督過程中應(yīng)仔細(xì)核查各施工環(huán)節(jié)，保證所應(yīng)用的材料滿足地下室防水抗?jié)B需求。在檢測(cè)過程中應(yīng)核查材料的存放情況、材料表層覆蓋保護(hù)膜情況、材料的檢測(cè)報(bào)告以及材料的施工工藝情況。

2 剛性防水抗?jié)B混凝土質(zhì)量的控制

建筑的地下室結(jié)構(gòu)多為1 層，但在不同超高層建筑中地下室層數(shù)不定。在城市發(fā)展過程中，為了實(shí)現(xiàn)土地資源的有效利用，超高層建筑中會(huì)設(shè)計(jì)多層地下室。例如，重慶市的洪崖洞吊腳樓共11 層，1 樓出去是公路，坐電梯至11 樓樓頂走出去仍是公路；另外，還有深度高達(dá)39 層高樓的地鐵站等，實(shí)現(xiàn)了地下資源的有效利用。但地下室層數(shù)愈多，結(jié)構(gòu)距離地下水就愈近，混凝土的耐腐蝕問題就越嚴(yán)重，因此在地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中多會(huì)選擇增加混凝土結(jié)構(gòu)厚度來強(qiáng)化結(jié)構(gòu)抵抗力，在降低裂縫發(fā)生概率的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)防水抗?jié)B與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的目標(biāo)。

2.1 質(zhì)量問題

在超高層建筑地下室結(jié)構(gòu)施工過程中，施工人員大多會(huì)提前配備混凝土材料，并向其中加入剛性防水添加劑，但加入添加劑后的混凝土材料經(jīng)運(yùn)輸后坍塌度有所降低，極易出現(xiàn)質(zhì)量問題，進(jìn)而影響地下室結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量[2]。

2.2 質(zhì)量?jī)?yōu)化

如果從剛性防水抗?jié)B混凝土材料的角度控制材料質(zhì)量，那么在配制材料的過程中，施工人員應(yīng)以地下室的環(huán)境因素為基礎(chǔ)，合理選擇水泥型號(hào)（如硅酸鹽水泥與粉煤灰水泥等），篩選粗骨料的顆粒直徑并核查砂石的含泥量以及材料配備的用水量。為明確剛性防水抗?jié)B混凝土質(zhì)量控制的要點(diǎn)，本研究進(jìn)行了試驗(yàn)，并配制5 組混凝土，各材料的用量如表1 所示。

表1 各材料的用量

對(duì)1 ～5 類的混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，擬定養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28 d，而后分別進(jìn)行防水抗?jié)B試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示。

從圖1 可以看出，第1 組的混凝土滲水高度最顯著，而加入JX 硅質(zhì)抗裂防水劑的第2 組混凝土滲水高度較第1 組降低了71.3%，第3 組混凝土在加入JX硅質(zhì)抗裂防水劑的同時(shí)加入了11.5 kg 納米SiO2分散液，滲水高度較第1 組降低了75.8%，第4 組混凝土在加入JX 硅質(zhì)抗裂防水劑的同時(shí)加入了17.2 kg 納米SiO2分散液，滲水高度較第1 組降低了77.3%，第5 組混凝土在加入JX 硅質(zhì)抗裂防水劑的同時(shí)加入了23 kg 納米SiO2分散液，滲水高度較第1 組降低了77.6%。以上數(shù)據(jù)表明，在混凝土配制過程中加入JX 硅質(zhì)抗裂防水劑與納米SiO2分散液，有利于提升混凝土的防水抗?jié)B性能。

圖1 1～5 類混凝土的滲水高度統(tǒng)計(jì)（來源：作者自繪）

3 地下室結(jié)構(gòu)防水抗?jié)B設(shè)計(jì)質(zhì)量控制

3.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初期，設(shè)計(jì)師應(yīng)測(cè)評(píng)建筑工程的防水等級(jí)，并結(jié)合地下室所在區(qū)域的環(huán)境進(jìn)行綜合考量，內(nèi)容涵蓋超高層建筑的地下水位、當(dāng)?shù)氐臍鉁刈兓约盎鶎拥耐临|(zhì)情況等。

此外，設(shè)計(jì)師還應(yīng)將地下室建筑工期、建筑成本納入考量范圍內(nèi)，盡可能設(shè)計(jì)出多種結(jié)構(gòu)并進(jìn)行比對(duì)，選擇出最優(yōu)的建設(shè)方案。在施工過程中，設(shè)計(jì)師需及時(shí)與施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員交互，實(shí)時(shí)掌握超高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的施工情況，及時(shí)考量施工能否滿足預(yù)期的防水抗?jié)B目標(biāo)。

相較于地上建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，地下室結(jié)構(gòu)防水工程設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)師熟知多領(lǐng)域知識(shí)且能夠靈活運(yùn)用，這樣才能合理控制施工現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的交叉作業(yè)問題。另外，地下水浮力是設(shè)計(jì)師需要考慮的關(guān)鍵問題，設(shè)計(jì)師不僅要遵循現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)規(guī)范，還需總結(jié)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以此確定地下室抗浮穩(wěn)定系數(shù)[3]。

3.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）抗?jié)B分級(jí)。設(shè)計(jì)師可通過添加防水劑保證地下室結(jié)構(gòu)的緊密性，以提升地下室防水抗?jié)B性能。一般情況下，設(shè)計(jì)師應(yīng)以地下室的綜合測(cè)評(píng)為基礎(chǔ)，以地下室的具體位置為參照對(duì)地下室的抗?jié)B性能進(jìn)行分級(jí)，為混凝土材料的配合比提供明確指引。當(dāng)?shù)叵率业纳疃刃∮?0 m 時(shí)，抗?jié)B等級(jí)為P6；地下室的深度在10 m ～20 m 時(shí)，抗?jié)B等級(jí)為P8；地下室的深度在20 m ～30 m 時(shí)，抗?jié)B等級(jí)為P10；地下室的深度大于等于30 m時(shí)，抗?jié)B等級(jí)為P12。

（2）結(jié)構(gòu)厚度。通過分析建筑地下室的相關(guān)細(xì)則可知，混凝土結(jié)構(gòu)的最小厚度應(yīng)為25 cm，而當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)厚度增加時(shí)能夠提升整個(gè)結(jié)構(gòu)的防水抗?jié)B性能，設(shè)計(jì)師需結(jié)合地下室的深度適當(dāng)增加混凝土結(jié)構(gòu)的厚度。同時(shí)，設(shè)計(jì)師還應(yīng)以地下室結(jié)構(gòu)的使用年限為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度，保護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋不被銹蝕。

（3）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。研究表明，混凝土的抗壓強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)施工1 個(gè)月后，其結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度將會(huì)得到顯著提升；當(dāng)施工2 個(gè)月后，其結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度將會(huì)提升至90%左右，并保持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。由于地下室結(jié)構(gòu)后期才能承擔(dān)超高層建筑的全部荷載，因此設(shè)計(jì)師可以2個(gè)月為期限去考量超高層地下室混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

（4）結(jié)構(gòu)抗浮。如果附近其他建筑經(jīng)常出現(xiàn)滲漏問題或多層地下室結(jié)構(gòu)埋深低于該區(qū)域的地下水位線，那么設(shè)計(jì)師在確定地下水位的過程中需要考慮不確定因素，即以歷史最高地下水位為基礎(chǔ)，增加0.5 cm。地下室結(jié)構(gòu)在土方開挖過程中有可能出現(xiàn)地下水涌入基坑的問題，因此設(shè)計(jì)師還應(yīng)設(shè)計(jì)排水方案以應(yīng)對(duì)最不利的情況[4]。

（5）施工縫。目前，在平縫基礎(chǔ)上改造的企口縫與凸縫能夠提升混凝土結(jié)構(gòu)的防水抗?jié)B性能，設(shè)計(jì)師可將其應(yīng)用于超高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

4 地下室結(jié)構(gòu)施工防水抗?jié)B質(zhì)量控制

4.1 混凝土澆筑質(zhì)量控制

施工前，施工管理人員應(yīng)結(jié)合超高層建筑地下室防水工程的施工要求，參照地下室結(jié)構(gòu)的施工圖紙制訂施工計(jì)劃，并召開集體會(huì)議保證每一位參與人員均能明確具體的施工安排。同時(shí)，施工管理人員應(yīng)仔細(xì)核查施工現(xiàn)場(chǎng)所需的施工材料。當(dāng)施工人員應(yīng)用配制好的混凝土澆筑面積相對(duì)較大的地下室結(jié)構(gòu)頂板、底板以及側(cè)墻時(shí)，需要控制地下室的內(nèi)外溫差，降低混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫的概率，并通過覆蓋薄膜減少混凝土結(jié)構(gòu)表面的水分蒸發(fā)。

在施工養(yǎng)護(hù)階段，混凝土澆筑后養(yǎng)護(hù)時(shí)間大致為14 d ～28 d，而對(duì)于地下室中一些特殊位置的養(yǎng)護(hù)時(shí)間需要設(shè)定為28 d。當(dāng)養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，管理人員應(yīng)組織施工人員立即制作防水層，盡可能減少混凝土結(jié)構(gòu)外露的時(shí)間。

4.2 防水抗?jié)B施工質(zhì)量控制

超高層建筑地下室結(jié)構(gòu)防水抗?jié)B工程施工前，施工單位需要結(jié)合地下室的深度、周圍的環(huán)境以及地下水位等確定地下室的抗?jié)B等級(jí)，并結(jié)合防水抗?jié)B材料的廠家信譽(yù)、生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品質(zhì)量等科學(xué)選擇施工材料。

在施工過程中，要求施工作業(yè)人員能夠規(guī)范作業(yè)，如防水卷材需要按順序鋪貼并保證粘結(jié)劑涂刷的均勻性。同時(shí)，施工管理人員在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督過程中應(yīng)將拐角、節(jié)點(diǎn)等位置作為監(jiān)督側(cè)重點(diǎn)。地下室結(jié)構(gòu)側(cè)墻的防水抗?jié)B施工一般采取噴涂與刷涂?jī)煞N方式，但施工后需要對(duì)防水層做好保護(hù)措施，若后續(xù)施工環(huán)節(jié)中破壞了側(cè)墻防水層，則需要及時(shí)修復(fù)，以保證側(cè)墻防水效果。

超高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的防水層大多在混凝土結(jié)構(gòu)外，此種設(shè)置方式有利于發(fā)揮防水層的抗?jié)B作用，延長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)的使用年限，但在具體施工過程中仍應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一，當(dāng)室外溫度較長(zhǎng)時(shí)間低于5 ℃時(shí)，不應(yīng)進(jìn)行地下室防水層施工；第二，管理人員應(yīng)仔細(xì)核查預(yù)留孔洞與穿墻管線，防止因后鑿孔洞而造成防水層返工；第三，施工中避免因電焊、泵送澆筑等施工作業(yè)破壞防水層[5]。

4.3 抗浮

在超高層建筑地下室結(jié)構(gòu)施工過程中，地下室的底板將受到地下水的向上壓力，影響地下室結(jié)構(gòu)順利施工，且極易降低混凝土材料的防水抗?jié)B性能。目前，地下室結(jié)構(gòu)的抗浮措施主要分為被動(dòng)抗浮與主動(dòng)抗浮，前者主要側(cè)重于增加工程自重或采用錨桿抗浮法提高地下室結(jié)構(gòu)的抗浮能力，后者主要在地下室周圍或者底部布置泄水孔，通過泄水減壓降低地下室的水位。

5 結(jié)語

通過本文論述可知，超高層建筑地下室防水抗?jié)B工程的施工質(zhì)量管理不能局限于防水層的施工管理，施工管理人員應(yīng)立足于整個(gè)地下室結(jié)構(gòu)的施工環(huán)節(jié)，將控制混凝土結(jié)構(gòu)的防水抗?jié)B性能貫穿于整個(gè)超高層建筑地下室結(jié)構(gòu)施工中，從而全面、系統(tǒng)地提升地下室結(jié)構(gòu)的防水抗?jié)B性能。