地下室防水板開(kāi)裂原因分析及防治措施研究

郭智野

（福建省二建建設(shè)集團(tuán)有限公司，福建 福州 350001）

0 引言

近年來(lái)，隨著城市人口的急劇增加，城市建設(shè)用地日益緊張。為了滿足人們的居住需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間的有效利用，城市建筑逐步向地下發(fā)展，地下空間工程應(yīng)運(yùn)而生。目前，地下空間工程常用的基礎(chǔ)形式為獨(dú)立基礎(chǔ)或樁基承臺(tái)+防水板，具有施工簡(jiǎn)便、受力明確、節(jié)省成本等優(yōu)點(diǎn)[1]。但由于地下室施工環(huán)境復(fù)雜，影響因素較多，極易產(chǎn)生防水板開(kāi)裂滲漏等問(wèn)題，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的使用安全，造成結(jié)構(gòu)使用年限縮短。為此，本文依托實(shí)際工程案例，系統(tǒng)分析了地下室防水板開(kāi)裂的原因，并提出科學(xué)有效的措施。

1 工程概況

某建筑工程項(xiàng)目，主要包括2 棟高層公寓樓及周邊商業(yè)裙房，其中公寓樓地上29 層，地下1 層，結(jié)構(gòu)形式為框-剪結(jié)構(gòu)；商業(yè)裙房地上2 層，地下1 層；裙房及地下室均為框架結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)布置尺寸為9.2m×8.4m；地下室層高4m，主要用作車庫(kù)和設(shè)備用房，純地下覆土深度1.2m；整體呈L 形布置，長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為198.6m?？垢≡O(shè)計(jì)水頭高3.5m，抗浮設(shè)計(jì)時(shí)未設(shè)置錨桿，未考慮地下水影響，并且未設(shè)置防水板反彎鋼筋?；A(chǔ)形式為：管樁+承臺(tái)+防水板，混凝土強(qiáng)度為C30，承臺(tái)、防水板厚度分別為800mm 和300mm。防水板配筋采用規(guī)格為Ф 12@200，雙層雙向布置，局部位置增加規(guī)格為Ф14@400分布筋。

2 地下室防水板開(kāi)裂現(xiàn)象及其原因分析

2.1 地下室防水板開(kāi)裂現(xiàn)象

該建筑工程主體施工完成3 個(gè)月后，對(duì)主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量狀況實(shí)施常規(guī)檢查，結(jié)果顯示：

（1）地下室防水板存在較多裂縫，初步判斷裂縫主要為混凝土收縮裂縫，并利用環(huán)氧樹(shù)脂膠實(shí)施修復(fù)處理，通過(guò)2個(gè)月的跟蹤監(jiān)測(cè)，防水板質(zhì)量正常；

（2）地下室與商業(yè)裙房連接部位，連續(xù)2 跨底板與框柱結(jié)合處存在起拱、開(kāi)裂問(wèn)題，并出現(xiàn)嚴(yán)重滲水現(xiàn)象；

（3）柱腳部位防水板產(chǎn)生裂縫，裂縫主要集中于防水板表面層，并且以框柱為圓心，周邊1.0m區(qū)域內(nèi)面層與防水板分離，內(nèi)部形成深度約50cm 脫空，脫空內(nèi)部存在滲漏水現(xiàn)象，裂縫位置未出現(xiàn)露筋狀況。

2.2 地下室防水板開(kāi)裂滲漏機(jī)理

按照結(jié)構(gòu)力學(xué)分析理論，可將防水板看作四角支承于框柱承臺(tái)之上的結(jié)構(gòu)，在地下水浮力作用下，兩端支撐部位及跨中位置彎矩最大[2]。當(dāng)?shù)叵滤×^(guò)大及板體抗彎鋼筋數(shù)量不足時(shí)，防水板產(chǎn)生裂縫，并造成水體進(jìn)入。并且，因防水板存在鋼筋拉結(jié)作用，在框柱支承處以柱腳為支點(diǎn)，產(chǎn)生拱形變形。當(dāng)板體變形達(dá)到一定程度后，面層與防水板產(chǎn)生分離，形成脫空現(xiàn)象，并在柱腳位置與剛度較大的框柱產(chǎn)生裂縫，造成地下水沿裂隙滲入地下室，形成滲水現(xiàn)象。

2.3 地下室防水板開(kāi)裂原因分析

建筑工程建設(shè)中，引起地下室防水板開(kāi)裂的因素較多，如設(shè)計(jì)不合理、施工不規(guī)范、混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)?。結(jié)合該項(xiàng)目具體狀況，主要從設(shè)計(jì)、施工兩方面進(jìn)行分析。

2.3.1 設(shè)計(jì)因素

地質(zhì)勘察結(jié)果顯示，該項(xiàng)目防水板設(shè)計(jì)需采取必要的抗浮措施，經(jīng)初步分析判斷，地下室重力作用（包含頂板填土重量）與抗浮設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的地下水浮力大致相同。因此，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)忽略了抗浮、降水等措施[3]。采用BIM 軟件構(gòu)建抗浮設(shè)計(jì)下的防水板配筋模型，能夠看出防水板局部抗彎鋼筋數(shù)量不足。因此，經(jīng)綜合分析后可知，在地下水壓力影響下，抗彎鋼筋布置數(shù)量不足容易造成防水板產(chǎn)生裂縫。

2.3.2 施工因素

地下室回填土應(yīng)分層回填并壓實(shí)，分層厚度不得超過(guò)250mm，壓實(shí)系數(shù)不得低于0.94。地下室主體結(jié)構(gòu)及外墻防水層施工完畢后，應(yīng)及時(shí)采用性能優(yōu)良的回填材料實(shí)施回填，并進(jìn)行夯實(shí)。但實(shí)際施工時(shí)，普遍存在填料不合格、分層厚度過(guò)大、夯實(shí)遍數(shù)不足等情況，填料壓實(shí)度不合格引發(fā)滲水嚴(yán)重等問(wèn)題[4]。

按照設(shè)計(jì)文件要求，地下室防水板位于粉質(zhì)黏土地層，滲透性較低。但此地層下部為細(xì)砂層，滲透性較高，遇突發(fā)強(qiáng)降雨極易形成水盆效應(yīng)，造成防水板產(chǎn)生上浮或開(kāi)裂問(wèn)題。由此可見(jiàn)，從施工方面進(jìn)行分析，由于強(qiáng)降雨時(shí)未采取防排水措施，極易導(dǎo)致防水板上浮和開(kāi)裂問(wèn)題。

3 地下室防水板開(kāi)裂的處置措施

3.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處理

發(fā)現(xiàn)防水板滲漏后，立即組織各部門研究處理方法，并采取如下應(yīng)急處治措施：

（1）降水減壓，有效降低板底壓力，防止形成更加嚴(yán)重的破壞；

（2）鋪設(shè)反濾層，阻止內(nèi)部小粒徑物質(zhì)被帶出；

（3）對(duì)滲水實(shí)施引流，集中排入集水坑，并采用排水設(shè)備統(tǒng)一排至外部，同時(shí)在回填部位增設(shè)截水溝，避免地表水滲透；

（4）委托具有專業(yè)資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)實(shí)施檢測(cè)評(píng)估，從而制定科學(xué)有效的修復(fù)處理措施。

3.2 防水板加固修復(fù)

3.2.1 開(kāi)裂和脫空處治

對(duì)裂縫和起拱脫空情況進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)具體情況采取針對(duì)性處理措施[5]：

（1）當(dāng)縫寬不超過(guò)0.2mm 時(shí)，利用封口膠直接進(jìn)行封堵；

（2）縫寬為0.2～0.5mm時(shí)，直接向縫內(nèi)注射改性環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行封堵；

（3）縫寬大于0.5mm 時(shí)，先采用專業(yè)工具沿裂縫切割成“Ⅴ”型，然后通過(guò)壓力注漿方式灌注改性環(huán)氧樹(shù)脂；

（4）防水板起拱部位，先設(shè)置泄水孔降低板底壓力，然后通過(guò)壓力注漿方式將起拱部位板底灌注密實(shí)，并鑿除柱腳部位脫空混凝土，采用強(qiáng)度等級(jí)為C35 的自密實(shí)混凝土澆筑平整，結(jié)合部位布置規(guī)格為Ф10@150鋼筋網(wǎng)片。

3.2.2 防水板破損位置處治

采用專用工具破除破碎部位混凝土，并采用強(qiáng)度為C35的自密實(shí)混凝土澆筑平整。

3.3 局部提高抗浮能力

根據(jù)“抗”和“疏”的抗浮原理，設(shè)計(jì)如下加固方案：在防水板、集水坑內(nèi)部設(shè)置孔徑為100mm的泄水孔，并利用板底盲溝將水體集中引流至集水坑及時(shí)排出，達(dá)到降低水壓、抵抗上浮的目的。此外，應(yīng)強(qiáng)化運(yùn)維管理，保證排水設(shè)備正常運(yùn)行。集水坑、防水板泄水孔做法如下圖1、圖2所示。

圖1 集水坑開(kāi)孔做法

圖2 防水板泄水孔做法

3.4 地下室周邊回填土處理

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)地下室周邊填土進(jìn)行重新開(kāi)挖、回填，選用抗?jié)B性能優(yōu)良的填料，并實(shí)施分層夯填，保證壓實(shí)系數(shù)不小于0.94，回填時(shí)在深度0.5m、1.5m、2.0m 位置分別鋪設(shè)一層厚度為1.0mm 的HDPE防滲膜。

4 地下室防水板開(kāi)裂的預(yù)防措施

4.1 綜合確定抗浮水位取值

根據(jù)《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 476-2019）中對(duì)抗浮水位取值的相關(guān)規(guī)定，具體取值應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、地下水位及地表水下滲情況等各方面因素綜合確定。并充分考慮設(shè)計(jì)使用年限的影響，針對(duì)達(dá)不到抗浮設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的地質(zhì)勘察報(bào)告，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充，必要時(shí)應(yīng)實(shí)施專項(xiàng)勘測(cè)。

借鑒以往工程實(shí)例，并結(jié)合相關(guān)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)建設(shè)規(guī)模比較大的地下室工程，在進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)時(shí)，若施工區(qū)域內(nèi)高程變化較大，應(yīng)采取分塊設(shè)計(jì)，不同區(qū)域采取不同的抗浮水位；同時(shí)，針對(duì)降雨充沛區(qū)域，應(yīng)綜合考慮水盆效應(yīng)對(duì)抗浮水位的影響。此外，抗浮設(shè)防水位主要是在特定狀況下預(yù)測(cè)得出的估計(jì)值，為確保預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性、有效性，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)及施工階段風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行提示。

4.2 合理開(kāi)展抗浮設(shè)計(jì)

（1）合理選取指標(biāo)參數(shù)。各種標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)地下水浮力、抗浮力等相關(guān)指標(biāo)參數(shù)取值標(biāo)準(zhǔn)存在顯著差異。具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件、結(jié)構(gòu)特征等各因素進(jìn)行全面考量，科學(xué)確定土層折減系數(shù)、地下水浮力及抗浮力分項(xiàng)系數(shù)等相關(guān)指標(biāo)參數(shù)。

（2）重視整體抗浮設(shè)計(jì)，加強(qiáng)局部驗(yàn)算。針對(duì)純地下室及商業(yè)裙房等層數(shù)較少的局部位置，應(yīng)采取分區(qū)域驗(yàn)算方式對(duì)其抗浮性能實(shí)施評(píng)估，避免產(chǎn)生局部破壞。此外，還應(yīng)充分考慮暴雨等極端天氣條件，嚴(yán)密監(jiān)視施工階段建筑抗浮狀況，并建立完善的排水系統(tǒng)，及時(shí)泄水減壓。

（3）科學(xué)確定抗浮方案。按照《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ476-2019）中相關(guān)規(guī)定，防水板抗浮設(shè)計(jì)方法主要包括“抗”、“疏”兩種形式。其中“抗”主要通過(guò)增大結(jié)構(gòu)重力荷載達(dá)到抗浮的目的，具體包括設(shè)置抗拔樁、錨桿等。“疏”主要通過(guò)泄水降壓，降低板底水壓力，實(shí)現(xiàn)抗浮目的，具體包括設(shè)置盲溝、泄水孔、隔離設(shè)施等。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)功能、地質(zhì)條件、水文條件等各方面因素，并綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、安全性、可行性等相關(guān)指標(biāo)，科學(xué)選擇抗浮方案。

4.3 嚴(yán)格控制施工過(guò)程

建筑工程施工過(guò)程中，施工方應(yīng)嚴(yán)格按照要求組織施工，并根據(jù)設(shè)計(jì)給出的降水要求、后澆帶閉合時(shí)間及具體做法等開(kāi)展施工作業(yè)，防止降水停止過(guò)早或后澆帶澆筑過(guò)早，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)上浮。

地下室填料及施工工藝應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。填料選用黏性土、泡沫混凝土、灰土等滲透性較差的材料，嚴(yán)禁采用砂石料。針對(duì)泡沫混凝土等新材料、新工藝，應(yīng)全面考慮對(duì)抗浮的影響。此外，抗浮裝置施工完成后應(yīng)報(bào)請(qǐng)相關(guān)部門進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收通過(guò)后，方能進(jìn)行隱蔽施工。

4.4 注重工程建設(shè)質(zhì)量

建設(shè)方作為建筑工程的總組織者，對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量負(fù)有直接責(zé)任，工程建設(shè)中應(yīng)注重結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)問(wèn)題，合理增大抗浮設(shè)計(jì)冗余度，確保惡劣天氣及施工不規(guī)范情況下，結(jié)構(gòu)抗浮性能滿足要求。

針對(duì)抗浮設(shè)計(jì)要求較高的建筑工程項(xiàng)目，項(xiàng)目建設(shè)前，建設(shè)方應(yīng)組織相關(guān)部門及專家實(shí)施論證，嚴(yán)格按照地勘報(bào)告相關(guān)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)方抗浮設(shè)計(jì)方案、專家論證意見(jiàn)等，對(duì)工程建設(shè)成本、風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施綜合評(píng)估，保證項(xiàng)目建設(shè)的質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合某建筑工程實(shí)際情況，從設(shè)計(jì)、施工兩方面系統(tǒng)探究了地下室防水板開(kāi)裂成因及防治措施，具體結(jié)論如下：

（1）由于原設(shè)計(jì)方案未考慮抗浮和排水的影響，造成防水板因抗彎鋼筋數(shù)量不足產(chǎn)生裂縫；

（2）實(shí)際施工時(shí)，地下室周邊填料選用、填筑方法不符合設(shè)計(jì)要求，造成填土層壓實(shí)系數(shù)、滲透系數(shù)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，造成外部水體滲入，形成水盆效應(yīng)，導(dǎo)致防水板產(chǎn)生上浮或開(kāi)裂問(wèn)題；

（3）根據(jù)防水板開(kāi)裂實(shí)際情況，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處治，科學(xué)做好防水板修復(fù)處理，提升局部抗浮性能，并嚴(yán)格控制地下室周邊回填質(zhì)量，有效提升抗浮效果；

（4）為有效提升工程建設(shè)質(zhì)量，避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生上浮開(kāi)裂，應(yīng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求及工程實(shí)際情況，科學(xué)確定抗浮水位取值，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)，嚴(yán)格規(guī)范施工過(guò)程，全面提升工程建設(shè)質(zhì)量。