地下工程防水防護系統(tǒng)設(shè)計原理與實踐方法

【摘要】針對現(xiàn)有的地下工程防水技術(shù)，文中深入探討其設(shè)計原理、實踐方法及存在的問題，并提出相應(yīng)的解決方案。通過對地下工程防水防護系統(tǒng)設(shè)計原理與實踐方法的研究，旨在為地下工程設(shè)計師、施工人員和監(jiān)管部門提供有益的參考和指導(dǎo)，推動我國地下工程防水防護技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新。

【關(guān)鍵詞】地下工程；防水防護；工程防水

【中圖分類號】TU984" " " "【文獻標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2024）02-0143-03

地下工程涉及地鐵、隧道、地下商業(yè)街、地下停車場、地下變電站等多種類型，其防水防護系統(tǒng)的設(shè)計對于保證工程的安全、可靠和耐久性至關(guān)重要。然而，由于地下工程的特殊環(huán)境，防水問題一直是困擾工程設(shè)計和施工的一個重要問題。地下工程防水防護系統(tǒng)的設(shè)計不僅關(guān)系到工程的穩(wěn)定性，還直接影響其使用壽命和成本。因此，對地下工程防水防護系統(tǒng)進行深入研究具有重要的理論和實踐價值。

1 地下工程防水防護系統(tǒng)的現(xiàn)狀

地下工程防水防護系統(tǒng)設(shè)計因素存在諸多問題。防水材料的選擇應(yīng)考慮到地下水的運動規(guī)律、工程防水標(biāo)高確定是否合理、結(jié)構(gòu)細(xì)部防水設(shè)計是否詳細(xì)等因素。若忽視這些問題，可能造成地下工程未能達(dá)到防水的目標(biāo)。同時，地下工程防水材料市場存在眾多問題，新型防水劑、防水卷材、涂料、配套材料、止水帶等產(chǎn)品中假冒偽劣較多，這些問題不僅給防水質(zhì)量留下后遺癥，還可能導(dǎo)致未來的滲漏問題。

此外，地下工程施工過程中可能產(chǎn)生一些問題，常見的滲漏問題主要有以下三種：①底板滲漏。底板滲漏通常是由于地基不均勻沉降、混凝土質(zhì)量差、施工縫處理不當(dāng)?shù)仍蛞鸬?。在地下工程中，地基的穩(wěn)定性對于防水工程的成功至關(guān)重要。如果地基處理不當(dāng)，導(dǎo)致不均勻沉降，底板就可能出現(xiàn)裂縫，從而產(chǎn)生滲漏。此外，如果混凝土質(zhì)量差或施工縫處理不當(dāng)，也可能導(dǎo)致底板出現(xiàn)滲漏。②側(cè)墻滲漏。側(cè)墻滲漏通常是由于結(jié)構(gòu)變形、混凝土收縮、施工縫處理不當(dāng)?shù)仍蛞鸬?。在地下工程中，?cè)墻是防水工程的重要部位之一，如果結(jié)構(gòu)變形過大或混凝土收縮過度，就可能產(chǎn)生裂縫，從而引起滲漏[1]。此外，施工縫處理不當(dāng)也可能導(dǎo)致側(cè)墻出現(xiàn)滲漏。③頂板滲漏。頂板滲漏通常是由于混凝土質(zhì)量差、防水層老化、結(jié)構(gòu)變形等原因引起的。在地下工程中，頂板防水層是保護工程免受水侵害的重要設(shè)施。如果混凝土質(zhì)量差或防水層老化，就可能導(dǎo)致頂板出現(xiàn)裂縫，從而引起滲漏。此外，結(jié)構(gòu)變形過大也可能導(dǎo)致頂板與結(jié)構(gòu)之間的縫隙擴大，從而產(chǎn)生滲漏。

對于這些問題的解決，一般需要采取綜合治理措施，包括優(yōu)化設(shè)計方案、選擇高質(zhì)量防水材料、嚴(yán)格控制施工質(zhì)量等多個方面。同時，對于已經(jīng)出現(xiàn)的滲漏問題，可以采用注漿、修補混凝土等方法進行修復(fù)處理。

2 防水防護系統(tǒng)的設(shè)計原理

防水防護系統(tǒng)的設(shè)計原理，基本上是建立在對于材料的選用和結(jié)構(gòu)的規(guī)劃上。選用的材料應(yīng)當(dāng)具備抗?jié)B性、抗蝕性，并能提高混凝土的密實度。結(jié)構(gòu)的設(shè)計也需要考慮到防水的要求，比如可以采取剛性防水（構(gòu)件自防水）的方式，即提高混凝土的強度或者采用抗?jié)B添加劑來改善混凝土的密實度。

防水防護系統(tǒng)的設(shè)計還需要考慮到建筑物的整體結(jié)構(gòu)。例如，如果建筑物的墻體是承重墻，那么就不能隨意改變其結(jié)構(gòu)，否則可能會影響建筑物的穩(wěn)定性。因此，防水防護系統(tǒng)的設(shè)計需要在保證防水效果的同時，盡量減少對建筑物結(jié)構(gòu)的影響。

另外，防水防護系統(tǒng)的設(shè)計還需要考慮到環(huán)境因素，如氣候條件、土壤類型、地下水位等。在寒冷地區(qū)，低溫可能導(dǎo)致防水材料脆化，降低其柔韌性和施工性能。而高濕度環(huán)境則可能引發(fā)材料吸水膨脹，從而影響其防水效能。因此，在選擇防水材料時，需充分考慮當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c，以確保所選材料能夠適應(yīng)極端氣候條件下的使用要求。

此外，土壤的滲透性和酸堿度等特性，對防水材料的耐久性具有直接影響。例如，砂質(zhì)土壤因其高滲透性可能導(dǎo)致地下水迅速滲透至地下工程內(nèi)部，增加防水難度。而酸堿性土壤則可能對防水材料造成腐蝕，縮短其使用壽命。因此，在設(shè)計防水系統(tǒng)時，需針對當(dāng)?shù)氐耐寥李愋吞攸c，選用具有相應(yīng)抗?jié)B透性和耐腐蝕性的防水材料。

地下水位的高低也是防水防護系統(tǒng)設(shè)計中不可忽視的因素。高地下水位意味著地下工程將面臨更大的水壓挑戰(zhàn)，對防水系統(tǒng)的抗壓性能提出更高要求。同時，地下水的水質(zhì)也可能對防水材料產(chǎn)生不利影響，如含有腐蝕性物質(zhì)的水可能導(dǎo)致防水材料發(fā)生腐蝕。因此，在設(shè)計過程中，需充分考慮當(dāng)?shù)氐叵滤患捌渌|(zhì)特點，選擇能夠承受較高水壓和具有良好耐腐蝕性的防水材料。

綜上所述，地下工程防水防護系統(tǒng)的設(shè)計是一項高度專業(yè)化和復(fù)雜化的任務(wù)。通過精心選擇高性能的防水材料和采用科學(xué)的設(shè)計策略，可以確保防水系統(tǒng)在各種環(huán)境條件下都能保持出色的防水性能和穩(wěn)定性。

3 地下工程防水防護系統(tǒng)設(shè)計的實踐方法

工程防水使用環(huán)境是指在建筑工程中，為保證建筑物的正常使用和使用壽命，需要采取一定的防水措施。根據(jù)建筑物的使用功能、結(jié)構(gòu)形式和使用環(huán)境的不同，工程防水分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類。這三類工程防水的評判維度有所不同，主要包括地下室參考抗浮設(shè)防水位與底板高差、屋面及外墻參考年降水量、室內(nèi)工程參考頻繁還是間歇遇水等。

3.1 地下室底板防水

（1）確定防水等級和防水方案。根據(jù)地下室的使用功能和重要性，確定防水等級，并選擇適合的防水方案。依據(jù)防水通用規(guī)范所要求的一級防水各部位三道防水、兩道防水的要求，按照新規(guī)范防水層剛?cè)峤Y(jié)合的原則，通常地下室底板防水采用防水砂漿與卷材防水層相結(jié)合的方案，如表1所示。

（2）防水砂漿的配置設(shè)計。防水砂漿主要用于地下室墻體、底板等部位的找平層處理。在配置防水砂漿時，應(yīng)注意防水砂漿的配比應(yīng)根據(jù)施工要求和材料性能進行調(diào)整，以保證其具有良好的抗?jié)B性能。同時，其施工工藝應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求進行，確保砂漿鋪設(shè)均勻、無空鼓、無裂縫。

（3）卷材防水層設(shè)計。在結(jié)構(gòu)自防水的基層上增設(shè)一道卷材防水層，以增強防水的可靠性和耐用性。通常選用耐腐蝕、耐老化、抗拉強度高的卷材，如高分子卷材或合成橡膠卷材等。卷材防水層的搭接和收口處理要嚴(yán)格，確保無滲漏。

（4）節(jié)點設(shè)計。針對地下室底板易出現(xiàn)滲漏的節(jié)點進行重點防水設(shè)計。例如，對施工縫、變形縫等薄弱環(huán)節(jié)，采用多道防水措施，加強密封和止水處理。

（5）排水系統(tǒng)設(shè)計。在地下室底板設(shè)置合理的排水系統(tǒng)，將積水及時排出，降低水壓對防水層的影響。同時，確保排水系統(tǒng)的通暢性和可靠性，避免因排水不暢導(dǎo)致積水或滲漏問題的發(fā)生。

（6）細(xì)部構(gòu)造處理。對地下室底板的陰角、陽角、轉(zhuǎn)角等部位，進行精細(xì)的防水構(gòu)造設(shè)計。例如，采用弧形泛水收口、附加層增強等措施，有效防止積水在細(xì)部構(gòu)造處積聚，降低滲漏風(fēng)險。

（7）材料選擇與質(zhì)量控制。選用符合設(shè)計要求的防水材料，確保材料的質(zhì)量和性能符合規(guī)范要求。在施工過程中，加強材料進場檢驗、施工過程的質(zhì)量控制和防水工程的驗收，確保防水工程的質(zhì)量。

（8）維護和管理。對已建成的地下室底板防水工程，定期進行維護和管理，及時修復(fù)破損、開裂等問題，確保防水功能的持久有效。

3.2 側(cè)墻防水

（1）確定防水等級和防水方案。根據(jù)地下工程側(cè)墻的使用功能和重要性，確定防水等級，并選擇適合的防水方案。通常，側(cè)墻防水采用結(jié)構(gòu)自防水與卷材防水層相結(jié)合的方案，同時考慮側(cè)墻受到的壓力和變形因素，如表2所示。

（2）結(jié)構(gòu)自防水設(shè)計。在側(cè)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通過優(yōu)化混凝土的配合比和添加外加劑等措施，提高混凝土的密實度、抗?jié)B性、抗蝕性，以滿足側(cè)墻的防水要求。同時，合理設(shè)置鋼筋，考慮側(cè)墻的厚度和結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

（3）卷材防水層設(shè)計。在結(jié)構(gòu)自防水的基層上增設(shè)一道卷材防水層，增強防水的可靠性和耐用性。對于側(cè)墻，卷材防水層的鋪設(shè)要覆蓋整個側(cè)墻表面，并設(shè)置適當(dāng)?shù)氖湛?，以適應(yīng)側(cè)墻的形狀和尺寸變化。卷材防水層的搭接和收口處理要嚴(yán)格，推薦與高黏抗滑涂料相結(jié)合，確保無滲漏。

（4）節(jié)點設(shè)計。針對地下工程側(cè)墻易出現(xiàn)滲漏的節(jié)點進行重點防水設(shè)計。例如，側(cè)墻與底板的交接處、施工縫、變形縫等薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)采用多道防水措施，加強密封和止水處理。

（5）排水系統(tǒng)設(shè)計。在側(cè)墻設(shè)置合理的排水系統(tǒng)，將積水及時排出，降低水壓對防水層的影響。同時，確保排水系統(tǒng)的通暢性和可靠性，避免因排水不暢導(dǎo)致積水或滲漏問題的發(fā)生。

（6）細(xì)部構(gòu)造處理。對側(cè)墻的陰角、陽角、轉(zhuǎn)角等部位，進行精細(xì)的防水構(gòu)造設(shè)計。例如，采用弧形泛水收口、附加層增強等措施，有效防止積水在細(xì)部構(gòu)造處積聚，降低滲漏風(fēng)險。

（7）材料選擇與質(zhì)量控制。選用符合設(shè)計要求的防水材料，確保材料的質(zhì)量和性能符合規(guī)范要求。在施工過程中，加強材料進場檢驗、施工過程的質(zhì)量控制和防水工程的驗收，確保防水工程的質(zhì)量。

（8）維護和管理。對已建成的地下工程側(cè)墻防水工程，定期進行維護和管理，及時修復(fù)破損、開裂等問題，確保防水功能的持久有效。

3.3 頂板防水

地下工程防水防護系統(tǒng)在頂板防水的實踐中，采用了與底板防水相似但又有特定側(cè)重點的設(shè)計方法，如表3所示。

（1）確定防水等級和防水方案。根據(jù)地下工程頂板的使用功能和重要性，確定防水等級，并選擇適合的防水方案。通常，頂板防水采用結(jié)構(gòu)自防水與卷材防水層相結(jié)合的方案，同時考慮頂板受到的壓力和上部荷載的影響。

（2）結(jié)構(gòu)自防水設(shè)計。在頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通過優(yōu)化混凝土的配合比和添加外加劑等措施，提高混凝土的密實度、抗?jié)B性、抗蝕性，以滿足頂板的防水要求。同時，合理設(shè)置鋼筋，考慮頂板的厚度和結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

（3）卷材防水層設(shè)計。在結(jié)構(gòu)自防水的基層上增設(shè)一道卷材防水層，增強防水的可靠性和耐用性。對于頂板，卷材防水層的鋪設(shè)要覆蓋整個頂板表面，并設(shè)置適當(dāng)?shù)氖湛冢赃m應(yīng)頂板的形狀和尺寸變化。建議厚涂基層增強修復(fù)底涂以及耐根穿刺防水卷材，可以采用熱熔滿粘法進行施工，確保無滲漏[2]。

（4）節(jié)點設(shè)計。針對地下工程頂板易出現(xiàn)滲漏的節(jié)點進行重點防水設(shè)計。例如，頂板與側(cè)墻的交接處、施工縫、變形縫等薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)采用多道防水措施，加強密封和止水處理。

（5）排水系統(tǒng)設(shè)計。在頂板設(shè)置合理的排水系統(tǒng)，將積水及時排出，降低水壓對防水層的影響。同時，確保排水系統(tǒng)的通暢性和可靠性，避免因排水不暢導(dǎo)致積水或滲漏問題的發(fā)生。

（6）細(xì)部構(gòu)造處理。對頂板的陰角、陽角、轉(zhuǎn)角等部位，進行精細(xì)的防水構(gòu)造設(shè)計。例如，采用弧形泛水收口、附加層增強等措施，有效防止積水在細(xì)部構(gòu)造處積聚，降低滲漏風(fēng)險。

（7）材料選擇與質(zhì)量控制。選用符合設(shè)計要求的防水材料，確保材料的質(zhì)量和性能符合規(guī)范要求。在施工過程中，加強材料進場檢驗、施工過程的質(zhì)量控制和防水工程的驗收，確保防水工程的質(zhì)量。

（8）維護和管理。對已建成的地下工程頂板防水工程，定期進行維護和管理，及時修復(fù)破損、開裂等問題，確保防水功能的持久有效。

4 結(jié)語

在分析當(dāng)前防水防護系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，文中系統(tǒng)地探討了防水防護系統(tǒng)的設(shè)計原理，詳細(xì)闡述了其實踐方法，并創(chuàng)新性地在防水通用規(guī)范的基礎(chǔ)上增加了一道防水層。盡管這一舉措帶來了一定的成本增加，但通過實際工程案例的驗證，充分證明了這些改進措施在提升防水系統(tǒng)的抗壓、抗?jié)B、抗裂等性能方面的顯著效果。本研究成果，相信能夠為地下工程的建設(shè)和維護提供更加科學(xué)、高效的防水防護方案，從而推動我國地下工程建設(shè)事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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[作者簡介]周俊青（1980—），男，安徽安慶人，本科，高級工程師，研究方向：建筑學(xué)（地下工程）。