淺談地下工程防水設計中應注意的幾個問題

關鍵詞 地下工程 防水層設計 結構自防水 柔性防水
摘 要 特別強調在地下工程防水設計中，要注意結構自防水的設計、粗骨料的選擇、防水混凝土的采用、粉煤灰摻合料的應用、后澆縫的留設、墻體水平構造筋的布置等，因為這些因素均會影響結構自防水的質量。另外，柔性防水材料的選擇和應用不當也會影響地下防水的可靠性。
1結構自防水應注意的問題
1.1應重視粗骨料的選擇
在混凝土集料的選擇過程中，人們非常重視水泥的選擇，但對石子等粗骨料的選擇則往往忽視。粗骨料占混凝土全部體積的70％以上，其滲透性也能影響混凝土的滲透性。如石英閃長巖的滲透系數為8.24×10－13m/s，相當于水灰比為0.70的硬化水泥漿?？梢?，在防水混凝土設計中，優選骨料巖石種類對提高混凝土的抗滲性非常重要。
1.2應優先采用摻外加劑的防水混凝土
防水混凝土最早以最小孔隙率和最大密實度為理論依據的骨料級配防水混凝土。它是以骨料級配的方法，遵循“理想級配曲線”，對骨料進行篩分并丟棄部分砂石，求得配制高密實度混凝土?，F行人防預算定額上的自防水混凝土就是這種級配混凝土。但由于此種混凝施工時耗時費力、效率低下，已逐漸淘汰。代之而起的是以UEA補償收縮混凝土為代表的外加劑防水混凝土。這種混凝土與原級配防水混凝土相比，不但施工效率高，強度可提高10％～30％，抗滲性提高2倍，而且抗凍性及抗硫酸性也大為提高。目前，這種外加劑自防水混凝土的理論及施工工法都已成熟，應該大膽使用。
1.3重視粉煤灰摻合料的應用
用粉煤灰取代混凝土中的部分水泥可以制成粉煤灰混凝土。這種混凝土具有抗腐性能，若用于地下防水工程會產生良好的經濟效益。
(1)粉煤灰混凝土的防水性 粉煤灰混凝土與普通混凝土的防水原理基本相同。粉煤灰的加入可改善砂子的級配，填充混凝土內部微小孔隙，還可降低水灰比(粉煤灰可看成是膠凝材料的一部分)，從而增加混凝土的密實性，提高混凝土的抗滲性。
(2)粉煤灰混凝土的抗腐性 粉基中含有大量Al2O3，這些礦并不象水泥熟料礦物水化那樣快，往往建筑物開始使用期間仍有大量反應，而這一時期正是腐蝕介質F－、CL－、SO42－的侵入過程，因此會發生長時間的化學反應。這些反應一方面降低了F－、CL－、SO42－的侵入濃度，另一方面也增大了固相體積。由于介質一般都是從孔隙中進入，所以固相體積增加不但不會對結構產生應力，而且會減少孔徑，堵塞滲水通道，從而降低了對鋼筋的腐蝕作用?？梢?，在混凝土中摻加一定量的粉煤灰取代水泥，不僅有較好的技術效果，而且有其經濟意義。尤其在天津、沿海一帶，工業粉煤灰較多，砂石料較貴，就更具有現實意義了。
1.結構上盡可能不留或少后澆縫
后澆縫遵循的是“抗放兼備，以放為主”的設計原則。因為普通混凝土存在開裂問題，后澆縫的設置就是把大部分約束應力釋放，然后用膨脹混凝土填縫以抗衡殘余的收縮應力。這種設計已經列入規范而廣泛使用。然而，后澆帶的清理與鑿毛也給填縫施工帶來麻煩，不但工期延長，而且有時還會影響工程的防水能力。因此，工程防水設計時，應盡量去掉后澆帶，以實現混凝土的連續澆筑。
近年來，科技工作者對大體積混凝土無縫設計進行了大量的研究。其中UEA替代水泥量10％～20％范圍內，對強度無影響，其膨脹率為2×10 4～3×10 4 在配筋率為0.2～0.8下，可在結構中建立0.2～0.7MPA的預壓應力，從而防止裂縫的產生，把后澆縫的間距延長至50m以上。若結構長度遠遠超出50m，可根據計算設置若干條膨脹加強帶，實現混凝土的連續澆筑施工。
此外，當結構的配筋率達到一定值后，也具有抗收縮能力。如當外墻≥0.62，內縱墻≥0.45，底板≥0.25，混凝土標號為250時，建筑物長度若不超過80m，則可認為是安全的。
1.5適當增加墻體水平構造筋
墻體容易開裂的原因是多方面的，但墻體受力鋼筋過多，水平構造過少也是原因之一。因為在施工過程中墻體拆膜較早，且養護困難，極易開裂。為了防止這些裂縫的產生，可以采用螺紋鋼筋，并適當減少水平構造筋的間距，以提高混凝土極限拉伸強度。對于厚度在300～500mm的地下工程來說，水平構造筋采用直徑14至15的布置方式較為合理。這與采用光圓鋼筋相比較，投資僅有略微提高，但它卻可以與自防水混凝土共同承擔抗衡收縮應力，防止裂縫產生，在綜合經濟效益上是合理的。
此外，在地下工程無梁板結構及梁板結構中，墻體上常設有墻體，這些柱的配筋率要比它所在墻體的配筋率大得多。這樣，當混凝土收縮時，往往會在相連部位出現應力集中而開裂。為分散應力，應在此處加強水平筋直徑為8至10，長1000mm,其中200插入柱中，800mm插入墻中。
2 柔性防水應注意問題
2.1不選用水溶性防水涂料
不溶性防水涂料在與水接觸時間較短時可防水，但如果在地下被水日久天長地浸泡，涂膜將乳化成液體，失去防水能力。
2.2不選用易腐爛材料作胎體的卷材
瀝青在水下時間長了也會吸水，那些易腐的紙胎、布胎就會腐爛，失去防水功能。
2.3柔性防水層不能設計在模板墻上
由于市區用地緊張，基坑常常不能放坡開挖。主體施工時，應在墻外砌筑磚墻作為外側模板。在這種情況下，柔性防水材料常被用于“外防內作法”，即將防水層粘貼或使得外墻與防水層之間的聯系減弱，甚至只是接觸。這樣建筑物沉降時，防水層并不與建筑同步下沉，極易造成防水層被拉斷，失去防水效果。