地下工程渗水原因及防治技术研究

地下工程渗水原因及防治技术研究
杨治传
摘要：本文主要目前地下工程中的渗水原因进行了简要分析，针对各种渗水原因提出了相应的防水止水的措施和方法，并对施工过程中应注意的治水方法进行了探讨，为地下工程渗漏的防治以及设计和施工提供建议。
关键词：地下工程；渗漏；防治措施

1 引言
地下工程长期处于地下水（上层滞水）包围之中。许多地下工程受到不同程度得地下水侵蚀和渗透，降低了强度，缩短了使用年限，无法发挥它们得经济效益和社会效益。建筑设计,发表论文,职称论文
一项地下工程建成后，如果出现渗漏，轻则影响美观、使用不便，重则破坏结构安全、引发事故。造成渗漏的原因多种多样，尽管施工质量是最直接的原因!但是防水设计方案是否完备，材料选择是否恰当，都是非常重要的因素。
当前我国住宅建设中存在的问题指出，“跑、冒、滴、漏”的工程质量通病没有得到根治，近年来防水工程出现早期渗漏事故增多，而地下工程是渗漏的重灾区[1]。
防水是地下建设中的一个重要组成部分。地下防水工程的质量通病主要是不同程度的渗漏。渗漏不仅使结构的混凝土侵蚀及钢筋锈蚀, 直接影响工程的安全和使用年限, 而且影响正常使用, 使内部设备和物资受潮、锈蚀、霉烂、变质, 甚至报废; 如增设排水或除湿设备, 将使工程费用增加, 亦有害于人体的健康[2]。
本文就地下工程渗水的成因及防水技术展开讨论，探讨防水措施及施工过程中的防水、治水方法。
2 地下工程渗水形成的原因
根据已有的工程案例，地下工程造成渗漏的主要原因有：地质勘探不准、水文资料掌握不全面或设计考虑不周、设计不合理、细部结构处理不当、防水材料选用不当、施工质量不好、使用和管理不善等[2]。主要包括以下几个方面：
（1）大面积渗水。一般大面积渗水发生在底板，主要原因是基面四周基坑降水应在垫层300mm以下，达不到应有水平，造成排水不良。如遇雨天、停电或出现机械故障，基坑水位上涨，淹没垫层，不具备灌注混凝土条件，为抢进度，带水施工。其次，在灌注混凝土过程中，由于拌和不均、振捣不实等原因，造成混凝土孔隙大、强度低，出现大面积渗水现象[3,4]。
（2）混凝土渗漏。主要是混凝土蜂窝、麻面、孔洞等形成的渗漏。
（3）施工缝。由于大面积施工，人为地将连续作业的混凝土分成几个单元，是防水薄弱环节之一。在浇灌上层混凝土时, 没有预先在施工缝处铺一层水泥浆或水泥砂浆, 上、下层混凝土不能固定粘结。钢筋过密, 内外模板距离狭窄, 混凝土浇捣困难, 施工质量不易保证。模板支撑不牢，不严密，造成跑浆，出现麻面，引起缝隙渗水。
（4）变形缝。变形缝渗水的主要原因是止水带固定不牢、偏离中心，混凝土振捣不实，出现较大孔洞。
（5）采光窗口。地下工程采光窗口，由于基础下沉，使与主题工程联结处得放水层被破坏，出现渗水。
（6）城市地下设施与地下工程。城市新建得各种地下设施（煤气管路、排污管、自来水管）与原地下工程交叉联结处未处理好，造成渗水。
（7）预埋件部位及管道穿墙部位渗漏。预埋件（包括预埋螺栓、铁件和暗线管等）处渗漏的原因有：预埋件周围混凝土振捣不密实；没有认真清除预埋铁件表面锈蚀层, 致使预埋铁件不能与混凝土粘结严密；暗线管接头不严或有缝管, 水渗入管内后，又由管内流出；在施工或使用中预埋件受振松动, 与混凝土间产生缝隙。
3 防水材料的特性
防水材料是对主体结构的辅助性保护材料，用以防止和弥补水泥在化学性能、物理性能上的欠缺即吸水、冻涨、钢筋锈变、砼风化、裂缝、蜂窝麻面等病害的防水。只有选用粘结强度大、抗渗能力强、弹柔性能好的防水材料，牢固地与砼结合在一起，才能防止建设工程不渗漏，延长其使用寿命。
防水材料依据制造工艺、形状、技术检测标准、产品共性和特性，概括起来可分属两大性能：刚性和柔性。刚性材料主要为水泥，柔性材料包括四大系列：卷材系列、涂料系列、油膏系列、粉剂系列。在建设工程上用量最大的柔性材料是卷材和涂料。
地下室防水, 主要有防水混凝土防水、水泥砂浆防水及卷材防水等几种。
防水混凝土是依靠混凝土本身的密实性来达到防水要求的。它既防水, 又是承重、围护结构。防水混凝土与附加卷材的普通混凝土相比, 具有成本低、简化施工、缩短工程及修补容易等优点。
水泥砂浆防水层是以素灰浆（或水泥浆）和水泥砂浆分层交替抹压均匀密实, 与结构层牢固结合的整体抹面防水层, 具有良好的防水能力, 施工简便、质量可靠, 并且适应性强, 新建工程和维修工程均可采用。
卷材防水层, 是由各种卷材和沥青胶结材料连续地胶结于结构表面而形成的。卷材防水层的材料来源方便, 具有一定的韧性和可变性, 适应地下工程下沉、伸缩而引起的微小变形等优点。但存在着
根据防水材料性能与工程实绩，在地下防水工程中应优先采用改性沥青防水卷材与聚氨酯防水涂料。一般而言，在相同技术指标下，卷材系工厂化生产，材质可靠，使用效果较好；但在较深的地下室外墙铺贴时，因卷材自重产生滑移、脱落等质量问题也时有发生，必须引起重视。而采用防水涂料时，则要求基面平整、干净，这在一般施工现场很难做到；但这并不否认防水涂料的优越性，如能通过机械清扫与喷涂，就可大大提高涂料与基面的粘结力。
4 地下工程渗水的防治
4.1 混凝土渗水
对于大体积防水混凝土温度裂缝的控制，可采取以下应对措施。
① 设置滑动层。在混凝土底板和垫层之间，铺设20mm厚中砂，上覆一层350号油毡，可有效减少外约束应力，防止底板混凝土出现贯穿性裂缝。
② 利用混凝土后期强度。以60d龄期混凝土作为设计强度，与28d龄期混凝土强度相比较，每m3混凝土可减少水泥用量20～30kg，降低混凝土温度2.8～4.2℃。
③ 延缓水泥水化放热速度，降低混凝土内部温度峰值。可选用低热水泥、掺加粉煤灰等。
④ 掺加高效减水剂，有利于混凝土泵送和可操作性。
⑤ 加强施工和质量管理，确保大体积防水混凝土在高温或负温下连续浇筑的施工质量。
⑥ 根据施工期间温度情况，选择相适宜的混凝土养护方案。通过温度应力计算和温度监测，确保混凝土内外温度差控制在25℃以内；或通过不同龄期的推算，防止混凝土致裂温度的出现。
4.2 沉降缝
沉降缝渗水渗漏水的情况大都是施工及施工工艺不当造成的，可采取以下一些措施进行放渗：
① 沿沉降缝剔宽15cm、深2cm的一个浅槽，在浅槽内将沉降缝扩至5cm宽、7cm深，把槽底部沥青木丝板剔除3cm，要求槽体相对规整,而后用钢刷将槽内面刷平整，用水将槽内浮尘冲洗干净。
② 将遇水膨胀橡胶止水条（2cm×3cm）镶嵌于剔除的3cm沥青木丝板的位置，外部用3cm厚的环氧砂浆封堵。
③ 在环氧砂浆外部即所剔宽5cm、深7cm 的槽内嵌入排水盲管，盲管外部用半PVC 管封盖，并在PVC管两边打斜水泥钉固定半PVC管。
④ 用防水腻子将半PVC管两边与槽墙两边接触处抹严，外边用KB 抹面,涂一层防水涂料。
⑤ 用防水砂浆封堵沟槽。
⑥ 在15cm×2cm沟槽两边打Ⅰ序注浆孔，不穿透止水带，插入注浆嘴，并固定和对周围密封，用化灌泵注入水溶性聚胺脂，封堵注浆孔；再打Ⅱ序注浆孔，穿透止水带，最后拔出注浆嘴，用砂浆封堵注浆孔。
⑦ 将15cm×2cm 的沟槽再涂一层防水涂料。
⑧ 15cm×2cm 的沟槽用防水砂浆抹平。
4.3 施工缝渗漏
① 沿施工缝剔5cm、宽2cm深的槽，用钢刷刷涂不坚固的砼碎块,并用水冲洗干净。
② 沿施工缝每隔20cm打一注浆孔，深度为墙厚的1/ 4～1/ 3，并插入注浆嘴。
③ 用KB沿槽涂抹，做2～3次加强，并用防水砂浆将槽抹平，露出注浆嘴。
④ 注入水溶性聚胺脂，压力有变化，注入少量水，停30min以上，拔出注浆嘴，用砂浆封堵注浆孔。
4.4 点渗漏
对于点渗漏还是采取以堵为主的措施，其材料可考虑柔性材料。
4.5 大面积渗漏
（1）若是回填注浆未做，可进行补注单液浆。
① 钻孔。采用风钻或电钻,孔径38、钻孔深度为进入初期支护5cm。
② 插入注浆管，安设注浆嘴，嘴周围用麻丝或棉纱包缠，以防止注浆时漏浆。
③注浆量一般不好确定，但要按照设计标准量的80%进行控制，注浆过程中应当以注浆压力为主，要控制参数，终压为0.5～0.8MPa。
④ 浆液中应加入5%的UEA膨胀剂，浆液变换应是先稀后浓。
⑤ 注浆结束后，关死注浆嘴开关，浆嘴以下的弯路拆除；等注浆孔内水泥浆液初凝后，拔掉注浆嘴，而后用水泥砂浆封堵注浆孔。
（2）如果漏振或过振应采取以下措施：
① 在渗漏范围内，用钢钎剔2cm深的槽。
② 打注浆孔，插安并固定注浆嘴,注浆孔布置呈梅花型，间距为15cm。
③ 在槽内涂防水涂料2～3层，外部KB加固。
④ 注水溶性聚胺脂，有串浆的可及时堵塞、封孔，此孔不再注浆，等该段全部注完后，拔出浆嘴并用水泥砂浆封堵。
⑤ 用水泥砂浆将所剔槽抹平。
5 施工过程中的治水
5. 1 降排水与回灌方法
降水与回灌结合的具体做法：沿地下设施结构两侧施设抽水浅井和回灌深井，按比例将浅层地下水抽出，经水质化验，如合格，灌入40m以下的深部含水层中。这样既可保护水资源，减少水资源浪费，还可保证建造设施的稳定性，有时虽然地下水位较高，但十几个作业面均无水施工，效果显著，可为提前完工创造有利条件。
5. 2 地下连续墙阻截水方法
地下连续墙作为开挖期间的止水、围护结构,同时又可作为永久结构的一部分，主要作用在于阻截上层滞水及潜水，基坑内积水用水泵抽排。在施工中采用厚0.6m、深约22m、C30钢筋混凝土地下连续墙，有效阻截地下水及流砂，给施工创造良好的条件。
5. 3 永久放水方法
5.3.1 复合式衬砌防水层材料的选择
对于地下隧道等地下重大构筑物，应设计力复合式衬砌，由初期支护、防水层、二次衬砌模注混凝土构成。初期支护为钢筋格栅加钢筋网加喷射混凝土，厚0.25 m～0.30 m。防水层由缓冲层和防水板（膜）组成。二次衬砌为模注防水混凝土，抗渗等级S8。缓冲层选用较柔软且具有相当强度的片材，以克服喷射混凝土粗糙凹凸不平的基面对防水板（膜）的损伤。防水板（膜）除具有不透水性外，还应具有在二次衬砌灌注混凝土时承受机械作用下不致损伤的性能，具有耐久性良好、接缝处严密且操作简便的特点。
5. 3. 2 区间隧道防水
区间隧道采用钢筋格栅加钢筋网加喷射混凝土作初期支护。喷射混凝土厚0.3m，然后做防水层，最后施作二次衬砌模注C20防水混凝土厚0.25m。
5. 4 加强对结构变形缝、施工缝的处理
根据地下工程施工特点,为使变形缝满足密封防水、适应变形、施工方便要求，采用橡胶止水带，即在变形缝部位，现浇混凝土中间埋入橡胶止水带，然后在缝内侧用双组份聚硫橡胶嵌缝,最后在预留槽内嵌入聚氨酯涂膜胶和遇水膨胀橡胶复合在一起的止水条，即氯丁橡胶和遇水膨胀橡胶复合形成止水条，宽30mm，厚10mm。
6 结论
地下工程防水是一个系统工程需要方方面面的配合才能够确保质量。防水设计和防水材料质量是最为关键的。在防水设计方面，设计人员要综合考虑各方面的因素，科学设防，并使设计达到应有的深度。在设计过程中，通过理论与实践相结合，必须采取“堵防结合、刚柔结合、因地制宜、综合治理”得原则，再分别采用“堵、注、涂、抹”的施工方法，使结构渗水部位形成多道防水线，密闭的整体，收到良好效果。
在防水材料方面，生产厂家应该自律，严格按国标和行标生产产品。建设单位或施工单位应该严格选材标准，按国家规定送检，杜绝不合格产品在工程中使用。如果相关各方都严格按规定规范自己行为，地下工程防水应该不会成为一个难以解决的问题。
参考文献(References)：
[1] 叶琳昌. 地下防水工程渗漏原因新认识[J]. 中国建筑防水, 2005, (2): 7-10.
[2] 谢俊卿, 井鸿飞, 杨培云. 住宅地下室渗漏成因及防治[J]. 煤炭工程, 2004, (3): 28-30.
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[4] 孙国萍. 地下水防漏技术[J]. 煤炭技术, 2004, 23(5): 79-80.