前 言
防水對于地下工程來說是非常重要的,這是因為地上建筑都是以排為主,雨水在屋面上停留的時間短,能通過有組織或無組織的排水方法,從落水管或檐口排入下水道,對防水層形成不了透水壓力。而地下工程長期置于地下水的包圍之中,如果沒有防水措施,或者僅有措施而效果不好,地下水就會滲入結(jié)構(gòu)內(nèi)部,不但影響地下工程的使用,而且會使混凝土腐蝕,鋼筋生銹,地基下沉,甚至淹沒構(gòu)筑物,直接危及地下工程的安全。因此修建地下工程時,必須認真考慮和做好防水處理,否則無法使用。提起防水,傳統(tǒng)上認為是建筑專業(yè)的事而與結(jié)構(gòu)專業(yè)無關(guān),其實不然。新修訂的《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》將原《規(guī)范》中的“宜采用防水混凝土結(jié)構(gòu)”改為“應(yīng)采用防水混凝土結(jié)構(gòu)”,可見體現(xiàn)了以結(jié)構(gòu)自防水(含外加劑)為主的主導(dǎo)思想,其重要性已越來越受到結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者的重視。
2合理確定地下工程的防水等級
合理確定工程的防水等級是確保工程使用功能的前提,也是進行防水設(shè)計的準則和依據(jù)。地下工程的防水等級確定過低,輕者會影響整個工程的正常使用,重者則使整個防水設(shè)計失敗,造成地下工程的報廢。而防水等級確定過高,又會造成不必要的浪費,得不償失。規(guī)范規(guī)定的防水等級劃分為四級,除一級外,其它各級都給出了定量指標(biāo)。在設(shè)計時,可根據(jù)規(guī)定的定量指標(biāo),結(jié)合工程的實際情況合理確定地下工程的防水等級。如指揮工程屬極重要的戰(zhàn)備工程,應(yīng)定為一級;而人員掩蔽工程屬重要的戰(zhàn)備工程,應(yīng)定為二級。只有合理確定地下工程的防水等級,才能準確制定防水方案,做到有的放矢。
3 選用合理結(jié)構(gòu)形式、優(yōu)化構(gòu)造節(jié)點設(shè)計
3.1 選用合理的結(jié)構(gòu)形式
結(jié)構(gòu)自防水(含外加劑)為主的防水主導(dǎo)思想在《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》中得到了充分體現(xiàn),結(jié)構(gòu)自防水法是利用結(jié)構(gòu)本身的密實性、憎水性以及剛度,提高結(jié)構(gòu)本身的抗?jié)B性能,通常被稱為剛性防水。它要求結(jié)構(gòu)本身必須具備一定的剛度,而合理的結(jié)構(gòu)形式恰恰是提高結(jié)構(gòu)整體剛度的關(guān)鍵。因此,設(shè)計中在結(jié)構(gòu)選型方面,應(yīng)根據(jù)防護要求、平時和戰(zhàn)時使用功能、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件等因素綜合確定,能方的不長、能整的不散,避免結(jié)構(gòu)突變(或斷面突變),盡量使結(jié)構(gòu)選型規(guī)則、整齊,借以提升結(jié)構(gòu)的整體剛度,減少裂縫開展及變形縫的設(shè)置。
3.2 構(gòu)造節(jié)點設(shè)計
變形縫、施工縫和其它(例如穿強孔、陰角等)構(gòu)造節(jié)點的設(shè)計在地下工程防水設(shè)計中占有重要的位置,同時也是防水薄弱環(huán)節(jié),在設(shè)計中應(yīng)盡量不設(shè)或少設(shè)。
、 長期以來就有“十縫九漏”的說法,雖然有些夸張,卻也充分暴露出變形縫防水存在的問題。解決這一問題,除了解決變形縫的防水問題外,盡量減少變形縫的設(shè)置也是減少這一尷尬現(xiàn)象的有效途徑。變形縫的滲漏問題是地下工程的通病之一,已越來越受到工程界的重視,解決好它們的防水設(shè)計是鏟除這一病害的根本。十縫九漏,究其原因,除變形縫防水施工難度較大外,防水設(shè)計中的單一防線也是原因之一,這就要求工程設(shè)計人員在變形縫的防水處理上加強重視,變單一式的防水設(shè)計為復(fù)合式防水設(shè)計。目前,應(yīng)用最廣的復(fù)合式防水設(shè)計有中埋式止水帶與外貼防水層復(fù)合使用;中埋式止水帶與遇水膨脹橡膠條、嵌逢材料復(fù)合使用;中埋式止水帶與可卸式止水帶復(fù)合使用。
、 關(guān)于施工縫的防水設(shè)計,傳統(tǒng)的凹縫、凸縫、階梯縫、鋼板(橡膠)止水帶,其原理都是延長滲水線路,等于加大了混凝土的厚度。這一原理除本身不完善外,施工起來也不好處理,因此不再提倡單獨使用。建議采用外貼式止水帶與中埋鋼板(橡膠)復(fù)合使用,其中以遇水膨脹膠條或膩子條與中埋鋼板(橡膠)復(fù)合使用最佳,但在防護結(jié)構(gòu)中宜采用鋼板,以確保工程的防護效果。
、 穿墻管、線、螺栓宜采用止水環(huán)與遇水膨脹膩子條復(fù)合使用,且應(yīng)采取防止轉(zhuǎn)動的措施,如將止水環(huán)平面外形改為非圓形。
總之,構(gòu)造節(jié)點的防水設(shè)計應(yīng)避免單一式,盡量采用復(fù)合式防水設(shè)計,并且盡量減少變形縫、施工縫的設(shè)置,借以減少地下工程的漏水概率。
4 主體結(jié)構(gòu)材料強度設(shè)計及鋼筋布置
在地下工程防水設(shè)計中,合理的混凝土強度設(shè)計及材料選用、鋼筋及拉接筋的合理布置對減少和控制混凝土裂縫的開展至關(guān)重要。
4.1 主體結(jié)構(gòu)材料強度設(shè)計
地下工程特別是高抗力人防指揮工程,其頂、底板多為大體積混凝土。混凝土設(shè)計強度越高,水泥用量就越大,必然造成混凝土水化熱過高,當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差超過30℃時,溫度應(yīng)力容易超過混凝土的抗拉強度,產(chǎn)生開裂。因此,大體積混凝土強度等級宜在C20~C35范圍內(nèi)選用,高抗力人防指揮工程可適當(dāng)提高,但應(yīng)控制在C40左右,避免設(shè)計上“強度越高越好”的錯誤觀念。在配置混凝土的材料選擇方面,水泥應(yīng)優(yōu)先采用水化熱低的礦渣水泥配置大體積混凝土,用量控制在380kg/m3以內(nèi);采用5~40mm顆粒級配的石子和中、粗砂,控制含泥量小于1.5%;且配置的混凝土抗?jié)B等級應(yīng)在S6以上。筆者最近接觸了一例由于頂板裂縫而產(chǎn)生滲漏水問題的某地下人防工程,雖然其產(chǎn)生裂縫的原因還不完全清楚,但從施工單位的混凝土配合比中不難發(fā)現(xiàn),其水泥用量明顯偏高,不能說與頂板產(chǎn)生裂縫沒有關(guān)系。
4.2 鋼筋布置
由于地下工程多為雙向雙面配筋,除滿足結(jié)構(gòu)應(yīng)力外,還承受因水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力及控制裂縫的開展。因此,上下鋼筋的布置應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距。普通地下室主筋采用直徑14~20mm的鋼筋和100~150mm間距是比較合適的,構(gòu)造筋直徑宜為10~14mm,間距100~150mm,人防地下室和人防指揮工程鋼筋直徑可適當(dāng)提高。另外,在混凝土內(nèi)部加入一定量的鋼纖維,對控制混凝土裂縫的開展效果更佳。由于人防地下室和人防指揮工程需要設(shè)置大量的拉接筋,如果不能很好的控制其保護層厚度,勢必會形成一定數(shù)量的滲水通道。這就要求我們在設(shè)置拉接筋時,采用“梅花型”布置、盡量少而精(用Φ8或Φ10鋼筋);同時雙面配筋要采用統(tǒng)一的模數(shù)確定鋼筋間距,保證雙面鋼筋交叉點連線垂直于鋼筋網(wǎng);有可能的話,可在拉接筋中間焊接止水環(huán);最重要的
一點是必須嚴格保證砼迎水面50mm的鋼筋保護層厚度。
5 結(jié) 語
地下工程的防水是多方面的,涉及的領(lǐng)域和專業(yè)非常廣泛,它需要各專業(yè)密切配合;同時對于整個工程的建設(shè)前期準備、設(shè)計、施工及使用,各單位都應(yīng)該密切關(guān)注地下工程的防水問題,一旦發(fā)現(xiàn)問題立刻采取措施。這里,作者只就結(jié)構(gòu)設(shè)計方面對地下工程防水作了簡要論述,并提出如下在結(jié)構(gòu)自防水設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題,供結(jié)構(gòu)設(shè)計者參閱。
、 合理確定工程的防水等級是確保工程使用功能的前提,也是進行防水設(shè)計的準則和依據(jù)。
、 選擇規(guī)整的結(jié)構(gòu)形式,做好構(gòu)造節(jié)點的防水設(shè)計。
、 破除設(shè)計上“強度越高越好”的錯誤觀念,采用合理的材料強度設(shè)計值。
、 優(yōu)先采用水化熱低的礦渣水泥配置大體積混凝土;合理布置鋼筋和拉接筋。