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地下工程渗漏治理的几个关键技术问题
张 玉 玲
(中冶建筑研究总院)

摘要:地下工程的渗漏及其整治是当前我国工程防水领域中的一个热点问题,已引起我国防水工程界的广泛注意。本文作者根据近三十年来对地下工程渗漏水治理的试验研究、调查分析和工程实践成果,深入地阐述了科学查找漏水源、变形缝渗漏水的治理和因地制宜、堵排防相结合、标本兼治等有关渗漏水治理的理念与关键技术方法,以期引起同行们的讨论并求得共识,共同促进地下工程渗漏水整治技术的不断发展与进步。
关键词:地下工程;渗漏水;治理;注浆法

近二十年来,随着我国建设工程的飞速发展,地下工程建设也取得令人瞩目的成就,其中,地下工程防水领域的新理念、新技术、新材料、新方法不断涌现,有力地促进了我国地下工程建设的发展。但是也应看到,面对日趋庞大和复杂的地下工程建设,由于工程防水设计、选材、施工不当、工程环境的复杂多变,随着时间的推移,地下工程渗漏水逐渐显现出来,工程渗漏病害屡屡发生,不少工程开工当年或尚未竣工就发生渗漏水,给工程建设和人们正常的生活、工作秩序和生产带来严重的危害。
当前地下工程渗漏水的治理已成为我国防水工程界普遍关注的一个重大课题。在国外,尤其是欧美等国建(构)筑物修补堵漏技术起步较早,已有近百年的历史,至今已积累了有关治理工程渗漏的材料、工艺、质量检验等整套技术经验。我国采用化学灌浆堵漏技术始于60年代,目前已发展为一种修补混凝土结构裂缝与堵漏的重要技术。但总的来说,特别是对于房建地下工程渗漏水的治理。目前在治理理念和治理方法(包括材料、工艺)上尚存在诸多的不足,不少地下工程“年年修补、年年漏”的被动局面并未根本扭转。
为此,笔者根据多年来对工程渗漏水治理的试验研究、调查分析和工程实践,就有关渗漏源的查找、变形缝渗漏水治理及因地制宜标本兼治渗漏水等关键技术问题谈谈个人的认识,旨在引起防水工程界同仁们的讨论,并逐步形成共识,以进一步促进地下工程渗漏治理技术的发展。
1 治理“渗漏”的先导和关键——找准漏水源
治理地下工程渗漏水最重要和必须首先进行的一项工作是查找“漏水源”,即引起渗漏水的源头。然而,纵观国内有关渗漏水治理的文献资料和技术标准,几乎将捕捉渗漏水的视线都集中在诸如施工缝、变形缝、螺栓孔及蜂窝、麻面、孔洞等漏水点上。其实在许多情况下漏水点并不一定是真正的漏水源,特别是外包防水卷材的工程或是抹灰的砖墙砌体等工程,渗漏点与渗漏源相距甚远,少则1~2m,多则20~30m。若只从结构表面进行观察、处理,见漏堵漏,这种治标不治本的办法,在治理效果上往往是事倍功半。不切断漏水源,虽然个别薄弱部位漏水点的水暂时被堵住了,但是在漏水源与漏水点之间的其它薄弱部位又可能再次发生渗漏,这就是很多工程渗漏、修补、再渗漏、再修补、再渗漏的主要原因之一。
那么,怎样找准漏水源呢?根据笔者二十多年来从事地下工程渗漏修补的实践经验和对渗漏源规律的认识,建议从以下几方面着手查找渗漏源效果较好。
1.1 从工程的防排水设施及环境因素上找渗漏源
北京青年湖公园某一办公、休息场所位于半山腰,集水井却设在高于建筑物的山上。过高的集水井和内径过细的排水管,导致生活用水及雨水排放不畅,下大雨时倒灌,室内地面、墙面1米以下部位严重渗漏水。面对这种状况,起初仅对渗漏水部位治理,渗漏不能得到根治。后采取加大排水管径,并在低处增加集水井等措施,才彻底解决了室内大厅地面的渗漏水问题。
北京某医院门诊部一楼厕所及走廊大厅地面渗漏水,施工单位曾多次进行修补不见成效。后由我院防水组科技人员实地考察,发现漏水源头是厕所墙外没作散水坡,靠近墙外边有一洞穴,雨水、雪水等不断灌入,导致厕所、走廊与大厅地面渗漏。随即采取直接向洞中灌注水泥的堵漏措施,同时对建筑物渗漏水进行治理,才从根本上解决了该医院长期渗漏问题。
1.2 从工程结构设计缺陷上找渗漏源
由于结构物自重不足以抵抗地下水的浮力,以及地基不均匀沉降,引起地下室底板侧墙变形、开裂是导致渗漏水的源头之一,在查找渗漏源时是绝不能忽视的。
1)工程结构自重小于水的浮力,引发渗漏。
地下工程通常长期处于含水量高的土层介质中,尤其是当地下水位骤然上升,会使浮力增大。设计方案中如未考虑抗浮措施,则工程极易被浮起,导致结构断裂,引发渗漏水。
如厦门某工厂两个大水池尚未建成,一场大雨过后,水位急剧上升,在浮力作用下导致两个水池隆起碰撞,结构损坏出现渗漏。
大庆某地下商业城也是因浮力作用,引起底板隆起断裂结构破坏的一个典型实例。
该地下商城埋深7.1m,为筏板基础,框架剪力墙结构,总建筑面积约4万多平方米。建成后,由于地下水位升高,抗浮措施不力,导致底板变形、开裂,并出现严重渗漏水,底板局部隆起达800mm,造成结构受力钢筋弯曲,柱倾斜部分结构破坏(见图1),不得不采用800mm的毛石压在隆起的底板上。(见图2)
图1 结构钢筋受力弯曲
图2 用毛石压重
对于这类渗漏水工程,若不有效增大结构抗浮能力,仅仅单一地整治渗漏水往往是难以奏效的。
2)地基对地下结构约束应力过大引起渗漏。
广州某大厦地下室渗漏水曾先后三次分别采取注浆、堵漏或增加防水层等方案进行整治,但由于采用的方案针对性不强,效果不佳。每到春节后底板依然开裂渗漏,曾采用在底板上全面涂刷2~3毫米厚的聚氨酯防水涂料,其上施作120mm厚的钢筋网豆石混凝土治理,仍然不能有效控制渗漏。
经调查分析,该工程之所以多次整治渗漏水均无明显成效,其原因主要是该工程地下室桩基紧紧嵌固在坚硬的基岩上,底板与垫层间又未设置滑动层,致使桩基对地下室结构约束应力过大,当约束力大于底板、侧墙混凝土抗拉强度就会出现结构开裂和渗漏水现象。
为此,我们在后浇带等部位嵌填具有良好粘结性能、弹性和一定强度的密封材料,涂刷延伸率高达1200%的硅橡胶防水涂料及其他综合治理措施,降低了约束应力过大的不良影响,最终达到了较好的治理效果。
再如:广东省某大厦底层及负三层部份底板在混凝土浇筑数个月后出现数十条裂缝渗漏水,部分裂缝表面有白色析出物,经光谱分析,其主要成分为CaCO3(见图3),说明这些裂缝是贯通的。
图3 CaCO3光谱分析图
根据裂缝出现在混凝土水化反应已基本完成后的一段时间,且地下室一直处于潮湿环境等情况分析,可以排除混凝土开裂是温度变化和干缩所致。而底板和负三层裂缝渗漏出现的部位,又均集中在桩基嵌固于坚硬岩石的底板部位,说明混凝土开裂是由于底板受到较大约束力作用的结果。该工程的裂缝渗漏水,历经三年多次反复治理均无明显效果。这类工程若不解决基础不均匀沉降问题,只从修补堵漏的角度治理是很难根治的。
1.3 从柔性防水层的设置及构造上寻找漏水源
1)底板不设置柔性防水层。
江西、上海、浙江、福建等地的某些地下工程防水设计中有个误区,认为地下工程混凝土底板较厚,又是混凝土结构自防水,可不设置柔性防水层,这个认识有其偏颇,防水混凝土也不是完全不透水材料,P8防水混凝土的渗透系数约为5~8×10-10cm/s,当渗水量大于混凝土中蒸发量时,结构就会出现渗漏水现象。
如:厦门大西洋海景城地下室两层,埋深8.00米,地下水位为-1.00米,该工程基本处于水的包围中,侧墙采用刚柔结合的防水方案,底板为结构自防水,未作柔性防水层,竣工后,地下二层地面出现纵横交错裂缝,两条后浇带也大部分渗漏水。寻找漏水源时,发现外墙柔性防水层已滑落脱开,地下水从外墙混凝土不密实处及后浇带等薄弱部位渗入,施工单位曾用刚性堵漏材料进行封堵,效果不甚理想。
2)底板与外墙的防水卷材连接处受到破坏,防水层不连续、不封闭。
河北沧州某多层住宅楼,地下一层埋深1.75m,工程竣工2个月后地下室内侧墙根部发生渗漏,究其原因,施工回填土时卷材受损,且卷材与墙体之间粘结不紧密,形成窜水层,造成多处渗漏。
1.4 从防水材料质量问题上找渗漏源
北京某高档豪华别墅区,环境优美、造型别致,但屋面、厨房、厕浴间、阳台、地下室几乎无处不漏。经实地考察查找渗漏水源,主要是防水设计不合理、选材不当、施工质量差。仅以地下室为例,该工程采用的是北京市建委禁用的2mm厚复合胎SBS防水卷材,热熔法施工,双层作法总厚度还不到3mm。此外,防水卷材外面有的未作保护层,直接回填土造成防水卷材严重破损,完全失去防水功能。
1.5 从具有导水性的埋设物处找渗漏源
由于混凝土与钢筋的线膨胀系数不同,两者间生成的水膜在水分挥发或被吸收后产生的缝隙,使钢筋(丝)、对穿螺栓等处成为透水通路和漏水源。
如:总参某工程地下室内砖墙面出现渗水点,封堵后墙面仍不断出现渗水点,后深入检查发现漏水源是距漏水点2~3米外的防爆门的一个细钢筋,该钢筋在施工中本应切断,却被灌埋在墙内成为引水通路。
又如:亚运村跳水台混凝土底板拐角厚1.5米处发生渗漏水,后采用无机铝盐等刚性或柔性材料几次修补,均未见效。寻其漏水源仅是一条绑扎钢筋的细铁丝,没按规范要求折向混凝土底板内侧,而成为导水通路,引起渗漏。
2 变形缝的渗漏与治理
伸缩缝和沉降缝统称变形缝。伸缩缝是为防止工程由于温度变化引发混凝土结构胀缩变形开裂而设置的。沉降缝主要为防止上部建筑物荷载或地基承载力变异较大引起不均匀沉降破坏而设置的。
变形缝是地下防水工程的关键部位,也是结构防水最薄弱环节,其质量好坏,关系着整个工程防水的成败,如果设计方案考虑不周,选用的材料性能不能满足工程变形的需要或施工有缺陷,将导致地下工程渗漏水,严重影响工程正常使用。有的变形缝虽几经修复,但方法不当,渗漏问题得不到有效治理,至今“十缝九漏”的状况并未得到根本改善。
2.1 变形缝渗漏水原因分析
1)设防单一,构造简单。
变形缝设置必须满足适应结构物变形和密封防水的双重要求,但通常变形缝只采用一道中埋式止水带或外贴式止水带设防,此作法只能满足一般防水要求。对于经常承受反复变异荷载的工程,若变形缝仍采用上述单一的止水带,则由于止水带疲劳、老化、开裂或粘结不牢与混凝土界面脱开,极易造成渗漏水,故《地下工程防水技术规范》规定变形缝应采用多道设防。
2)止水材料不能适应变形功能要求。
自上世纪七、八十年代开始,我国冶金建设系统曾多次对部分工业建筑地下工程所采用的多种变形缝止水作法的使用效果进行了系统调查,并得出以下基本结论:
• 沥青麻丝或玛王帝脂嵌缝
由于材料不能适应变形要求,沥青易流淌变脆,施工时也不易嵌填密实,基本无防水能力,全部漏水。
• 紫铜片止水片
漏水率达50%,且紫铜片货源稀缺、价格较贵,一般不宜采用。但在高温等特殊条件下应用较为适宜,效果也较好。
• 钢板可卸式止水带
适应变形的能力差,构造复杂、施工困难,一般难以保证工程质量;渗漏水率高达77%,渗水易沿着螺栓由墙内流出。此外,由于铁件在潮湿环境中极易生锈,名为“可卸式”,实际上发生渗漏后无法拆除更换。
• 橡胶及塑料止水带
这两种材料柔性较好,适应变形能力强,构造简单,施工方便,经久耐用,止水效果较好,渗漏水率较低。但是随着橡胶止水带材质的劣化,施工队伍素质下降,对施工中出现的问题又未及时得到处理,以致渗漏水率一路攀升,九十年代对宝钢工程考察,其渗漏水率最高曾达到70%以上,应该认真总结经验,吸取教训,将橡胶或塑料止水带用好。
3)施工质量缺陷。
变形缝施工质量缺陷有:
• 止水带埋设位置不准确
定位不准,止水带埋设时扭曲偏斜、严重离位。止水带中间的空心圆环不与变形缝中心重合,影响到止水带适应变形的能力。
此外,固定方法不当,也常出现止水带固定不牢现象。
• 止水带与两侧混凝土结合不严密
在底板安装水平止水带时,止水带下面的混凝土很难振捣密实,经常出现蜂窝、麻面。此外止水带与混凝土间的水份蒸发后留下缝隙,成为渗水通道。
垂直变形缝浇筑两侧混凝土时,振捣不密实。
• 对橡胶止水带缺少有效保护
变形缝两侧混凝土浇筑时间有差异时,对拟埋入后浇混凝土部份的另一半外露止水带缺乏有效的保护构造,或在施工过程中碰撞损坏保护构造措施。
此外,在施工中止水带还可能被钉子、钢筋及其它利器碰坏割伤。
2.2 变形缝渗漏水的整治
变形缝止水带埋置在结构混凝土内,一旦出现渗漏水很难将其取出置换,且操作工作面狭小,只能从背水面处理,修复的难度很大。基于变形缝长期在压力水作用下工作,又必须保持承受结构变形的功能,因而必须采用注浆止水、嵌缝密封和防水抹面保护相结合等多道防线治理方法,才能恢复变形缝正常的功能要求。
变形缝渗漏治理应根据渗水量、止水带破坏程度、周围环境条件及工程使用要求等确定具体修复方案。一般均应采用全缝修复的整治方案。经验表明,以下几种变形缝渗漏水治理方法切实可行,效果较好。
1)注浆为主的综合治理方法。
对于止水带局部破损、渗漏水量一般的变形缝的治理,可采用埋管(咀)注浆法及多道设防相结合的综合治理方法。注浆法可选用垂直孔注浆或斜孔注浆。
• 垂直注浆法与多道设防相结合的综合治理
注浆管(咀)垂直埋设于变形缝止水带中心孔位置。 山东齐鲁石化胜利炼油厂140万吨/年延迟焦化装置的贮焦池和沉淀池采用C30混凝土结构自防水,抗渗等级为P6,贮焦池设有五条伸缩缝,缝宽30mm,采用耐油橡胶止水带。该工程建成后变形缝严重漏水,底板及池壁遍布蜂窝、麻面及裸露的钢筋、螺栓头。
经研究采用图4的变形缝渗漏治理构造方案。
图4 变形缝垂直孔注浆止水(一)
该方案的施工工艺流程为:基层处理→封堵渗漏水及埋管(咀)→涂刷XYPEX系列产品→灌注水溶性聚氨酯浆液→嵌填背衬材料及聚硫橡胶密封膏→涂刷硅橡胶防水涂料→抹聚合物水泥砂浆保护层。
该变形缝渗漏水治理工程于2003年竣工,至今已有七年之久,未见有任何渗漏现象,多次得到甲方、监理及设计方的一致好评。
垂直孔注浆除将注浆管(咀)埋设于变形缝止水带中心孔位置外,也可在变形缝两侧混凝土中垂直钻孔至中埋式止水带两翼(见图5),并注入聚氨酯灌浆材料止水。但此前应先在变形缝止水带圆孔部位封堵、密封后再从两翼垂直孔进行注浆,以免浆液流失。
图5 变形缝垂直孔注浆止水(二)
此外,还需准确掌握止水带埋设位置,尽量避免损伤止水带。
• 斜孔注浆与多道防线相结合的综合治理
止水带破损部位较多、渗漏水量大的变形缝宜采用钻斜孔注浆治理(见图6),其斜孔的深度应穿过结构至止水带迎水面,注入油溶性聚氨酯灌浆材料止水。孔距视渗漏水情况而定,一般宜为500mm~800mm。
图6 斜孔注浆止水
2)增设止水带的综合治理方法。
当变形缝原有止水带已严重破损、错位,完全失去防水功能和承受变形的能力,且工程温度或沉降变形尚未完全终止时,可在不拆除破损的止水带情况下,重新增设一道中埋式止水带或内装可卸式止水带。
①增设一道中埋式止水带。
2003年笔者曾参与了北京华堂商厦地下室渗漏水工程治理,其中提出了对沉降缝的整治方案(见图7)。
图7 增设中埋式止水带防水构造
②增设一道新型内装可卸式止水带
新型内装可卸式止水带具有良好的压密止水效果;螺栓不穿过止水带,可减少和避免止水带因打孔而造成的渗水隐患;适应变形能力强;能抗高水压和止水带易拆卸更换等优点。新型内装可卸式止水带装置见图8。该新型可卸式止水带已被纳入《地下工程防水技术规范》(GB 50108-2008)中。
图8 内装可卸式止水装置
应当说明,在采用新增一道中埋式止水带或内装可卸式止水带的同时,仍要做好埋管(嘴)注浆,止水堵漏、嵌填背衬和密封材料、施作隔离层、涂刷防水涂料、聚合物水泥防水砂浆永久性防水层等综合治理措施,这样才能收到止水和适应设计变形的双重效果。
3 渗漏水治理应因地制宜、标本兼治
3.1 根据渗漏水特征有针对性地治理渗漏水
当前渗漏水治理中有一个误区,就是见漏水就注浆。诚然,注浆是一种止水的好方法,但绝不是唯一的方法,也不是所有渗漏水工程靠注浆就可以治理好的。正确的办法是根据工程渗漏水的特点,对症下药治理病害。
房建地下室混凝土结构自防水用量大,难于避免因结构表面出现蜂窝、麻面等缺陷所引发的结构物大面积渗漏水。对这种情况不宜首先采用注浆法治渗,而应采用既止渗又防水的大面积防水抹面法治理。首先采用速凝型无机防水堵漏材料直接堵水,止水后再采用防水砂浆抹面或防水涂料作永久性防水层。所选用的材料应为无毒、低毒,对环境无污染并具有体积收缩小、与基层有良好的粘结性能。
目前常用的快速诸漏材料有确保时、水不漏、堵漏灵等,其技术性能应符合《无机防水堵漏材料》(GB23440-2009)标准的相关规定。常用的大面积防水层材料有水泥基渗透结晶型防水涂料、PCM-480a纤维砂浆、掺聚合物、密实剂的水泥砂浆等,它们均显示出良好防渗堵漏效果。
需要说明的是,采用大面积止水堵漏并做防水层后,仍有可能出现个别漏水点,此时可用无机堵漏材料快速封堵或进行注浆治理。并进行表面加强处理,可获得良好成效。
3.2 渗漏水应做到标本兼治、内外兼治
房建地下工程渗漏水不仅仅是受地下水影响。雨水入渗、污水井、管道水泄漏,以及其他人为因素都可能引起工程周边渗流条件的改变,从而造成地下室渗漏,其原因很复杂,漏水情况也千差万别,在治理前应认真勘察,对症下药。
如:山东烟台某过街地下通道,沉降缝出现渗漏,原治理方案是从背水面注浆止水,采用的是国外注浆设备及材料,但由于方案欠妥方法不当,在注浆过程中渗漏水更加严重,当时正值严冬,浆液的粘度增大,效果很不好,不得不停止施工、重新论证方案。后改用内外兼治的方案,根据止水带破损的严重程度、渗漏水状况及周围环境条件,一方面从变形缝迎水面挖孔对土层进行固化处理,另一方面从背水面进行灌浆及密封、设置防水层等综合治理。这种内外兼治的整治方法,取得了良好的效果。
又如,厦门85年开发的莲花新村住宅小区共6万多平方米(见图9),半地下室为砖墙结构,防水层系刚性五层抹面防水,施工质量差。86年建成,当年两季后室内地面、墙体、垃圾箱、穿墙管道等均出现渗漏水。室外排水沟开裂、散水坡与外墙之间发生不均匀沉降出现塌陷,室内常年积水深15~20cm(见图10),蚊蝇滋生。部分街道坡度 也不符合设计要求。因此每当雨季,雨水、积水不断流向地下室内,渗漏水情况更加严重,住户深受其害,曾连年多次上告到市政府及人大会议,甲方也为此几次拨款耗资几十万元,但终因治标不治本收效甚微。
图9 地下室面积达6万m2的厦门莲花新村小区
图10 常年积水深达15~20cm的地下室
后经冶金部建筑研究总院厦门分院科技人员对该小区地下室渗漏水状况进行全面深入调查、综合分析,查找了渗漏水原因及源头,揭示了渗漏水量的变化规律,认识到地下水与地表水入渗双重影响是持续渗漏的根本原因,提出了内外兼治、标本兼治的整治原则。彻底翻修室外排水沟、散水坡,调整了路面坡度,切断和杜绝了地表水入渗地下室的途径,同时在地下室内部渗漏部位用无机堵漏材料大面积封堵止水,并采用涂刷硅橡胶防水涂料、施作防水砂浆面层等措施,终于圆满解决了地下室渗漏水问题,15年来地下室一直处于良好状态,住户非常满意。
3.3 正确处理“堵”、“排”、“防”三者之间的关系
1)“排”宜在特定条件下采用。
受现场施工条件限制,无法彻底止水时可采取堵排结合方案。
北京某高层商场,在治理渗漏水过程中,因其建筑构造较复杂,不能停业治理等原因,致使其中一条变形缝在注浆后仍遗留微量的渗漏水,在此情况下增加“排”的措施,即埋设一条排水管,将水与工程排水系统相连,保证了整个工程防水效果。
2)“防”主要是指房建地下工程整治渗漏水的最后一道工序,必须作永久性防水层。虽然我们一再提出应使用收缩量小的修补堵漏材料,但在实际堵漏过程中或堵漏后在新旧材料界面间有可能再次出现渗水,这种情况主要是由于所用材料收缩或与基层粘结不良造成的,因此在采取各种堵漏措施后,必须在修补部位施作永久性防水层,以确保工程防水质量,这是完善的修补方法中不可缺失的一道重要措施。
4 结语
1)找准漏水源,是治理地下工程渗漏水的先导和关键。实践经验表明,有针对性地检查工程防排水设施的完善性、工程结构的设计欠缺、柔性防水层的设置及构造处理以及防水材料质量缺陷,找准漏水源是渗漏水治理不可缺少的重要环节。
2)变形缝是地下工程最易出现渗漏的薄弱环节。根据变形缝渗漏水量、止水带破坏程度、工程周围环境条件及工程使用要求,采用以注浆(斜孔或垂直孔注浆)为主的多道防线综合治理,是整治变形缝渗漏的基本方法。
3)采用“堵”、“排”、“防”相结合,因地制宜,标本兼治,是提高渗漏水整治效果的基本保证。


参考文献:
〔1〕叶林标、张玉玲、朱祖熹,等.建筑工程防水设计与施工手册,P274~320 中国建筑工业出版社,1998年.
〔2〕张玉玲、杜佩瑜、王铁梦,等.《防水混凝土及其应用》,P235~266 中国建筑工业出版社,1979年.
〔3〕张勇、赵霄龙、张仁瑜. 地下工程变形缝渗漏治理措施初探,防水工程与材料学术论坛论文集,P104~107 2010年8月.
〔4〕 叶林昌编著.建筑防水工程渗漏实例分析,P347~348,中国建筑工业出版社 2000年.
(注:图、表示内容详见会刊2010年第6期)

[发布日期:2010/12/10] [关闭窗口]