正文 淺談地下工程結構自防水的設計(2 / 3)

3選用合理結構形式、優化構造節點設計

3.1選用合理的結構形式。結構自防水(含外加劑)為主的防水主導思想在《地下工程防水技術規範》中得到了充分體現,結構自防水法是利用結構本身的密實性、憎水性以及剛度,提高結構本身的抗滲性能,通常被稱為剛性防水。它要求結構本身必須具備一定的剛度,而合理的結構形式恰恰是提高結構整體剛度的關鍵。因此,設計中在結構選型方麵,應根據防護要求、平時和戰時使用功能、工程地質和水文地質條件等因素綜合確定,能方的不長、能整的不散,避免結構突變(或斷麵突變),盡量使結構選型規則、整齊,借以提升結構的整體剛度,減少裂縫開展及變形縫的設置。

3.2構造節點設計。變形縫、施工縫和其它(例如穿牆孔、陰角等)構造節點的設計在地下工程防水設計中占有重要的位置,同時也是防水薄弱環節,在設計中應盡量不設或少設。①長期以來就有“十縫九漏”的說法,雖然有些誇張,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置也是減少這一尷尬現象的有效途徑。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,防水設計中的單一防線也是原因之一,這就要求工程設計人員在變形縫的防水處理上加強重視,變單一式的防水設計為複合式防水設計。目前,應用最廣的複合式防水設計有中埋式止水帶與外貼防水層複合使用;中埋式止水帶與遇水膨脹橡膠條、嵌縫材料複合使用;中埋式止水帶與可卸式止水帶複合使用。②關於施工縫的防水設計,傳統的凹縫、凸縫、階梯縫、鋼板(橡膠)止水帶,其原理都是延長滲水線路,等於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)複合使用,其中以遇水膨脹膠條或膩子條與中埋鋼板(橡膠)複合使用最佳,但在防護結構中宜采用鋼板,以確保工程的防護效果。③穿牆管、線、螺栓宜采用止水環與遇水膨脹橡膠條複合使用,且應采取防止轉動的措施,如將止水環平麵外形改為方形。當相對變形較大或有更換要求時,采用套管式穿牆。

總之,構造節點的防水設計應避免單一式,盡量采用複合式防水設計,並且盡量減少變形縫、施工縫的設置,借以減少地下工程的漏水概率。

4主體結構材料強度設計及鋼筋布置

在地下工程防水設計中,合理的混凝土強度設計及材料選用、鋼筋及拉接筋的合理布置對減少和控製混凝土裂縫的開展至關重要。

4.1主體結構材料強度設計。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,當混凝土內外溫差超過30℃時,溫度應力容易超過混凝土的抗拉強度,產生開裂。因此,大體積混凝土強度等級宜在C20~C35範圍內選用,高抗力人防指揮工程可適當提高,但應控製在C40左右,避免設計上“強度越高越好”的錯誤觀念。在配置混凝土的材料選擇方麵,混凝土中盡可能減少矽酸鹽水泥用量而摻入一定量且具有活性的粉煤灰、粒化高爐礦渣、矽灰等礦物摻和料使混凝土在獲得所需抗壓強度的同時,能獲得良好的耐久性、抗滲性、抗化學侵蝕性、抗裂性等技術性能,並可降低成本,獲得明顯經濟效益,同時配置防水混凝土水泥用量不應小於260kg/m3和膠凝材料的總用量不宜小於320kg/m3,水膠比不得大於0.50;采用5~40mm顆粒級配的石子和中、粗砂,控製含泥量小於1.5%;且配置的混凝土抗滲等級應在P6以上。筆者最近接觸了一例由於頂板裂縫而產生滲漏水問題的某地下工程,雖然其產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現,其水泥用量明顯偏高,不能說與頂板產生裂縫沒有關係。