01
合理的結構形式是做好地下工程防水的前提
筆者從事隧道和地鐵等地下工程防水設計超過20年，極少見到沒有滲水的地下工程。
業主總是會問：「我用的都是最先進的防水材料，為什麽還是會滲水？」其實，地下工程滲水與防水材料是否先進關系不大，而是與兩個因素有關：一是結構形式；二是施工質素。當然，也與地下工程是否處於含水土層有關。沒有水，自然就不會發生滲水。其中，結構形式是決定性因素！
想要工程不滲水，結構形式和施工方案就要有利於防水，而不是相反。這應該是地下工程設計時的常識。但在實際工程中，這點卻經常被忽略，以至於將來要花費更大成本去處理長期滲水問題。
舉例來說，如果在車站頂板負彎矩最大處設定縱向施工縫（見圖1），就容易出現受力缺陷，進而導致縱向垂直施工縫張開變形，引發滲漏水。
圖1 在車站頂板負彎矩最大處設定縱向施工縫
造成此類問題的起因，通常是為了疏解交通。施工過程中如果為了節省開支不做棧橋板，就需要先做一側的車站頂板恢復交通，然後再做另一側頂板，形成縱向垂直施工縫。而頂板縱向垂直施工縫不僅會串連各道橫向接縫，在荷載作用下自身也會張開（見圖2），成為無法解決的滲水頑疾。
圖2 縱向施工縫串連各道橫向接縫並在荷載作用下張開
再舉一例，是某條隧道出口匝道的頂板改建，采用了壓型鋼板組合樓板的結構形式（見圖3）。頂板上方為蓋板橋T梁結構，T梁結構上部為道路層，蓋板橋T梁與組合樓板之間存在狹小的夾層。
圖3 隧道出口匝道頂板采用壓型鋼板組合樓板的結構形式
在壓型鋼板組合樓板與隧道既有結構之間的接縫處，設定了註漿管和遇水膨脹止水膠，樓板上表面設定了噴塗聚脲防水層（見圖4）。
圖4 隧道出口匝道壓型鋼板組合樓板防水設計
壓型鋼板組合樓板作為結構頂板，與既有結構之間采用螺栓和角鋼連線（見圖5），無法形成剛性接頭，導致該部位滲水嚴重。實踐證明，如果在地下工程中采用類似的簡支梁結構，接頭變形大，往往會成為滲水源頭。而且，這類由結構缺陷導致的滲水問題在後期也很難解決。
圖5 組合樓板與既有結構之間采用螺栓和角鋼連線
02
地下工程應采取剛柔相濟的措施
現在普遍采用的地下工程全包柔性防水的做法一直存在爭議。卷材和塗料在地下工程中使用多年，整體漏水情況並沒有顯著改觀。
柔性防水層最初套用於屋面工程，而後移植到地下工程。但是，屋面防水層可以維修和更換，而地下工程的柔性防水層設定在結構迎水面，無法維修和更換。如果把柔性防水層設定在結構背水面，其抗滲能力又會大幅下降。而且，目前大部份柔性防水層尚無法做到與結構同壽命。因此，長期來說，地下工程防水仍應以混凝土結構自防水為根本。
此外，柔性防水層在地下工程要發揮作用，一方面要與結構基面緊密貼合、不允許竄水；另一方面要形成「全包」，否則無法形成完整的防水線。但這兩點在實際工程中都很難做到。
現在有不少新型卷材可以做到與後澆混凝土有較大的粘結力，但它們是否能夠承受結構變形的巨大作用力呢？以地鐵車站為例，結構很長，下部地基不均勻，上部荷載不斷改變，很容易出現不均勻沈降，這與大型房建專案有很大的不同；此外，還存在大體積混凝土澆築、溫度應力影響大等問題。預鋪卷材雖然伸長率和拉伸強度都不低，但在這種工況下，卷材只能維持自身的完整性不被破壞，很難保持與結構混凝土的粘結。何況現在國內地鐵車站多在底板混凝土和預鋪卷材之間設定細石混凝土保護層，本就沒有粘結。
地下工程中經常會出現樁頭、鋼筋接駁和不可拆除的鋼筋混凝土圍囹（見圖6—8）。遇到這些情況，柔性防水層往往需要采取一些其他措施，比如剛性防水材料的輔助，才能構成理論上的「全包」防水層。這時的「全包」防水層，看似完整，實則已千瘡百孔。
圖6 樁頭防水構造
圖7 鋼筋連結器構造
圖8 全包防水層在鋼筋連結器位元置的處理
在這種情況下，柔性防水層如果仍能發揮作用，也只能在局部區域內形成不竄水層。如果柔性防水層確實可以在一個局部區域發揮作用，那麽又何必強調一定要全包呢？設計人員完全可以根據實際情況靈活處理，在需要的部位設定局部加強的柔性防水層即可。
在上海地鐵，幾乎所有的車站都沒有設定「全包」防水層，而是采用疊合墻體系，圍護結構與內襯墻之間有鋼筋連結器聯結，疊合後共同受力，但防水層無法形成連續密封的整體（見圖9）。
圖9 疊合墻體系防水層無法形成連續密封的整體
疊合墻結構地下連續墻與內襯墻相結合，結構剛度更大，抗浮問題容易解決。在地墻外側配置抗裂鋼筋，在內襯墻與地墻相接一側僅需配置構造鋼筋。在同等厚度條件下，能夠明顯減小結構鋼筋用量，還能省去側墻防水層，加快施工速度，降低施工風險。
而且，疊合墻結構在滲漏水方面，至少可以說，並沒有比復合墻結構更嚴重。這從側面說明，目前普遍采用的全包柔性外防水體系並沒有發揮出其理論上應有的作用。
從目前上海地鐵的實踐中，我們可以得出結論，即使不做全包柔性外防水層，地下工程同樣可以做到一級防水。但如果完全不做外防水層，雖然有很多成功案例，但失敗案例也不少。比較合理的做法，我認為，仍然是傳統上的「剛柔相濟」，即以混凝土結構自防水為根本、柔性防水層為輔助。在盡量保證混凝土自身抗裂和耐久性的前提下，根據需要在局部或全部迎水面設定防水層。在工程使用壽命的前半程，依靠柔性防水層保護混凝土結構；而在後半程，則依靠混凝土結構在裂縫處理、加固補強的基礎上，繼續保持防水效能。
1）地下結構設計和施工時，一定要有防水意識，應盡量避免各種不利於防水的結構形式。
2）建材商應加緊研制新型的柔性防水材料。設計人員眼中理想的柔性防水材料應具有良好的耐久性，比如像三元乙丙橡膠理論壽命可達100年，與結構同壽命；既要有較高的強度，也要有一定柔韌性，以適應地下工程復雜的施工工況，同時，也不需要設定底板保護層；最重要的是，能夠在不依賴加持力的前提下，在局部與結構緊密貼上，形成不竄水層，能夠根據具體情況靈活設定局部加強的附加防水層，形成剛柔相濟的防水線，在滿足結構設計要求、不影響施工安全的前提下，同時滿足防水的要求。
3）出於混凝土結構耐久性的考慮，地下結構的混凝土強度等級越來越高。而提高混凝土強度等級，往往會導致混凝土裂縫增多，影響防水效果。因此，需要在混凝土抗裂上增加投入，研發出一整套有效可行的抗裂措施。既要有抑溫劑、防水劑、高效能減水劑等外加劑的投入，也要有施工檢測、裂縫處理等配套措施，以最大限度地減少混凝土開裂。畢竟，地下工程防水的根本，還是在於混凝土結構自防水。
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