01
合理的结构形式是做好地下工程防水的前提
笔者从事隧道和地铁等地下工程防水设计超过20年，极少见到没有渗水的地下工程。
业主总是会问：「我用的都是最先进的防水材料，为什么还是会渗水？」其实，地下工程渗水与防水材料是否先进关系不大，而是与两个因素有关：一是结构形式；二是施工质量。当然，也与地下工程是否处于含水土层有关。没有水，自然就不会发生渗水。其中，结构形式是决定性因素！
想要工程不渗水，结构形式和施工方案就要有利于防水，而不是相反。这应该是地下工程设计时的常识。但在实际工程中，这点却经常被忽略，以至于将来要花费更大成本去处理长期渗水问题。
举例来说，如果在车站顶板负弯矩最大处设置纵向施工缝（见图1），就容易出现受力缺陷，进而导致纵向垂直施工缝张开变形，引发渗漏水。
图1 在车站顶板负弯矩最大处设置纵向施工缝
造成此类问题的起因，通常是为了疏解交通。施工过程中如果为了节省开支不做栈桥板，就需要先做一侧的车站顶板恢复交通，然后再做另一侧顶板，形成纵向垂直施工缝。而顶板纵向垂直施工缝不仅会串连各道横向接缝，在荷载作用下自身也会张开（见图2），成为无法解决的渗水顽疾。
图2 纵向施工缝串连各道横向接缝并在荷载作用下张开
再举一例，是某条隧道出口匝道的顶板改建，采用了压型钢板组合楼板的结构形式（见图3）。顶板上方为盖板桥T梁结构，T梁结构上部为道路层，盖板桥T梁与组合楼板之间存在狭小的夹层。
图3 隧道出口匝道顶板采用压型钢板组合楼板的结构形式
在压型钢板组合楼板与隧道既有结构之间的接缝处，设置了注浆管和遇水膨胀止水胶，楼板上表面设置了喷涂聚脲防水层（见图4）。
图4 隧道出口匝道压型钢板组合楼板防水设计
压型钢板组合楼板作为结构顶板，与既有结构之间采用螺栓和角钢连接（见图5），无法形成刚性接头，导致该部位渗水严重。实践证明，如果在地下工程中采用类似的简支梁结构，接头变形大，往往会成为渗水源头。而且，这类由结构缺陷导致的渗水问题在后期也很难解决。
图5 组合楼板与既有结构之间采用螺栓和角钢连接
02
地下工程应采取刚柔相济的措施
现在普遍采用的地下工程全包柔性防水的做法一直存在争议。卷材和涂料在地下工程中使用多年，整体漏水情况并没有显著改观。
柔性防水层最初应用于屋面工程，而后移植到地下工程。但是，屋面防水层可以维修和更换，而地下工程的柔性防水层设置在结构迎水面，无法维修和更换。如果把柔性防水层设置在结构背水面，其抗渗能力又会大幅下降。而且，目前大部分柔性防水层尚无法做到与结构同寿命。因此，长期来说，地下工程防水仍应以混凝土结构自防水为根本。
此外，柔性防水层在地下工程要发挥作用，一方面要与结构基面紧密贴合、不允许窜水；另一方面要形成「全包」，否则无法形成完整的防水线。但这两点在实际工程中都很难做到。
现在有不少新型卷材可以做到与后浇混凝土有较大的粘结力，但它们是否能够承受结构变形的巨大作用力呢？以地铁车站为例，结构很长，下部地基不均匀，上部荷载不断改变，很容易出现不均匀沉降，这与大型房建项目有很大的不同；此外，还存在大体积混凝土浇筑、温度应力影响大等问题。预铺卷材虽然伸长率和拉伸强度都不低，但在这种工况下，卷材只能维持自身的完整性不被破坏，很难保持与结构混凝土的粘结。何况现在国内地铁车站多在底板混凝土和预铺卷材之间设置细石混凝土保护层，本就没有粘结。
地下工程中经常会出现桩头、钢筋接驳和不可拆除的钢筋混凝土围囹（见图6—8）。遇到这些情况，柔性防水层往往需要采取一些其他措施，比如刚性防水材料的辅助，才能构成理论上的「全包」防水层。这时的「全包」防水层，看似完整，实则已千疮百孔。
图6 桩头防水构造
图7 钢筋连接器构造
图8 全包防水层在钢筋连接器位置的处理
在这种情况下，柔性防水层如果仍能发挥作用，也只能在局部区域内形成不窜水层。如果柔性防水层确实可以在一个局部区域发挥作用，那么又何必强调一定要全包呢？设计人员完全可以根据实际情况灵活处理，在需要的部位设置局部加强的柔性防水层即可。
在上海地铁，几乎所有的车站都没有设置「全包」防水层，而是采用叠合墙体系，围护结构与内衬墙之间有钢筋连接器联结，叠合后共同受力，但防水层无法形成连续密封的整体（见图9）。
图9 叠合墙体系防水层无法形成连续密封的整体
叠合墙结构地下连续墙与内衬墙相结合，结构刚度更大，抗浮问题容易解决。在地墙外侧配置抗裂钢筋，在内衬墙与地墙相接一侧仅需配置构造钢筋。在同等厚度条件下，能够明显减小结构钢筋用量，还能省去侧墙防水层，加快施工速度，降低施工风险。
而且，叠合墙结构在渗漏水方面，至少可以说，并没有比复合墙结构更严重。这从侧面说明，目前普遍采用的全包柔性外防水体系并没有发挥出其理论上应有的作用。
从目前上海地铁的实践中，我们可以得出结论，即使不做全包柔性外防水层，地下工程同样可以做到一级防水。但如果完全不做外防水层，虽然有很多成功案例，但失败案例也不少。比较合理的做法，我认为，仍然是传统上的「刚柔相济」，即以混凝土结构自防水为根本、柔性防水层为辅助。在尽量保证混凝土自身抗裂和耐久性的前提下，根据需要在局部或全部迎水面设置防水层。在工程使用寿命的前半程，依靠柔性防水层保护混凝土结构；而在后半程，则依靠混凝土结构在裂缝处理、加固补强的基础上，继续保持防水性能。
1）地下结构设计和施工时，一定要有防水意识，应尽量避免各种不利于防水的结构形式。
2）建材商应加紧研制新型的柔性防水材料。设计人员眼中理想的柔性防水材料应具有良好的耐久性，比如像三元乙丙橡胶理论寿命可达100年，与结构同寿命；既要有较高的强度，也要有一定柔韧性，以适应地下工程复杂的施工工况，同时，也不需要设置底板保护层；最重要的是，能够在不依赖加持力的前提下，在局部与结构紧密粘贴，形成不窜水层，能够根据具体情况灵活设置局部加强的附加防水层，形成刚柔相济的防水线，在满足结构设计要求、不影响施工安全的前提下，同时满足防水的要求。
3）出于混凝土结构耐久性的考虑，地下结构的混凝土强度等级越来越高。而提高混凝土强度等级，往往会导致混凝土裂缝增多，影响防水效果。因此，需要在混凝土抗裂上增加投入，研发出一整套有效可行的抗裂措施。既要有抑温剂、防水剂、高性能减水剂等外加剂的投入，也要有施工检测、裂缝处理等配套措施，以最大限度地减少混凝土开裂。毕竟，地下工程防水的根本，还是在于混凝土结构自防水。
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