地下室防水、地下室外牆防水、明挖法、明挖覆蓋工法、明挖隧道、連續壁防水修築地下工程防水設計與施工

摘要：文章說明了地下工程防水等級、設防要求，以捷運工程為例著重論述了地下工程主體防水、細部構造防水的設計與施工，對明挖法地下工程的防水從設計到施工技術進行了詳盡的說明。

1 前言

　　在地面建築少、拆遷少、地表干擾小的地區修建淺埋地下工程通常採用明挖法，明挖法按開挖方式分放坡明挖和不放坡明挖。放坡明挖法主要適用於埋深較淺、地下水位較低的城郊地段，邊坡通常進行護面防護、錨噴支護或土釘牆支護。不放坡明挖是指在圍護結構內開挖，主要適用於場地狹窄及地下水豐富的軟弱圍岩地區，圍護結構形式主要有地下連續牆、人工挖孔樁、鑽孔灌注樁、鑽孔咬合樁、 SMW 工法、工字鋼樁和鋼板樁圍堰等。

說明︰
1.由於此案子是屬於地下室明挖覆蓋，因此業主對防水有特別要求

   ，因此選擇不會被分解、水解且又能循環結晶自動修裂縫的

   Conheal混凝土深層滲透塗封劑施作。此種材料為無機質，可循環結晶，完成施作後覆土後，材質不老化，而且有二次防水之 效果！ 

圖1、施作前有鐵線等須剪除(施作前)

　　明挖法施工難度小，容易保證品質，工期短，造價低，因此在早期的地下工程施工中應用較多，但由於該法占地多、拆遷量大，影響交通，噪音污染嚴重，且隨著淺埋暗挖法施工技術的進步和盾構法的引進，明挖法在地下工程修建中應用逐漸減少。目前在國內外地下工程修建中明挖法主要應用於大型淺埋地下建築物的修建和郊區地下建築的修建，且逐漸演化成蓋挖和明暗挖結合的施工方法，但總體來講明挖法在地下工程建設中仍是主要施工方法。以北京捷運的修建為例，在早期由於施工方法的限制，捷運一、二號線基本採用明挖法修建，隨著地下工程修建技術的進步，明挖法主要應用於捷運車站的建設及郊區淺埋地下線路的修建，表 1 為北京新建捷運線路所採用修建方法統計，也說明明挖法仍是一種主要的地下建築修建方法。

2.Conheal 混凝土深層滲透塗封劑不用等工作面乾燥 (施作前)

   可在潮溼面工作，可節省工期！

圖2、以高壓水清洗要施作的表面  

　　明挖法修建地下工程的防水等級分為四級，各級的標準應符合表 2 的規定，地下工程防水等級，應根據工程的重要性和使用中對防水的要求選定。明挖法地下工程防水設防要求按表 3 執行。採用明挖法施工的結構防水，一般由結構自防水和附加防水層所組成。附加防水層可以用「混凝土滲透塗封劑」、塗料或防水砂漿等做成，通常防水層設在主體結構外側 ( 迎水面 ) ，且要求與結構表面粘結良好。本文主要以明挖法修建捷運工程為例研究地下工程防水設計和施工方法，捷運工程的防水等級為：地下車站及機電設備集中區段為一級防水，區間隧道及聯絡通道等附屬的隧道結構為二級防水。

　　 2 放坡明挖法地下工程主體防水設計

　　放坡明挖法工程防水通常主體結構採用防水混凝土、全外包防水層進行防水，防水材料易於施作，容易達到防水要求。

　　 2.1 主體結構防水混凝土的設計

　　防水混凝土的設計抗滲等級，應符合表 4 的規定。防水混凝土的環境溫度，不得高於 80℃ ，當地下水具有侵蝕性時，防水混凝土的耐侵蝕係數 ≥ 0.8 。防水混凝土的裂縫寬度 ≤ 0.2m m ，並不得貫通，迎水面鋼筋保護層的厚度 ≥ 50m m ，結構厚度 ≥ 250mm 。

  圖3、Conheal混凝土深層滲透塗封劑，它是由波特蘭水泥、矽沙和多種特殊的活性化學物質所組成的灰色粉末狀無機材料。其防水原理是Conheal特有的活性化學物質，利用水泥混凝土本身的化學特性及多孔性，以水做載體，借助滲透作用在混凝土毛細管中傳輸、並催化混凝土內的微粒和未完全水化的成份再次發生水化作用，而形成不溶性的枝蔓狀結晶，並與混凝土結合成為一體，進而使任何方向來的水或液體被堵塞，達到永久性的防水、防潮和保護鋼筋、增強混凝土結構強度的效果

　　 2.2 外包防水層的設計

　　外包防水層通常採用塑膠防水板、卷材防水層，鋪設在混凝土結構主體的迎水面，敷設層數為一到二層。選用塑膠防水板時，厚度宜為 1 ～ 2m m 。當採用高聚物改性瀝青防水卷材時，厚度不應小於 3m m ，單層使用厚度不應小於 4m m ，雙層使用總厚度不應小於 6m m ；當採用合成高分子防水卷材時，單層使用厚度不應小於 1.5m m ，雙層使用總厚度不應小於 2.4mm 。防水層的設計應包括保護層，保護層通常有水泥砂漿保護層、細石混凝土層、土工布以及泡沫緩衝材料等。主體結構防水層施工完後，由於結構外空間較大，一般要以粘土層作為不透水層，結構頂面做成 “ 人 ” 字形排水坡，週邊回填土分層夯實。圖 1 為某明挖捷運區間主體防水設計。

　　 3 不放坡明挖法地下工程主體防水設計

　　不放坡明挖法通常在基坑四周先施作地下連續牆或間隔樁，作為支擋結構，再進行基坑開挖和結構建造。此種方法主要適用於大型捷運車站、大型地下商業廣場、淺埋且不適宜放坡的地下工程、捷運盾構始發井和吊出井等地下建築物的建造。

2.Conheal混凝土深層滲透塗封劑屬水泥系，可以結構體結合成

    一體 

圖4.Conheal混凝土深層滲透塗封劑

　　該法中圍護結構起到擋土和隔離地下水 ( 地下連續牆 ) 的作用，圍護結構施作完畢後，通常鋪設防水層 ( 包括保護層和防水板 ) ，然後再施作內襯結構，此種方法即為複合式防水。圖 2 為北京捷運車站明挖防水典型防水做法示意。

　　 4 明挖法地下工程細部構造防水

　　據統計，地下工程建成後的滲漏水有 70% 以上發生在變形縫和施工縫及其他細部構造部位，因此，地下工程細部構造防水是防水的重點、難點和薄弱點，必須引起高度重視。

　　 4.1 變形縫

　　變形縫應滿足密封防水，適應變形、施工方便、檢查容易等要求。變形縫處混凝土結構的厚度不得小於 300m m ；變形縫的設計寬度為 20mm ，採用的材料必須可靠耐久，滿足變形縫的伸縮要求。通常捷運車站主體與出入口通道、風道、區間連接處設變形縫。變形縫應採取多道防線防水，按防水設防要求選擇合理的防水措施，圖 3 為選用中埋式止水帶與外貼式止水帶複合防水措施的變形縫，適用於一級防水。

　　 4.2 施工縫

　　施工縫分縱向施工縫和環向施工縫，防水混凝土應連續澆築，少留縱向施工縫。為了減少混凝土的開裂及縫的滲水，宜加密環向施工縫，減少變形縫，一般施工縫間距以 10 ～ 15m 為宜。留設施工縫遵守以下規定：牆體水準施工縫留在高出底板表面不小於 300m m ；板牆結合的水準施工縫，留在板牆接縫線以下 150 ～ 300m m 處；施工縫距牆體預留孔洞邊緣不小於 300mm 。圖 4 為二級防水下施工縫的通常防水構造形式。

　　 4.3 後澆帶後澆帶應設在受力和變形較小的部位，間距宜為 30 ～ 60m ，寬度宜為 700 ～ 1000mm ，通常做成平直縫，結構主筋不得在此處斷開，其防水構造如圖 5 ，適於一級防水。

圖6、施作後,Conheal屬於水泥系之塗料，能與結構體結合

     為一體且屬無機質不怕紫外線，更能防止 氯離子

     侵，延長混凝土使用壽命。施作完成後，可用水或結

     晶催化劑養護。(如無多餘人力養護，可使用結晶催化劑

      可節省養護人力、時間且效果更為顯著！)

　　後澆帶的施工應滿足以下規定：後澆帶須在兩側混凝土齡期達到 42d 後再施工。後澆縫防水按施工縫防水要求執行。後澆帶混凝土施工前，後澆帶部位和外貼式止水帶應予以保護，嚴防落入雜物和損傷外貼止水帶。後澆帶採用補償收縮混凝土澆築，其強度等級不應低於兩側混凝土。養護時間不得少於 28 天。

　　 4.4 穿牆管

　　穿牆管要在澆築混凝土前預埋，其與內牆角、凹凸部位的距離應大於 250mm ，其防水構造見圖 6 。

　　穿牆管防水施工時應符合以下規定：金屬止水環應與主管滿焊密實；管與管的間距應大於 300mm ；穿牆管伸出外牆的部位，應採取有效措施防止回填時將管損壞。

　　 4.5 轉角處、陰陽角

　　轉角處、陰陽角要做成半徑 R 不小於 50m m 的圓角，增貼一層相同的卷材，寬度不小於 500mm ，見圖 7 。

　　 5 明挖法防水施工

　　防水施工是防水的重要環節，再完美的防水設計，如果施工時不細心、不注意，防水材料就會被損壞，從而導致防水體系的失效。防水施工無論從材料還是技術都要嚴格遵照技術要求，認真比選材料，嚴格施工。

　　 5.1 防水混凝土施工

　　防水混凝土的施工品質對結構防水的成效起著十分關鍵的作用，要做好結構的防水必須從防水混凝土的原材料、施工技術著手，把好施工的每一環節。

　　 5.1.1防水混凝土材料

　　 (1) 水泥

　　防水混凝土所使用水泥的強度等級應 ≥ 32.5MPa ；在不受侵蝕性介質和凍融作用時，宜採用普通矽酸鹽水泥、矽酸鹽水泥、火山灰質矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥、礦碴矽酸鹽水泥，使用礦碴矽酸鹽水泥必須摻用高效減少劑；在受侵蝕性介質作用時，應根據介質的性質選用相應的水泥；在受凍融作用時，應優先選用普通矽酸鹽水泥，不宜採用火山灰質矽酸鹽水泥和粉煤灰矽酸鹽水泥；不得使用過期或受潮結塊的水泥，並不得將不同品種或強度等級的水泥混合使用。

　　 (2) 骨料、水及外加劑

　　防水混凝土所用的石子最大粒徑不得大於 4mm ，泵送時其最大粒徑為輸送管徑的 1/4 ；吸水率不得大於 1.5% ；不得使用堿活性骨料。其他要求應符合《普通混凝土用碎石或卵石品質標準及檢驗方法》 (JGJ53-92) 的規定。防水混凝土採用中砂，其要求應符合《普通混凝土用砂品質標準及檢驗方法》 (JGJ52-92) 的規定。拌制混凝土所用的水，應符合《混凝土拌合用水標準》 (JGJ63-89) 的規定。防水混凝土要求摻入不大於 20% 的一級粉煤灰，採用泵送施工。要求摻入減水劑，其摻量根據試驗確定。

　　 5.1.2防水混凝土施工技術

　　 (1) 防水混凝土的配合比應符合以下規定：摻用粉煤灰時水泥用量不得少於 280kg/m3 ；砂率控制在 35% ～ 45% ；水灰比不得大於 0.55 ；採用預拌混凝土時，入泵坍落度控制在 120±20mm ，入泵前坍落度每小時損失值不得大於 30m m ，坍落度總損失值不得大於 60mm ；混凝土含氣量控制在 3% ～ 5% ；採用預拌制混凝土時，緩凝時間控制在 6 ～ 8h 。

　　 (2) 防水混凝土配料必須按配合比採用電子計量設備準確稱量，計量允許偏差為 ±1% ；減水劑應預拌成一定濃度的溶液。

　　 (3) 防水混凝土的拌合物採用機械攪拌，攪拌時間不少於 2min 。拌合物在運輸後如出現離析，必須進行二次攪拌；當坍落度損失後不能滿足施工要求時，須加入原水灰比的水泥漿或二次摻加減水劑進行攪拌，嚴禁直接加水。防水混凝土採用高頻機械振搗和插入式振搗器振搗密實，以混凝土泛漿和不冒氣泡為准，要避免漏振、欠振和超振。

　　 (4) 防水混凝土應連續澆築，少留施工縫。留設施工縫遵守以下規定：牆體水準施工縫留在高出底板表面不小於 300m m ；板牆結合的水準施工縫，留在板牆接縫線以下 150 ～ 300m m 處；施工縫距牆體預留孔洞邊緣不小於 300mm 。

　　 (5) 施工縫施工須符合如下規定：水準施工縫澆灌混凝土前，要將其表面浮漿和雜物清除，先鋪淨漿，再鋪 30 ～ 50mm 厚的 1 ： 1 水泥砂漿或塗刷混凝土介面處理劑，並及時澆灌混凝土。垂直施工縫澆灌混凝土前，要將其表面清理乾淨，再塗刷水泥淨漿或混凝土介面處理劑，並及時澆灌混凝土。

　　 (6) 大體積防水混凝土的施工，須採取以下措施：在炎熱季節施工時，採取降低原材料溫度、減少混凝土運輸時吸收外界熱量等降溫措施。混凝土內部預埋管道，進行水冷散熱。採取保溫保濕養護，混凝土中心溫度與表面溫度的差值不得大於 25℃ ，混凝土表面溫度與大氣溫度的差值不得大於 25℃，混凝土終凝後應立即進行養護，養護時間不少於 14d 。

　　 (7) 防水混凝土結構內部設置的各種鋼筋或綁紮鐵絲，不得接觸範本。固定範本用的螺栓必須穿過混凝土結構時，採用工具式螺栓或螺栓加堵頭，螺栓上加焊方形止水環。拆模後採取加強防水措施將留下的凹槽封堵密實，並在迎水面塗刷防水塗料。

　　 (8) 防水混凝土的冬期施工，須符合以下規定：混凝土入模溫度不低於 5℃；採用綜合蓄熱法、蓄熱法、暖棚法等養護方法，並保持混凝土表面濕潤，防止混凝土早期脫水；採取保溫保濕措施。

　　 5.2 防水層施工

　　防水層包括水泥砂漿防水層、卷材防水層、塗料防水層、塑膠防水板防水層及金屬防水層，分別適用於不同防水要求的地下工程，其中塑膠防水板防水層由於其良好的防水性能，在明挖法防水施工中應用較多，以下重點介紹「混凝土滲透塗封劑」的性能及施工技術。

　　 5.2.1防水材料要求

　　「混凝土滲透塗封劑」它是由波特蘭水泥、矽沙和多種特殊的活性化學物質所組成的灰色粉末狀無機材料。其防水原理是特有的活性化學物質，利用水泥混凝土本身的化學特性及多孔性，以水做載體，借助滲透作用在混凝土毛細管中傳輸、並催化混凝土內的微粒和未完全水化的成份再次發生水化作用，而形成不溶性的枝蔓狀結晶，並與混凝土結合成為一體，進而使任何方向來的水或液體被堵塞，達到永久性的防水、防潮和保護鋼筋、增強混凝土結構強度的效果。　

5.2.2混凝土滲透塗封劑的特性

　　使用 混凝土滲透塗封劑，可以使混凝土或水泥牆面或版面自動修復裂縫與裂縫自癒。同時有下列的特性

1 、水泥基滲透結晶型防水材能長期耐受強水壓且可長期浸泡水中，不會水解或分解。

2 、晶體滲透深度一個月可達 3cm 。

3 、防水作用是永久的，而且具有神奇的自我修復能力。遇到水又可以二次、三次等多次產生結晶，填補裂縫，故其防水作用是永久的。

4 、塗層不影響混凝土的呼吸，使混凝土結構保持乾爽、不反潮。

5 、能、抗氯離子的危害、耐紫外線、耐輻射、耐氧化、耐碳化。屬無機物，不老化，與混凝土同壽命。

6 、能增強混凝土強度、防止化學腐蝕、抑制鹼骨料反應（ AAR ）、防止凍融迴圈對混凝土的破壞，並對鋼筋及金屬埋件起保護作用。

7 、是無毒、無公害的產品、無揮發性氣體，可於侷限空間施作，可用於蓄水池及飲用水儲槽。

8 、可在潮濕的混凝土表面上施工，也可拌入混凝土與混凝土結構的施工同步。

9 、處理後還可接受別的塗層。

10 、施工成本較低，施工方法簡單，混凝土接面上勿須用介面劑。

11 、由於具有循環結晶修補的特性，進而提高混凝土水密性，達到軀體防水的效果。

12 、屬於水泥系之塗料，能與結構體結合為一體。

13 、具透氣性，可防止因溫差所產生的水蒸氣壓力造成的氣泡及剝落現象。

14 、由於具有循環結晶修補的特性，進而提高混凝土水密性，達到軀體防水的效果。

15 、抗各種化學物質的侵蝕，長期接觸 pH 可達 3 ～ 11 。

16 、能有效提高混凝土強度達 20% 以上。

17 、施工完養護期後不怕穿刺及撞碰，而且膨脹係數與混凝土基本一致。

6 小結

　　明挖法地下結構防水首先應遵照地下工程防水設計要求，選擇經濟適用的防水材料，的原則進行地下工程防水。在防水設計上要儘量選擇新材料、新技術和新的施工設備，注重防水工程的環境效應，選用無毒無污染的防水材料。在防水施工上應細心施作，對防水材料要精心保護，並遵照相關規範要求。

資料來源：明挖覆蓋工法防水  http://www.swok.com.tw/bfwall.htm 

滲透結晶防水應用實例http://www.swok.com.tw/example.htm

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