论“两墙合一”的防水措施及结构构造

发表时间:2021/6/24   来源:《建筑实践》2021年2月第6期   作者:耿柳珣
[导读] 本文笔者结合多年实践经验,主要针对高水位地区地下室
        耿柳珣
        同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司  200092
        摘要:本文笔者结合多年实践经验,主要针对高水位地区地下室外墙两墙合一的防水以及与主体结构构件连接节点的防水做法进行分析并设计。希望可以给此类工程项目设计提供一些参考。
        关键词:两墙合一;地下连续墙;防水措施;构造措施
        引言
        近年来,随着经济社会不断发展,人口不断向沿海大城市流动,在沿海经济比较发达的城市开始不断兴建各类建筑物。大型高层建筑大面积地下室、地下商业广场的建设、大型市政工程如大型地下停车场、综合立体地铁车站、地下变配电站、大型排水沟渠以及雨污水处理系统等等的施工都会面对深基坑的情况。
        1、“两墙合一”概述
        深基坑工程中,“两墙合一”为常见的支护结构与主体结构相结合的类型。
        地下连续墙的结构形式一般为单幅宽度4~6米,厚度50~120cm,入土深度通常为10~60米。地下连续墙的特点具有刚度大、整体稳定性好以及具有防水效果好的特点。就目前的施工工艺来说也是非常成熟的。通过采用"两墙合一"的设计手法,可以显著提升项目的经济效益,目前,这种施工方法,已经越来越普遍的应用于建筑工程施工中,,但是要应用好这种施工方法,我们也要把握好相关施工要点,首先是要做好基坑开挖过程中的受力要求,又要满足以后在设计年限内安全使用的要求,更要方便的进行现场施工作业。针对不同的施工环境和设计要求,需要具体问题具体分析,采用针对性的相关对策,我们既要保障项目基坑工程的安全稳定,也要尽可能的兼顾到工期和施工效率的提升,更大程度的让现场施工更方便合理,快速有效的解决工程中出现的各类具体情况和问题。
        "两墙合一"地下连续墙设计过程中,,针对具体的项目情况,在进行结构形式和项目的主体结构外墙的连接类型的选择上,要根据项目情况妥善分析,针对不同的构造,选用针对性的连接方式,同时要注意做好和主体结构的有效连接,还有后浇带的处理以及沉降缝和有关防渗堵漏的一系列构造措施。
        "两墙合一"通常是指采用地下连续墙或者建筑物作为建筑主体的地下室外墙和围护墙相互组合。地下连续墙在与建筑物的主体结构外墙相互结合时,我们根据其相互关系和方式大致可以分类为单元墙、复合墙及叠合砌块。单个墙体特点是地下连续墙需要承担所有外墙的荷载,地下连续墙的接头防水要求高,需要解决渗漏问题,需设置砖衬墙;复合墙的特点为地下连续墙与混凝土衬墙结合面不承受剪力作用,在水平荷载下的墙体内力按刚度来进行分配,复合墙的防水效果好,衬墙材料薄厚不一;叠合墙的特点为地下连续墙与混凝土衬墙结合面承受剪力,按整体受力考虑,外墙厚度取地下连续墙与内衬墙厚度之和,叠合墙的防水效果好,需要进行界面处理。具体参见下图所示:
        
1-地下连续墙;2-内衬墙;3-楼盖;4衬垫材料
图1:两墙合一的类型
         2、两墙合一需注意的防水措施及结构构造
        本文就两墙合一需注意的防水措施及结构构造论述如下:
        (1)高水位地区地下室外墙“两墙合一”的防水措施主要可分为外防方案、内疏方案、外防+内疏方案。
        叠合墙或复合墙主要采用的是外防方案,此方案是通过在地下连续墙内侧砌筑防渗混凝土内衬墙并刷水泥基渗透结晶型防水涂料的防水方法来防止地下水的渗入。
        单一墙主要才用的是内疏方案,此方案是通过在边梁下增加砌体墙或GRC墙板,并在与地连墙之间设置隔潮空间及导流沟来将渗进来的地下水排走。
        对于地下室内重要的房间或者空间,可以在叠合墙或复合墙外防方案的基础上叠加隔潮空间及导流沟并用砌体墙封堵的方式来做外防+内疏的方案,确保防水有效性。
        以上三种不同的防水措施来看,对建筑退界和面积的影响也是不同的。叠合墙(复合墙)外防方案对建筑退界的影响最小,建筑面积利用率最高;叠合墙(复合墙)外防+内疏方案对建筑退界的影响最大,建筑面积利用率最低;而单一墙内疏方案对建筑退界的影响和建筑面积利用率都在前面两种方案中居中。具体采用何种方案,在实际设计中应考虑各方利益进行权衡。
        两墙合一时,地下连续墙单一墙内侧防水做法从外到内分别为:地下连续墙+膨润土防水毯+300宽排水沟+200厚实心混凝土砌块+1.5mm水泥基防水涂料+内墙饰面。叠合墙或复合墙的内侧防水做法从外到内分别为:地下连续墙+1.2厚交叉层压膜自粘胶膜防水卷材+1.5厚后铺式高分子粘膜防水卷材+20厚DP15水泥砂浆找平层+现浇抗渗钢筋混凝土内衬墙。
        (2)结下了我们一起探讨一下关于“两墙合一”中地下连续墙与主体结构的连接以及防水构造措施需要满足的要求。地下连续墙在与主体结构连接处的防水我们可以采用疏、堵两种方案,具体实施可采用止水橡胶条、止水钢板、预埋注浆管、预埋排水板等措施,注意止水措施应“闭环”;主体结构施工缝的留设还应兼顾尽量增长可能的地下水渗流路径;地下连续墙与主体结构相连接处的钢筋连接可采用预埋钢筋、钢板、钢筋接驳器的方案,必要时可设置剪力槽。具体做法如下
        A)地下连续墙和建筑物主体结构的连接可以选择采用墙内预埋钢筋、钢筋接驳器、锚板和剪力槽,预埋的钢筋长度应大于等于10mm ,并且相对应尽量采用 hpb300级的钢筋;在工程中需要进行连接的建筑工程主体结构中,当钢筋直径超过或者长度大于20mm 时,宜考虑采用预埋式钢筋接驳器。且应采用HRB400或HRB500钢筋。
        B)在地下连续墙和建筑物的地上室主体结构的梁板之间宜选择一条贯通的地上室结构连续环梁,并且可以用一种预埋的钢筋和剪力槽等方式来对整个结构进行连接;地下连续墙也可以是通过预埋的钢筋接驳器、剪力槽等多种连接方式与基础底板进行连接,但是当基础底板的钢筋层厚度不超过小于1m 时,宜在基础底板中加一个构造环梁,地下连续墙可以是通过预埋的钢筋或其他构造环梁来进行连接;地下连续墙与地下建筑物的边柱、构件墙也都可以用预留一根插筋或者是钢筋接驳器等来进行有效的连接。
        C)当建筑物主体结构中将沉降后的浇带沿地下连续墙宽度延长至位置时,宜在承受沉降后的浇带宽度范围内预先留设一个槽段式分缝,此处的相关槽段多采用柔性接头,在分缝处必须采用可靠的止水措施来进行有效的防护,包括内侧设置分缝壁柱,外侧旋喷桩止水,此处壁柱与旋喷桩待后浇带封闭后进行施工。
        D)两墙合一"地下排水连续墙在需要开洞时如果需要重新设置一个外接的排水通道时,可以根据其需要开洞的地理位置和开洞尺寸情况来决定采取合理的建筑防水措施加强防护措施及可靠的改善建筑墙体防水系统构造。地连墙分幅施工的特点决定了后接连通道开洞的特殊处理要求,若通道宽度小于地墙槽段宽度,通道位置应避免跨地墙槽段接缝;若通道宽度大于地墙槽段宽度,通道位置应避免跨越过多地墙;地墙预留钢筋、钢板等加固止水措施;通道顶过梁宜错开楼层位置,一般是低于自然地坪1米左右,便于管线的穿越,也减少支撑的跨度。当无法错开时,应确保顶过梁施工时单侧无地下室结构边梁。
        E)槽段施工接头外侧可设置高压喷射注浆等防渗构造措施;内侧宜设置扶壁式构造柱或框架柱、排水沟、结合钢筋混凝土内衬墙加防水材料(涂料)、设置排水管等的防渗构造措施。
        F)地下连续墙在与项目主体结构连接的接缝位置处根据地下结构要求的防水等级,设置钢板止水带、遇水膨胀止水条或预埋注浆管等防水构造措施。
        以下图示为地下连续墙与主体结构连接各部位结构构造。
        

        
        图2:槽段接缝防水
        
        

        
        
        图5:外墙与中板接缝防水及结构构造
        
        

        (3)“两墙合一”中关于地下连续墙的防水等级可以根据地下结构外墙的防水等级来确定。地下连续墙的混凝土设计强度等级宜取C30~C40。当地下连续墙用做截水时,地下连续墙墙体的混凝土抗渗等级不宜小于P6。但当我们把地下连续墙又同时作为主体地下结构构件使用时,墙体的混凝土抗渗等级同时需要满足现在正在使用的国标《地下工程防水技术规范》GB50108等相关条文的要求。
        (4)“两墙合一”需要协调地下连续墙与主体结构沉降差,引起地下连续墙与主体结构沉降差的主要原因包括:持力层不同、荷载分布不均以及施工工艺导致的沉渣厚度大几方面。应对措施可以采用墙底注浆、选择合适的持力层(压缩性较低)、增加整体刚度,设置顶圈梁,采用刚性接头以及在地下连续墙附近基础底板下设置工程桩等等方法来进行改善。
        3、结束语
        按照以上几点要求进行“两墙合一”的防水设计和施工,是我们在以往十数年间大量的工程实践中得到过反复验证,相信这些措施是非常有效和可靠的,当然,随着材料技术的快速发展,在未来的设计中还会结合更为复杂多变的建筑形式对防水构造要求进行进一步的优化,使“两墙合一”的防水更加完善,提升业主后续使用满意度。
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