某地下商城渗漏案例分析与治理方案探讨

杜瑞锋，任尚万，李仙兰，代洪伟

(内蒙古建筑职业技术学院 建筑工程与测绘学院，内蒙古 呼和浩特 010070)

改革开放40多年来，我国城市建筑取得举世瞩目的成绩，城市进程的步伐在逐渐加快。但由于我国人口规模的不断扩大，给城市用地面积带来了巨大压力。在地上建筑建设有限的情况下，地下建筑工程为我国城市化建设提供了良好的出路。地下建筑工程可极大地拓宽了城市建设发展空间，既可满足商业的需要，也可满足人防要求及交通疏导的要求。因此，在借鉴成功案例的基础上[1]，未来的地下建筑工程将会成为未来城市发展的一大新趋势。

地下建筑工程一般指建造在地面以下的建筑物的总称。我国的地下建筑工程不仅包括市政地下建筑工程，而且还包括地下交通运输工程等。目前，地下建筑工程施工中发现了许多的不足之处。因此，在实际施工中，裂缝、渗漏等常常困扰着地下工程建设，从而严重影响了地下建筑工程的质量[2]。从国内外地下建筑工程实例中不难发现，地下建筑工程中的裂缝主要是由内部结构的问题以及外部的荷载压力两个方面引起的。地下建筑工程在施工中会经常受到温度、地形以及施工工艺等因素的影响，混凝土会发生一定程度的变形，从而导致建筑结构出现裂缝、渗漏等功能失效的现象。因此，对地下建筑工程的质量问题提出了更高的挑战。相关的研究内容也在积极应对地下空间的渗透等功能失效问题，并取得了一定的成效[3～5]。

笔者就某地地下商城出现的渗漏问题进行案例分析，以期为地下建筑设计、逆作法施工、防水工程等提供一定的技术性参考和借鉴。

1 工程概况

某地地下商业及地下通道项目(以下称地下建筑群)，大部分为地下一层建筑，层高在5.1m～5.8m，局部为地下两层。主体结构为板柱-剪力墙结构，柱为钢管混凝土圆柱、钢筋混凝土圆柱两类，基础为两类，一类为混凝土筏板基础，另一类为混凝土墙下条形基础、柱下独立基础加抗水板。混凝土顶板覆土厚度在1.5m～1.7m之间，混凝土外墙厚度为500mm，混凝土墙体后侧为基坑支护桩，有混凝土支护桩和钢管桩两种。

该地下建筑群主体结构初步完成后因出现顶板大面积开裂渗水、混凝土墙面涌水及涌砂，局部结构构件变形现象，不能在当年年底如期投入使用，造成项目陷入烂尾状态。时隔2年后又进行了长达1年之久的反复注浆修补，未能根治，甚至引起地表沉降变形，多处地段出现空洞，没有达到预期的治理效果。

该地下建筑群所在场地的整体地势为西部高、东部低，区域地貌形态属中低山丘陵地貌及侵蚀堆积阶地地貌。整个地质区域内属于三面环水、一面靠山的地形格局。地层由第四系全新统人工填土层(Q4ml)、第四系全新统冲积(Q4al)粉质黏土及粉土、侏罗系(J3sn)砂质泥岩构成。

2 主体结构施工概况

在我国东南沿海发达城市，采用逆作法的建筑施工项目较多。但在本项目所在地，逆作法在本地区应用不多。该地下建筑群施工时采用半逆作法施工方案，从设计、施工角度来看无疑是成熟的施工做法[6～8]，施工时基坑外侧采用钢筋混凝土或钢管桩作为水平支护体系，待土方外运完成后再浇筑各层楼板。

3 裂缝及渗漏调查分析

本地下建筑工程的渗漏调查中，基础渗漏点较少，墙体、板面均出现严重渗漏，严重影响了该建筑物的使用功能。板面渗漏已将大部分吊顶、风管等设施浸泡损毁，因墙体出现涌水、涌砂导致部分地下建筑地面完全浸透。

根据对本项目的现场调查分析，混凝土墙面、顶板的裂缝开展情况符合一定的规律，可归纳为带状裂缝和点状渗水点。墙面表现为点状的渗水点、竖向及水平向的渗水带；板面主要为带状的渗水裂缝，主要表现为沿横轴方向开展、长度较长、在柱帽处或墙角处终止的特点，即表现出纵向拉应力显著的特征；极少数的裂缝表现为沿纵轴开展且长度较短，顶板、墙面典型的裂缝分布如图1所示。

(a)顶板 (b)墙图1 钢筋混凝土顶板、墙典型裂缝分布示意

本工程中，主体结构为钢筋混凝土板柱-剪力墙体系。该类结构体系为地下建筑中常见的结构形式，建筑设计方面有其优点，可增大室内有效高度等，但结构功能上有其弱点，主要是板面刚度大且不均衡，柱上板带因配钢筋量较多而刚度大，跨中板带配筋量较少而刚度较小。

3.1 裂缝及渗漏调查

3.1.1 混凝土板裂缝。图2为本工程中典型的板面裂缝，经钻孔注入聚氨酯防水材料后的实景图。裂缝有其共性的分布特征是跨中位置、柱帽边常分布通长或近乎通长的裂缝，即形成了渗水带。从混凝土结构验收角度来看，板的外观质量、位置和尺寸偏差的一般项目检验是合格的，调查中没有发现有混凝土掉块等严重缺陷，更没有出现漏筋的情况。直接说明了板的混凝土强度等级或质量较好，裂缝是由施工方法等因素引起的。

(a)柱帽边横向通长裂缝 (b)墙边板面横向通长裂缝图2 板面典型的渗漏分布

尽管各条街下的地下建筑内，裂缝开展情况各异，但存在着共同的特征。如在模范街地下建筑内，混凝土板的裂缝集中在建筑物的中部，且近乎平行于横向轴线且长度较长。

3.1.2 混凝土墙体渗水点。本地下建筑群的剪力墙厚度在500mm左右，具有较强的结构强度和抗侧刚度。图3展示了墙面典型的渗水部位，主要是墙面施工处、墙面顶部或底部存在渗水点或渗水带。

(a)墙体顶部施工缝漏水 (b)墙体底部施工缝漏水图3 墙面典型渗漏分布

3.2 渗漏原因分析

3.2.1 建筑防水。在地下建筑群所在地地下水位偏高的情况下，以及受到防水措施决策有误、降低工程造价、赶工期、树形象等的不良影响下，对混凝土基础、墙、板均没有采取防水卷材措施，且多方面违反了建筑工程防水处理的一般方法、原则和相关内容[9～11]，是本地下建筑工程漏水的最直接原因。

3.2.2 结构超长。一般而言，从建筑设计上讲，对于地下建筑工程，不宜带缝工作。这里的“缝”指变形缝，即结构上需要设置的沉降缝、伸缩缝、抗震缝。主要考虑建筑防水等方面的要求不宜设缝。因此，虽然从建筑设计上讲不宜设置变形缝，但该地下建筑工程项目纵向长度过长，在其他避免裂缝措施没有得到正确采取并正常发挥效果的情况下，结构超长必然会导致混凝土板纵向收缩应力过大，加上板横向受到墙体的强大嵌固约束作用，纵向拉应力得不到释放，拉应力一旦达到混凝土的抗拉强度，就会产生裂缝。在结构自重、地面静动作用、温度作用等共同影响下，裂缝宽度就会不断加大，直到板出现功能彻底失效的状态。

3.2.3 伸缩缝。在建筑结构设计中，伸缩缝的功能是适当调节混凝土的收缩应力、温度应力以及其他不可因素等引起的结构应力变化。而本地下建筑群中，伸缩缝的设置长度是有违背规范内容。如某路下的建筑部分，长达240m的地下建筑空间内，没有设置变形缝，并且多处有伸缩缝划分区段不妥的做法。文献[7]规定了设置伸缩缝的基本原则，该条第3款指出“位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构或经常处于高温作用下的结构，伸缩缝最大间距宜适当减小”。此处结合结构形式，取45m作为本地下建筑群的最大适用结构长度。

依据文献[7]等资料，在“有充分依据的情况下，伸缩缝间距可适当增大”，但就该工程施工实际条件和施工技术等而言，此处只能简单估计或推测一下，显然没有达到伸缩缝间距可增大的条件，即没有采取适当的施工措施或者是采取了措施但效果不佳，诸如“减小混凝土收缩或温度变化的措施”“低收缩混凝土材料，采取跳仓浇筑、后浇带、控制缝等施工方法，并加强施工养护”等等。

总结以上内容，需要辩证3个概念：“缝”“结构长度”“施工措施”。即本地下建筑工程本应该在适当的结构长度下(可以超过规范规定的值，具体视设计、施工水平等)、采取合适的施工控制措施情况下，可以不设缝而能保证建筑物能处于正常使用功能状态，即不会发生因混凝土收缩、温度等因素产生的应力而带来的开裂；反面表述为，该地下建筑工程在结构超长本应该设缝而没有设缝的情况下、加上没有采取合适的施工控制措施导致建筑顶板等出现开裂。本工程施工中，钢筋混凝土墙、板浇筑时可能因混凝土振捣不足，造成混凝土凝结后存在局部的孔隙通道，以及混凝土施工时的施工缝处处理不到位；还有后期混凝土养护时产生的收缩裂缝等，都是造成墙、板渗漏的重要原因。

本地下建筑群的建筑功能上考虑的比较合理，设计有较多的横向过街通道。因此，原本伸缩缝可设在这些地下过街通道内，这样可以形成一个个建筑结构单元，使每段的结构纵向刚度大大提高，同时，有利于抵抗地下水引起的抗浮力、不均与沉降等；即使发生了渗漏等问题，在各段内进行处理，比较容易修复。

以上仅从本地下建筑工程的建筑、结构等方面，对裂缝的开展情况做了初步的分析，但是，限于没有相关的长期沉降观测资料，没有考虑因地下空间进水导致基础发生不均匀沉降或因上浮力导致主要结构构件(墙、柱、板)发生变形，从而产生了不平衡的附加作用，导致或加剧墙、板裂缝的产生，可初步断定为导致本地下建筑工程裂缝的次要或可忽略原因。

4 渗漏治理综合方案探讨

此处，引述文献[6]中的内容“地下建筑在使用功能的重要性常高于高层建筑地下室；地下空间通常是不可再生的资源，损坏后一般不能推倒重来，需原地修复，而难度较大”。因此，本地下建筑群的渗漏治理应持一种综合的、全面的、长期有效的治理原则，应慎重地、偏安全地采取治理方案和施工措施。总体上将，应采取两方面的措施，一方面，为采取防水、止水的措施，另一方面，应进行建筑设备的专项设计方案。

本地下建筑工程中，钢筋混凝土墙面、顶板的裂缝情况可归纳为带状裂缝和点状渗水点。墙面表现为点状的渗水点、竖向及水平向的渗水带，少数为斜向的渗水带，主要是墙体竖向施工缝处产生的渗漏；板面主要为带状的渗水裂缝，主要表现为沿横轴方向平行开展、长度较长、在柱帽(或称柱托板)处或墙角处终止的特点，即反映出纵向拉应力显著的特征，直接反映出了结构超长、变形缝、施工措施等方面的问题；极少数的裂缝则表现为沿纵轴开展且长度较短。

本地下建筑工程中所设置的变形缝，不论其在原设计中是按伸缩缝、沉降缝、防震缝中的哪一种考虑的，在将来的渗漏治理中，应按照原有的结构做法重新施工，并确保有效的防水性能；如果采用其他的措施来处理变形缝处的渗漏问题，以不影响该处的自由伸缩功能为宜。

4.1 墙体渗漏治理方案

地下结构渗漏治理方案较多，文献[8]提出的“大漏引水-小漏止水-涂抹快凝止水材料-柔性防水-刚性防水-注浆堵水-必要时贴壁混凝土衬砌加强”的思路就值得应用和借鉴。结合相关的实践经验，针对墙体提出“置换注浆加固”方案，即通过在墙体上施工注浆孔，将墙体外侧的土体置换一部分出来，然后注入复合水泥基浆液，形成渗透性低的隔水帷幕，从而达到长期的止水的目的，方案示意图如图4所示。

图4 注浆帷幕示意

同时，如果建设方能采取有效的室内防水措施等等，通过精心施工，本地下建筑工程的渗漏修复问题是可以治理的，可以达到本地下建筑物防水功能恢复的目的。对前期墙面出现涌水、涌砂之处，虽然经本次应急抢险后暂时不再渗漏，但考虑墙外有可能在雨季或汛期有较高的水头压力，应对发生渗漏的墙体应进行结构加固，以防再次成为“涌砂、涌水”的薄弱部位；如在墙体内侧增设钢板等措施。

有关本节提出的“置换注浆加固”方案，技术原理上与文献[12]中针对饱和砂土液化、防渗及加固处理方案一致。实践中，使用如文献[13]中类似的外加剂后，注浆材料的性能得到改良，尤其是在饱和、动水环境下有着较好的固结、堵水性能。另外，从长远的抗震设防的角度来看，采用“置换注浆加固”方案后，还有利于消除该地下建筑群饱和粉砂土的液化影响。

4.2 抗浮治理方案

对于目前考虑的该地下建筑抗浮问题，常见处理方案有增加配重、增设抗浮桩等措施。针对该地下建筑物的抗浮问题，建议结合抗浮水位、抗浮措施等方面重新进行抗浮设计；简单有效的抗浮措施之一是增加配重，在满足建筑使用功能的前提下，可在混凝土底板之上重新设置一定厚度的高重度混凝土垫层等，同时可在其下增设新的卷材防水层。

另外，考虑到该地下建筑墙体刚度大，在静水压力较大的地段可参照文献[14]中的做法，在地下室混凝土墙体侧面设置泄水孔，如图5所示，以减轻墙体外侧的水压力。不过，应用该措施时，应注意泄水给周围建筑物、路面带来的不利影响，如沉降等问题[15，16]。

图5 泄水减压示意[14]

5 结论

①本地下建筑群的渗漏问题初步归结为项目运行决策失误、建筑设计考虑欠佳、施工中防渗漏措施没有正常实现等原因。②本地下建筑工程中所设置的变形缝，不论其在原设计中是按伸缩缝、沉降缝、防震缝中的哪一种考虑的，在将来的渗漏治理中，应按照原有的结构做法重新施工，并确保有效的防水性能；如果采用其他的措施来处理变形缝处的渗漏问题，以不影响该处的自由伸缩功能为宜。③本地下建筑群，从规划、建筑设计等角度来看，是一个非常完美的、预设功能齐全的地下建筑体，可满足群众购物、休闲、交通疏导、战时人防等功能，但由于决策失误等方面而导致的渗漏问题使地下整个建筑陷入“满盘皆输”的境地，造成巨大的经济损失和不良的社会影响，该案例对业主、当地政府等主管部门是一种沉痛的教训；对房地产开发商、建筑设计单位、施工单位以及建筑业工程师们而言也足以引发深思、引以为鉴。通过此工程事故，我们更应该懂得工程质量终身负责制的意义，希望诸如此类的小疏忽导致大事故的悲剧不再重演。