獨(dú)立柱基防水基礎(chǔ)施工關(guān)鍵工藝探究

王 軍 華

(山西八建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030027)

獨(dú)立柱基防水基礎(chǔ)施工關(guān)鍵工藝探究

王 軍 華

(山西八建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030027)

介紹了獨(dú)立柱基的構(gòu)造，分析了獨(dú)立柱基防水基礎(chǔ)的設(shè)計原理，并依托某高層建筑柱基防水基礎(chǔ)施工案例，從承載力驗(yàn)算、防水板設(shè)計、下軟墊層鋪設(shè)、表面處理等方面，闡述了獨(dú)立柱基防水基礎(chǔ)施工關(guān)鍵工藝，為獨(dú)立柱基防水施工提供了理論依據(jù)。

獨(dú)立柱基，防水板，承載力，配筋

1 概述

建筑基礎(chǔ)形式種類繁多，常見的有柱下條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)等，據(jù)不完全統(tǒng)計，各種形式的基礎(chǔ)種類已有十多種。柱下獨(dú)立基礎(chǔ)因其構(gòu)造簡單、施工方便，適用于中高層的框架結(jié)構(gòu)或者排架結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)中越來越多地使用獨(dú)立柱基。加之城市地下工程近年來飛速發(fā)展，建筑物往往都帶有地下室，這就要求在柱下基礎(chǔ)施工過程中做好防水工作。柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的防水一方面可以有效地防止地下水的滲透，保證地下倉庫的干燥；另一方面，可以減小由于地下水作用而引起的基礎(chǔ)下土體承載力降低導(dǎo)致的基礎(chǔ)不均勻沉降。獨(dú)立柱基防水基礎(chǔ)的施工是保證建筑施工質(zhì)量關(guān)鍵的一環(huán)，掌握其施工工藝流程，并且對關(guān)鍵工藝嚴(yán)格把控，是土建施工過程中的重點(diǎn)。

2 獨(dú)立柱基防水基礎(chǔ)設(shè)計理論分析

2.1 獨(dú)立柱基構(gòu)造

要想了解獨(dú)立柱基防水的設(shè)計，首先要了解獨(dú)立柱基的構(gòu)造。圖1給出了柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)示意圖。

從圖1可以看出，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的構(gòu)造較為簡單，可以簡單地理解為矩形或者箱形基礎(chǔ)上直接連接柱的結(jié)構(gòu)。在實(shí)際工程中一般為預(yù)制柱直接放在基礎(chǔ)上或者柱在基礎(chǔ)上現(xiàn)澆而成，施工較為簡單，對于獨(dú)立基礎(chǔ)的防水也要從基礎(chǔ)的構(gòu)造入手。

2.2 獨(dú)立柱基防水基礎(chǔ)要點(diǎn)分析

1)地下水分析。

根據(jù)土建行業(yè)施工經(jīng)驗(yàn)可以知道，常見的地下水分為上層滯水、潛水以及承壓水，因其不同的特點(diǎn)，在進(jìn)行防水設(shè)計時候也會有所不同。例如，上層滯水無靜水壓力，在進(jìn)行防水設(shè)計時可以不用考慮其水壓力和浮力，而潛水及承壓水則有靜水壓力，在進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計時必須考慮水壓力和浮力。同樣，地下水因其地域不同，水質(zhì)和水位也有較大的差別。在濱海地區(qū)，由于海水滲透，地下水位較淺且地下水中所含腐蝕性的鹽、堿類元素較多，在進(jìn)行防水設(shè)計時就要特別關(guān)注水質(zhì)的腐蝕性能。但在較為干旱的高原地區(qū)，其地下水位較深且土壤中含腐蝕性元素少，在設(shè)計時對基礎(chǔ)防水的考慮就較少。

2)基礎(chǔ)自身防水措施分析。

柱下獨(dú)立基礎(chǔ)防水可以從基礎(chǔ)自身做起，也就是改變基礎(chǔ)自身材料的性質(zhì)或者基礎(chǔ)的尺寸來達(dá)到防水的要求。目前幾乎所有的獨(dú)立基礎(chǔ)材料都是鋼筋混凝土，有一些采用的是配筋砌塊，鋼筋混凝土承載力高，抗沖剪性能強(qiáng)等，故而被廣泛應(yīng)用，想通過改善材料來達(dá)到防水要求是不可行的。同樣，獨(dú)立基礎(chǔ)的形狀往往是由基礎(chǔ)上部結(jié)構(gòu)自重和地基承載力決定的，通過獨(dú)立基礎(chǔ)尺寸的設(shè)計來提高建筑的防水性能也是行不通的。從基礎(chǔ)自身來加強(qiáng)防水性能是有問題的，故而只有通過增設(shè)附加結(jié)構(gòu)來提升獨(dú)立柱基的防水功能。

3)常見的獨(dú)立柱基防水措施。

近年來在諸多成功的建筑工程案例中，形成了一種獨(dú)立柱基+防水板的新型基礎(chǔ)形式，這種形式由于其施工簡單、造價低、經(jīng)濟(jì)效益好、取材方便而被廣泛應(yīng)用，雖然有關(guān)獨(dú)立柱基+防水板基礎(chǔ)未被列入現(xiàn)有的規(guī)范中，但是已經(jīng)有很多建筑公司在采用。防水板材料是一種高分子聚合物材料，具有較高的防滲性能，在工程中又稱之為土工膜，防水板的厚度一般大于8 mm。目前有許多研究學(xué)者往往將防水板和獨(dú)立基礎(chǔ)分開來計算其承載力，一般假設(shè)防水板只承受地下水的壓力，這樣往往使得計算出來的防水板的壓力較小，導(dǎo)致施工過程中出現(xiàn)一系列施工質(zhì)量問題。通過對成都市潤揚(yáng)雙鐵廣場小區(qū)獨(dú)立柱基防水施工過程進(jìn)行分析，總結(jié)了獨(dú)立柱基防水基礎(chǔ)施工關(guān)鍵工藝的一些注意事項。

3 工程實(shí)例解析獨(dú)立柱基防水基礎(chǔ)施工關(guān)鍵工藝

3.1 工程概況

太原某小區(qū)是一個住宅用地開發(fā)項目，總建筑面積達(dá)28萬m2，地下總建筑面積達(dá)10萬 m2，地下防水面積多達(dá)18萬 m2，共計9棟高層，其中6棟29層、2棟26層、1棟28層，每棟含地下室1層?；A(chǔ)埋深為6.03 m，住宅樓均為框架結(jié)構(gòu)，故建筑中均采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，采用獨(dú)立柱基+防水板防水形式，既安全又經(jīng)濟(jì)，且施工簡單。

經(jīng)過地質(zhì)勘察，該地塊地下水埋藏較淺，做好建筑物基礎(chǔ)防水至關(guān)重要。根據(jù)現(xiàn)場勘測資料可知，小區(qū)地下水埋藏深度范圍為3.0 m～4.5 m，上覆第四系粉土和粉質(zhì)粘土，下伏白堊系砂巖。故柱下獨(dú)立基礎(chǔ)埋置在地下水位以下，在基礎(chǔ)施工中獨(dú)立柱基防水基礎(chǔ)施工就成為了該單位工程中關(guān)鍵的一環(huán)。

3.2 獨(dú)立柱基防水基礎(chǔ)施工關(guān)鍵工藝實(shí)踐

1)工藝流程分析。

一般的基礎(chǔ)防水施工工藝流程如下：水文地質(zhì)資料分析→地基承載力驗(yàn)算及設(shè)計→基坑放線→場地清理→防水板下層軟墊層鋪設(shè)→保護(hù)層施工→防水板及獨(dú)立柱基鋼筋綁扎及混凝土澆筑→基礎(chǔ)及防水板養(yǎng)護(hù)→基礎(chǔ)及防水板表面防水處理→檢查驗(yàn)收。工藝流程中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是地基承載力的驗(yàn)算、軟墊層的鋪設(shè)以及后期的表面處理。

2)承載力驗(yàn)算和防水板的設(shè)計與配筋。

因?yàn)槟壳皼]有專業(yè)規(guī)范對獨(dú)立柱基+防水板這種基礎(chǔ)形式進(jìn)行規(guī)定，在施工過程中往往采用經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行設(shè)計。一些建筑單位在施工過程中將防水板和基礎(chǔ)分開進(jìn)行計算，一般假設(shè)基底反力均由基礎(chǔ)承擔(dān)，而防水板只承受地下水的壓力和浮力，由于防水板不僅要承受浮力和壓力，還要承受基礎(chǔ)傳遞的剪力和彎矩以及上覆土層的重力，使得防水板的設(shè)計承載力小于實(shí)際承載力，往往出現(xiàn)施工后防水板破裂等一些問題。故在防水板設(shè)計時候要充分考慮獨(dú)立基礎(chǔ)的形式以及水文地質(zhì)條件，尤其是基礎(chǔ)埋置深度和地下水位對防水板的設(shè)計至關(guān)重要，綜合各項因素對防水板的厚度及配筋等進(jìn)行合理地設(shè)計。

承載力驗(yàn)算：

根據(jù)地質(zhì)條件與地質(zhì)資料計算，地下室的浮力水頭為:7.1-2.65=4.45 m。

小區(qū)竣工后壓重:1.2×18.8+0.2×20+(0.5+0.35)×25=47.81>44.5。

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》第3.2.5款及其條文說明,永久荷載的分項系數(shù)應(yīng)取小于1.0,抗浮滿足要求。

防水板設(shè)計：

根據(jù)防水板特性，可參考復(fù)雜樓板的設(shè)計思路。在本設(shè)計中，采用了SAP2000進(jìn)行有限元計算分析。同時，根據(jù)無梁雙向板進(jìn)行手工驗(yàn)算，采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法,先算垂直荷載產(chǎn)生的X向,Y向板總彎矩,然后按經(jīng)驗(yàn)系數(shù)表(如表1所示)計算分配確定跨中板帶與柱下板帶的彎矩值，進(jìn)一步計算雙向板的含鋼量。兩種方法比較差別很小，在此基礎(chǔ)上結(jié)合板寬考慮配筋。

表1 板彎矩分配系數(shù)表

考慮到防水板的實(shí)際形態(tài)為隱蔽工程，要保證無梁板的配筋要求與板裂縫滿足使用要求，布筋思路上采用拉通最小直徑鋼筋，而大直徑鋼筋則無須通布。在實(shí)際配筋過程中，設(shè)置板頂鋼筋通長布置，板底鋼筋采用了“隔一布一”的方式，貫通筋量約達(dá)到了總筋量的40%，達(dá)到了設(shè)計要求，也節(jié)約了工程造價。

3)防水板下軟墊層鋪設(shè)。

軟墊層的鋪設(shè)是保證防水板質(zhì)量最重要的一項工作，在潤揚(yáng)雙鐵廣場小區(qū)下鋪設(shè)的軟墊層是采用的聚苯板，厚度為50 mm，另外還可以使用焦渣墊層。有一些工程中直接將防水板放置在地基土上，而不設(shè)置下鋪墊層，引起防水板受力不均，導(dǎo)致防水板因地下水壓力和土壓力作用而產(chǎn)生較大的變形，從而引起防水板破壞和基礎(chǔ)的不均勻沉降。同時，在設(shè)置墊層的時候要充分考慮材料本身的壓縮性能和基地土壓縮性能的關(guān)系，例如軟墊層為聚苯板時候，就要結(jié)合計算出的地基沉降量、地基土的壓縮模量、聚苯板的壓縮模量以及抗壓強(qiáng)度等來確定聚苯板的厚度，并且聚苯板的厚度應(yīng)大于地基沉降量。同樣的焦渣墊層的厚度也要根據(jù)土體的性質(zhì)及承載力的大小來確定。最后，在墊層鋪設(shè)的時候一定要保證其平整度，這樣才能夠保證防水板均勻受力，提升基礎(chǔ)的防水性能。

4)后期基礎(chǔ)及防水板的表面處理。

在基礎(chǔ)及防水板澆筑及養(yǎng)護(hù)之后其表面處理也很重要，由于處于地下，在使用過程中基礎(chǔ)及防水板一直處于潮濕的環(huán)境中，且受地下各種元素的腐蝕，如果不做好表面防護(hù)就會降低基礎(chǔ)和防水板的使用期限。尤其是在防水板和基礎(chǔ)的連接處以及柱與基礎(chǔ)的連接處，往往會因?yàn)榈叵滤屯寥乐兴母g作用而變得脆弱，據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，目前有很多單位在獨(dú)立基礎(chǔ)防水施工過程中不注意基礎(chǔ)表面的處理，為后期建筑的沉降埋下隱患。在表面處理的時候可以在表面涂上一層防水材料，如速凝橡膠瀝青涂料，另外也可以在其表面鋪設(shè)常見的防水卷材，在此工程中建設(shè)單位采取了二者結(jié)合的方法，起到了很好的防水作用。在防水涂料和防水卷材設(shè)置好后，要注意鋪設(shè)混凝土柔性保護(hù)層，之后再回填。

4 結(jié)語

柱下獨(dú)立基礎(chǔ)作為建筑物基礎(chǔ)的常見形式，其防水施工過程有待進(jìn)一步的加強(qiáng)。有關(guān)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)防水基礎(chǔ)施工的形式有多種，通過對獨(dú)立柱基+防水板形式的設(shè)計理論和關(guān)鍵工藝的分析，認(rèn)識到獨(dú)立柱基在防水施工時候要注意承載力驗(yàn)算和防水板的設(shè)計、下覆墊層鋪設(shè)和表面處理等重要環(huán)節(jié)。有關(guān)其他形式防水基礎(chǔ)的施工過程，可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究，不斷地提升獨(dú)立柱基的防水性能。

[1] 王 品.獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板基礎(chǔ)需注意的幾個問題[J].四川建材,2014(1):104-105.

[2] 李旭軍.論獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板下設(shè)聚苯板軟墊層施工[J].門窗,2015(12):112.

[3] 韓永雷.淺析獨(dú)立柱基加防水板在工程實(shí)際中的應(yīng)用[J].建筑設(shè)計管理,2015(3):75-78.

The key waterproof technology of single column foundation

Wang Junhua

(The8thShanxiConstructionGroupCompanyLimited,Taiyuan030027,China)

This paper introduced the structure of single column foundation, analyzed the design principle of single column foundation, and relying on foundation construction case of a high-rise building column foundation, from the bearing capacity calculation, waterproof board design, down soft cushion layer laying, surface treatment and other aspects, elaborated the waterproof foundation construction key technology of single column foundation, provided theoretical basis for waterproof construction of single column foundation.

single column foundation, waterproof board, bearing capacity, reinforcement

1009-6825(2017)05-0101-02

2016-12-06

王軍華(1977- )，男，工程師

TU471.11

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