人防工程结构分析论文

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摘要：本文分析了影响人防工程结构自防水质量的因素，探讨了提高结构自防水质量的控制措施，在结语部分归纳总结了提高人防工程结构自防水质量的“一个理念、一个重点、四项手段”的解决方案。

关键词：人防工程；结构自防水；质量

1前言

21世纪是地下空间作为重要资源开发的世纪，人防工程不仅在战争时期是国家防御体系的重要组成部分，在和平时期的经济建设中同样有着十分重要的地位，但是长久以来地下建筑工程的渗漏已是建设者们伤透脑筋的大事，由于地下室不同程度的渗漏水限制了已建人防工程的开发利用，每年不得不投入大量人力、物力、财力进行维修，所以提高防水效果是当前人防工程建设中需解决的重点问题之一。2001年新修订的《地下工程防水技术规范》（GB50108－2001）把结构自防水明确规定为“应选”，而不是旧规范的“宜选”，体现了以结构自防水为主的思想，结构自防水是人防工程防水的治本措施，提高结构自防水质量是提高人防工程最终防水效果的关键。根据自己亲自参与人防工程设计、质监及施工的实践，谈谈提高人防工程结构自防水中应注重的几个问题。想对当前人防建设起到抛砖引玉的作用。

2影响人防工程结构自防水质量的主要因素

2.1工程地质方面。工程地质对基础的均匀沉降有重要影响，是影响人防工程防水效果的关键因素之一。湖南有些城区地质状况较复杂，岩溶和土洞均有不同程度的分布，属地质灾害发育的场地，如果工程地质状况未掌握清楚，地质钻探深度不到位或抄袭相邻的地质报告，工程地质报告未正确反映土层性质、地下水和土工试验情况，则会造成结构设计方案欠佳，施工措施不到位，可能导致基础不均匀沉降，出现人防地下室渗水现象。

2.2设计方面。在认识上，未真正树立以混凝土结构自防水为防水之本的设计理念，在实际工作中往往重防水材料，轻防水混凝土。在设计时，强调防水混凝土的强度等级，而对混凝土抗裂性能未引起足够重视。细部结构和配筋不合理，防水设计与工程结构设计未很好结合，结构形式设计过于复杂。同时，人防专业设计单位缺乏，非专业设计单位的设计人员掌握的人防工程设计知识参差不齐，造成人防工程设计问题较多，使工程质量受到影响。

2.3施工方面。原材料质量控制不良，坍落度控制不好，施工缝等细部结构处理不当，混凝土浇注后未按照施工规范要求进行养护。混凝土结构自防水施工是个精细过程，必须合理地选用配合比、水灰比、坍落度等参数，把好混凝土浇筑、振捣关，注意养护时间和条件，否则将导致混凝土内部出现空隙，结构表面出现裂缝。

2.4监督管理方面。对防水工程质量监督检查不严，未严格按有关规定进行工程全过程监督检查。图纸设计不够规范，设计审查不严。施工前未认真进行图纸技术交底，承包人未掌握防水施工要点，不少人防工程在建设的关键环节和关键部位上，现场监督没有完全到位。对监理公司的监督管理不严，素质和技术管理水平不高，甚至存在无专项资格的监理。

3提高人防工程结构自防水质量的措施

3.1选用合理的结构形式。结构自防水是利用结构本身的密实性、憎水性以及刚度，提高结构本身的抗渗性能，它要求结构本身必须具备一定的刚度，而合理的结构形式是提高结构整体刚度的关键。因此，在结构选型方面，应根据防护要求、平时和战时使用功能、工程地质和水文地质条件等因素综合确定，避免结构平面突变或断面刚度突变，尽量使结构平面选型规整，借以提升结构的整体刚度。

3.2科学设计防止混凝土开裂方案。提高混凝土结构自防水性能关键是控制钢筋混凝土裂缝的产生，在地下工程防水设计中，应特别注重防止混凝土开裂的设计方案，从混凝土强度设计及材料选用、钢筋及拉结筋布置、防止不均匀沉降等方面减少和控制混凝土开裂。

3.2.1选择适宜的主体结构材料强度。提到防水混凝土质量，人们自然想到如何提高强度和抗渗等级，混凝土设计强度、抗渗等级越高，单位水泥用量也就越多，水泥水化产生的热量也高，收缩变形加大，结果导致混凝土结构开裂。因此，要根据使用功能、防水等级、工程埋深等，考虑适宜的人防地下室工程主体结构材料强度，混凝土强度等级不宜低于C30，但也不应过高，抗渗等级应根据工程埋置深度在S6～S12范围内选用。

3.2.2合理选择混凝土原材料及配合比。一是正确选择水泥品种和用量。一般选用水化热较低的水泥，在保证混凝土强度和其他性能的前提下，通过优选砼配合比，尽量减少水泥用量。二是严格骨料质量，特别应重视粗骨料的选择，宜选用表面粗糙、质地坚硬、级配良好、空隙率和含砂率小的石料。三是掺用符合国家标准要求的粉煤灰替代混凝土中的部分水泥制成粉煤灰混凝土，降低水化热，增加密实性，增强砼后期强度，提高砼的抗掺性和抗裂性。四是掺入适量的膨胀剂，配制成补偿收缩混凝土。补偿收缩防水混凝土不但可以减少混凝土在各龄期的收缩值，而且使混凝土在硬化过程中推迟了收缩的产生时间，提高了混凝土抵抗收缩应力的能力，从而减少了收缩裂缝的数量。

3.2.3钢筋布置的设计。一是适当增加墙体水平构造筋。墙体受力钢筋过多，水平构造筋过少是墙体容易开裂原因之一。为了防止这些裂缝的产生，可以采用螺纹钢筋，并适当减少水平构造筋的间距，增加墙体水平构造筋，以提高混凝土极限拉伸强度。二是合理设计拉结筋结构。在设置拉结筋时，采用“梅花型”布置，尽量少而精。双面配筋采用统一的模数确定钢筋间距，保证双面钢筋交叉点连线垂直于钢筋网。在拉结筋中间焊接止水环，或将拉结筋与模板拉杆二者结合起来，合设一个止水环。

3.2.4防止基础不均匀沉降。在开始设计前，要取得全面、准确的工程地质情况资料。在设计时应注意上部结构的均衡布置，以减少上部荷载不均导致沉降差，地基基础设计以控制变形值为主，设计单位必须进行基础最终沉降量和偏心距离的验算。岩溶和土洞有不同程度分布的人防工程，应对持力层范围内的岩溶、土洞进行相应处理，在地基土的压缩性有显著不同处或在地基处理方法不同处设置沉降缝。

3.3提高防水混凝土的施工质量

3.3.1控制好原材料的质量。混凝土的原材料必须符合现行国家标准、施工及验收规范和设计的有关规定。在施工前进场材料必须现场抽样检验，达不到要求不得使用，重点控制好水泥的用量、强度，砂石含泥量及级配，要通过增加优质粉煤灰等来减少水泥用量，避免混凝土实际强度超过设计强度，提高抗裂性能。

3.3.2把好混凝土浇筑、振捣关。混凝土应分层浇筑、分层振捣，相邻两层浇筑时间应根据气温情况合理确定，以确保上、下层混凝土在初凝之前的牢固结合。混凝土泵送入模时，应使其水平均匀入模，并控制其自由倾落的高度。混凝土振捣前应先根据具体的结构物设计振捣点，振捣时间一般为10～30s，以混凝土开始出浆和不冒气泡为准,避免漏振、欠振和超振。

3.3.3选择合理的混凝土坍落度。实践证明，在同等条件下，混凝土坍落度越小，混凝土早期收缩越小，施工后主体结构出现的裂缝越少。用于防水的商品混凝土入模坍落度应控制在120±20mm，目前，人防地下室普遍采用混凝土泵送施工方法，为控制坍落度同时又保证可泵性，应选择质量好的混凝土输送泵，最好选用进口混凝土输送泵。

3.3.4设置、处理好细部构造。混凝土应尽量做到连续浇筑，不留或少留施工缝。施工缝的设置，主要考虑一次混凝土浇筑强度和有效控制混凝土的收缩裂纹，在施工缝处继续浇筑混凝土前，对接缝表面应进行凿毛处理,粘贴遇水膨胀止水条或中埋式止水带。因工程设计需要设置后浇带的地方应提高施工质量，采用补偿收缩混凝土，其配合比应经试验确定，施工前，应将接缝面用钢丝刷认真清理，凿去表面砂浆层，完全露出新鲜混凝土后再浇筑。

3.3.5重视混凝土拆模及养护工作。抗裂防水混凝土由于掺加了大量矿物掺合料，早期强度增长一般较为缓慢，后期强度有较高的持续增长，因此拆模时间和养护制度与普通混凝土不同，混凝土侧模的拆除时间一般比普通混凝土晚2d，严禁过早拆模。混凝土终凝后应进行养护，养护时间不少于14d，以防止在硬化期间产生干裂。

3.4加强质量监督管理，把好设计审查、施工监督、竣工验收关

3.4.1坚持标准，严把设计审查关。要选择有资质的设计单位，提高设计质量。抓好施工图设计审查，对不符合人防工程建设设计规范、强制性条文及行业标准的施工图，提出审查修改意见，由设计单位进行修改，经审核批准后方可施工。进行设计交底和图纸会审，使施工单位熟悉设计图纸，了解工程特点和设计意图以及人防工程施工的质量要求等。

3.4.2跟踪到位，严把施工监督关。人防工程质监部门要对建设、勘查设计、施工、监理单位在工程建设中作出的具体质量行为合法性进行监督检查，对每一项报监工程制定质量监督计划，对关键工序、关键部位、关键环节实行跟踪监督检查，采取法律、经济、行政手段及时纠正问题，严防不合格的工序质量形成或进入下一道工序。建设、施工单位要建立健全质量管理制度，设置工序控制点，把好工程材料进场关，加强施工过程质量控制，杜绝随意变更设计和不按审查批准的设计图纸施工现象的发生，确保设计、施工方案和质量保证措施在实际工作的落实。

3.4.3规范管理，严把竣工验收关。利用人防工程竣工验收备案这一强制手段，强化监督管理，检查设计、施工等环节的工作成效，对存在的问题要求及时整改，使得不合格的工程不能备案，更不能投入使用。

4工程实践

某综合楼地上十二层，地下二层，建筑高度约56m，总建筑面积约10.41万m2，该工程地下一、二层为汽车库及配套设备用房，其中，主楼地下二层设有部分人防地下室，防水等级为一级。近年来，由于结构裂缝影响人防工程地下室正常使用的问题越来越突出，该工程一开始就对结构自防水问题认真对待，确定“综合治理，以混凝土结构自防水为主”的防水原则，重点对结构自防水采取了以下措施：

4.1强化地质状况调查，采用合理的主体结构形式。根据该工程所在地的地质情况，对持力层范围内的岩溶、土洞进行了相应处理，设人防地下室的主楼基础形式通过采用复合地基和调整桩基的桩长、桩数、桩径等来调整各部分的沉降量。地下室布置规整，为现浇钢筋混凝土结构，从结构选型方面提高了结构整体刚度。

4.2优化配合比设计。混凝土配合比经与混凝土厂家反复试配后慎重决定。如C45、S8剪力墙1m3混凝土各种材料用量分别为：水泥340kg、河砂649kg、碎石1058kg、粉煤灰73kg、矿碴73kg、缓凝高效减水剂7.29kg、水180kg，即配合比为1：1.909:3.112:0.215:0.215:0.021:0.529。本配合比最大特点是通过掺入优质粉煤灰和矿碴(每m3混凝土掺入量达146kg)，减少了水泥用量，降低了混凝土最高绝对温升，同时节约了成本。

4.3严格施工工艺和方法。严格控制混凝土坍落度，当坍落损失后不能满足施工要求时，加入原水灰比的水泥浆或二次掺加减水剂进行搅拌，严禁直接加水。严格控制混凝土入模温度，避免在高温时段灌注混凝土。主体结构施工时，采用合理振捣方法，拆模时间不宜过早，混凝土养护及时到位，采用混凝土养护自动喷淋系统。

4.4加强工程质量的监督。对设计中存在的问题提出了审查修改意见，经再次审核批准后施工。制定了该项目质量监督方案，对关键工序进行重点监督抽查验收。

该人防工程地下室建成近一年来，工程质量完好，未出现渗漏水现象，取得了良好的效果。

5结语

以上是多年来自己从理论到实践从事人防工程设计、施工、质监工作中的点滴体会，是对人防工程结构自防水问题的研究和探讨，总的来说可以归纳总结出提高人防工程结构自防水质量的“一个理念、一个重点、四项手段”的解决方案。即树立“混凝土结构自防水为主，防排结合”的理念；以防止混凝土开裂为重点，提高人防工程防水耐久性；采取“四项手段”：一是选择规整的结构平面形式，二是从混凝土强度选择、优化配合比、钢筋及拉结筋布置、防止不均匀沉降等方面科学设计防止混凝土开裂的方案，特别是针对龙岩优质粉煤灰较多情况，在保证混凝土强度的前提下，减少混凝土中水泥用量，增加粉煤灰用量，三是提高防水混凝土施工质量，特别是在许可的范围内尽可能降低混凝土坍落度，把好混凝土浇筑、振捣、养护关，四是加强质量监督管理，做好防水混凝土施工前、施工中和竣工的全过程质量监督管理。希望能对提高人防工程结构自防水有所帮助，不当之外，请批语指正。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家标准.GB50038－2005，人民防空地下室设计规范.

[2]中华人民共和国国家标准.GB50134－2004，人民防空工程施工及验收规范.

[3]朱祖熹.浅谈地下工程防水规范实施中的若干问题.施工技术2003.（03）

[4]中华人民共和国国家标准.GB50108－2001，地下工程防水技术规范.

[5]李承刚.建筑防水新技术.中国环境科学出版社,1996.

[6]罗福午、江见鲸等.建筑结构缺陷事故的分析及防治.清华大学出版社，1996.