目前地下工程防水技术主要有3类:(1)从围护结构和附加防水层着手，将地下水隔绝在地下工程之外，即水密型防水技术;(2)从疏水、排水角度出发，将外部地下水人为地导入工程内部既有排水系统中，即泄水型防水技术;(3)前两者结合，在同一个工程中，综合考虑水密型和泄水型防水设计，称为混合型防水技术。防水施工工艺可分为材料防水技术、构造防水技术和结构自防水技术3类，材料防水技术通过防水材料将水阻隔在地下结构外，如卷材防水、涂膜防水和聚合物防水等;构造防水技术采用科学的构造设计，如在地下工程底板设置排水系统、离壁式衬砌等;结构自防水技术通过掺加外加剂提高混凝土密实度，制成自防水混凝土。

　　 自防水混凝土通过在材料、施工等方面采取措施，抑制或减少内部孔隙的产生，常通过掺加防水剂和膨胀剂提高混凝土密实度，达到防水目的。

　　 混凝土防水剂可分为无机化合物类、有机化合物类及复合类，防水剂在水泥水化过程中产生遇水膨胀的凝胶粒子等厌水成分和少量具有膨胀性能的物质，不断填充混凝土内部的毛细孔和缝隙，提高混凝土密实度，大大提高抗渗和防水性能。

　　 自防水混凝土防水设计原则为“以抗为主”，利用膨胀剂的膨胀作用，在结构中产生预压应力，用以平衡混凝土硬化过程中干缩作用产生的拉应力，从而减少收缩裂缝。目前国内市场占有率较高的是UEA膨胀剂，利用其特制硫铝酸盐、明矾石和石膏等成分，实现较好的防水效果，并形成较完备的理论体系和施工技术。由含量10%～12%UEA膨胀剂拌制而成的补偿收缩混凝土可直接用于板结构的浇筑，每隔一定距离设置膨胀加强带，可有效减小混凝土结构的孔隙率，增加混凝土密实度，从而提高地下结构的抗渗、防水能力。

　　 控制水灰比、坍落度和外加剂含量也是提高混凝土抗渗性能的有效途径。在混凝土水化过程中，若水灰比过大，游离水分在硬化过程中将在混凝土内部蒸发，产生孔隙和毛细通道;但过小的水灰比会导致混凝土施工和易性较差，造成混凝土质量问题，从而影响结构抗渗性能 ^[1]。混凝土过大的坍落度会使骨料发生强烈的沉降作用，造成“两极分化”现象。当质量较大的粗骨料沉降趋于稳定时，继续下沉的细骨料将导致游离水上升，形成外部泌水;另一部分游离水位于粗骨料和细骨料中间，形成内部泌水。混凝土硬化过程中，由于水分蒸发，在混凝土内部形成孔隙和毛细通道，在粗骨料与细骨料中间形成缝隙，大大降低结构的防水能力 ^[2]。外加剂可大大减小混凝土的孔隙率，对提高混凝土抗渗性能具有重要作用。

　　 地下工程防水设计常在迎水面设置一层防水层，其材料和结构体系繁多，常见防水层包括卷材防水层、涂膜防水层及聚合物水泥砂浆防水层等。

　　 卷材防水层主要铺设以下卷材:(1)以橡胶材料为主的防水卷材，常见的有三元乙丙橡胶卷材、丁基橡胶卷材等;(2)以塑料材料为主的防水卷材，以聚氯乙烯防水卷材为主;(3)橡胶塑料混合型防水卷材，主要有氯化聚乙烯-橡胶共混卷材、聚氯乙烯-橡胶共混卷材等;(4)高聚物改性沥青防水卷材。

　　 涂膜防水层在具有自防水功能的结构层表面附着1层防水涂料，在常温下经交联固化作用，形成具有一定强度的防水保护层。防水涂料主要有聚氨酯类、丙烯酸类和有机硅类等。涂膜防水层可有效隔绝地下结构整体与地下水环境，实现良好的密封防水效果和美化功能。

　　 聚合物水泥砂浆防水层由聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、丁苯橡胶等合成高分子聚合物，由特种水泥、石英粉及多种添加剂组成，是一种具有高弹性、优良耐久性的双组分防水材料。

　　 城市地下工程种类繁多，根据GB 50157—2013《地铁设计规范》中“以防为主，刚柔结合，多道防线，因地制宜，综合治理”的原则，不同地下工程对应的防水体系有较大区别。

　　 隧道设计常采用复合式衬砌结构，在防水设计方面，明挖地铁车站围护结构可等效为隧道初期支护结构，二者防水体系主要包括围岩防水、附加防水层、结构自防水。按照“以防为主”的原则，进行隧道结构围岩防水设计时，将围岩和初期支护作为整体，在不良地层中采取注浆等措施，降低地层渗透系数、减少地下水渗入量，以此作为第1道防水屏障。进行明挖地铁车站围护结构防水设计时，在围护结构外采用旋喷桩等方式设置止水帷幕，与围护结构共同作为第1道防水屏障。附加防水层作为隔离层是一道重要防线，设计时主要包括全包防水和半包防水，前者体现“以防为主”的设计理念，后者则从排水角度出发，体现“排堵结合”的理念。在地铁车站结构中，顶板通常设计柔性防水层，而底板和侧墙则根据工程实际需要，采取“刚柔结合”的防水设计。二次衬砌与车站主体结构作为最后一道防线，常采用自防水混凝土结构。

　　 构造节点主要包括施工缝、变形缝、诱导缝及管道节点等 ^[3]。在城市地下工程中，施工缝防水处理主要包括设置钢板止水带、遇水膨胀防水条和预埋注浆管等，不同工程部位防水设计要求不同，可同时采取多种措施。变形缝和诱导缝主要通过预埋或外贴止水带、设置防水加强层，并结合密封手段进行防水设计 ^[4]。地铁和综合管廊均涉及各类管道和设备基座节点设计，节点防水设计处理不当，极易导致渗漏问题。节点部位主要通过埋置橡胶止水条和充填膨胀填料等进行防水处理，操作简便，防水性较好 ^[5]。

　　 目前在地下工程防水设计中存在结构与防水关系认识模糊、处理方式不当等问题，如地铁车站防水设计大部分采用柔性全包防水，少数因结构形式限制而采用半包防水方案。全包防水层对混凝土结构具有良好的保护作用，在腐蚀地层中效果明显，但存在造价高、工期长等缺点;半包防水体系的防水效果稍有不足，但在工程造价和工期方面具有明显优势。因此需结合工程实际和具体要求，依据防水设计原则，综合考虑后选择合适的防水体系。

　　 防水设计时，存在将防水效果与混凝土强度混淆的误区，认为强度越高防水效果越好，将高强混凝土替代自防水混凝土。然而高强混凝土配合比不符合自防水混凝土设计要求，导致混凝土干缩过大，发生渗漏水问题。因此需根据实际工程要求确定混凝土强度和抗渗等级，混凝土配合比设计需经科学论证，才能满足自防水要求。

　　 地下结构自防水混凝土浇筑、振捣存在质量问题，从而形成渗漏水隐患。若两次混凝土浇筑时间间隔过长，先浇筑的混凝土已初凝，形成软硬结合面，极易形成渗漏水通道。在隧道工程中，当初期支护厚度差别较大时，侵界问题将导致二次衬砌结构防水设计不满足要求。施工缝、变形缝等节点处理措施不到位也将成为节点渗漏隐患。因此，须对自防水混凝土施工技术和施工管理提出严格要求。

　　 由于防水层难与混凝土基面形成长期稳定的黏结，易在二者间形成“窜水”通道，造成整体防水设计失效，因此新型防水材料需重点关注其与混凝土基面的黏结问题，应能与混凝土形成不可逆的黏结，并满足耐久性要求。

　　 由于变形缝、施工缝构造和施工质量存在问题，极易发生渗漏，主要原因包括:混凝土结构浇筑时，预埋止水带未充分固定;施工缝处理时，易造成不平整、接头处理不良等问题。因此进行节点防水设计时应遵循“多道设防”的原则。

　　 自粘式防水卷材由国外引进，采用不同的铺设方法将其铺贴在混凝土基面上，形成防水层。然而混凝土基层由于潮湿、洁净度不够等问题，即使添加胶粉等材料辅助干粘法施工，传统自粘式防水卷材也无法与混凝土结构黏结牢固，易造成“窜水”问题。而CPS(chemical bonding and physical cross linking synergism,CPS)反应粘防水卷材可较好地弥补传统自粘式防水卷材的缺点，实现良好的防水效果。

　　 CPS反应粘防水卷材与混凝土的黏结实际上是一种界面黏结技术，防水材料与水泥浆料反应机理的深入研究表明，二者间的黏结作用主要包括物理吸附作用、物理卯榫作用和化学交联作用 ^[6]。CPS反应粘防水卷材中的活性成分能与混凝土和水泥凝胶发生物理卯榫与化学交联的协同作用，进而形成互穿网络式界面结构，构筑成二元蠕变抗裂结构防水层。

　　 大面积整体部位密封防水设计的重点为解决大面积渗漏水现象。实现城市地下工程全生命周期防水设计的可靠性，一方面要求防水材料与混凝土结构黏结牢固可靠，满足耐久性要求;另一方面要求防水材料满足施工和易性和柔性密封要求，能适应现场施工环境，当结构发生小变形时，防水材料仍能与结构层紧密黏结，保证防水层的有效性。

　　 细部节点部位是城市地下工程防水设计的薄弱环节。各种管道、设备及线路安装时，往往需穿透地下结构，在穿越部位处影响附近防水层，形成防水薄弱部位，若处理不当，则会成为渗漏水的重灾区。因此，细部节点部位需实现有效的防水设计，防水材料应具备以下特性:能在不规则、潮湿和平整度不好的复杂环境下施工;能与不同的建筑材料黏结牢固;具备一定屈服强度和延展性，以适应刚柔界面收缩、膨胀时产生的应力破坏。

　　 需重点关注大面积整体部位和细部节点相容防水设计，当二者衔接部位未形成有效黏结时，地下水会形成渗水通道，对结构造成侵蚀。实际工程中，材料性质相差较大时相容性较差，因此应注意防水材料的相容性，保证大面积整体部位和细部节点的可靠衔接，形成真正安全有效的全密封防水系统。

　　 大面积防水部位包括底板、侧墙、顶板等，跨度和面积一般较大，易发生“窜水”等问题，可通过使用CPS反应粘防水卷材有效解决。CPS反应粘防水卷材具有一定自愈能力，当结构产生微小裂隙时，能通过自身材料特性避免防水层形成反射裂缝，实现永久全密封的防水效果。CPS反应粘防水卷材具有良好的耐候性及一定抗化学腐蚀能力，能持久地保护建筑结构安全，且适应复杂的施工环境，即使在潮湿的混凝土结构上也可正常施工。工期紧张时可采用湿铺法施工，在水泥正常硬化的条件下，CPS反应粘防水卷材能正常黏结，在缩短工期的同时保证施工质量。

　　 CPS节点防水密封膏可有效解决细部节点部位不同材料的衔接问题，实现节点的柔性密封防水。CPS节点防水密封膏是橡胶基复合型防水密封材料，呈凝胶状，具有良好的施工和易性，使用时无需特殊处理，涂抹凝固后便能发挥橡胶材料的弹性和柔性，可与常规建筑材料有效黏结，实现蠕变抗裂的密封防水效果，有效解决多种材料因不能有效衔接而发生的渗漏水问题。

　　 实际工程中，在确保主体结构大面积整体部位密封和细部节点密封的前提下，应保证选用材料的相容性，实现衔接部位防水层的有效融合，从而形成安全有效的全密封防水系统。

　　 当综合管廊采用基坑放坡等方式施工时，其外部作业空间较大，常在结构外部外贴防水层，即当结构边墙浇筑完成后，直接将防水材料外贴至结构迎水面上。明挖法建造的综合管廊防水设计一般采用结构自防水，并在其外部全包防水层，施工条件较复杂，直接外贴防水层较困难，常采取“外放内贴”的施工方法，即当围护结构等初期支护结构浇筑完成后，在其内部设置防水层，最后浇筑管廊结构 ^[7]。以长春市某地下电力综合管廊 ^[8]为例，该管廊主要采用明挖法、预制混凝土箱体拼接施工。预制混凝土箱体全部采用CPS反应粘湿铺防水卷材进行全包防水设计，主防水层设置1道，拼接部位采用CPS反应粘湿铺防水卷材(双面粘贴)作为加强层，并通过CPS防水密封膏进行局部处理，如图1所示。

　　 南湖隧道 ^[9]为南宁市建成的首条水底隧道，全长约8km，总投资额约5.2亿元，为城市Ⅰ级主干道。南湖隧道是园湖路和青山路的重要节点工程，该隧道的贯通使南宁市“第三纵”规划线路全线贯通。该隧道底板采用CPS反应粘湿铺防水卷材空铺法施工，侧墙和顶板采用CPS反应粘湿铺防水卷材湿铺法施工，第2道工序为采用CPS反应粘湿铺防水卷材干粘法施工，确保防水系统的有效性。

　　 东盟国际文化广场位于南宁市重要商业圈内，占地面积约6.7万m²，总建筑面积约38万m²。由于存在埋深大、地下水位高等问题，造成地下室结构施工时混凝土基面潮湿，传统防水材料无法正常施工，且由于周边环境复杂，对基坑暴露时间的要求严格。为保证基坑安全和后续运营时结构防水设计的有效性，选择CPS反应粘防水卷材，以形成安全有效的全密封防水系统，地下室防水构造如图2所示。

　　 1)随着防水材料和施工技术的快速发展，目前地下工程防水主要存在防水体系、结构自防水、防水材料和变形缝、施工缝等节点设计问题，CPS反应粘防水卷材相比传统防水材料具有明显的优越性，能与混凝土基面形成不可逆的黏结，且环境适应能力及施工和易性强。

　　 2)CPS反应粘防水卷材全密封防水设计原理主要包括大面积整体部位密封、细部节点和相容密封防水设计，在保证大面积整体部位和细部节点部位防水设计可靠的前提下，应重点关注二者的相容性，防止衔接部位产生防水设计缺陷。

　　 3)工程实践和相关文献表明，CPS反应粘防水卷材可有效解决隧道、管廊、地铁等城市地下工程的渗漏水问题，减少对结构的侵蚀，可有效保证地下结构的耐久性及安全，具有经济价值和社会效益。