醫(yī)用直線加速器防輻射混凝土施工質(zhì)量的控制

賈 紅 軍

(1.太原理工大學建筑與土木工程學院，山西 太原 030024； 2.山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030002)

醫(yī)用直線加速器防輻射混凝土施工質(zhì)量的控制

賈 紅 軍1,2

(1.太原理工大學建筑與土木工程學院，山西 太原 030024； 2.山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030002)

分析了直線加速器防輻射混凝土施工質(zhì)量的控制難點，并結合工程實例，從原材料及配比控制、模板設計、鋼筋質(zhì)量控制、混凝土澆筑等方面闡述了醫(yī)用直線加速器防輻射混凝土施工質(zhì)控措施，以提高施工質(zhì)量水平。

直線加速器，防輻射混凝土，模架支撐體系，質(zhì)量

0 引言

隨著科技的發(fā)展，醫(yī)用直線加速器在醫(yī)療技術上的應用越來越廣泛，為節(jié)約成本，直線加速器房間依靠混凝土的密度和厚度來確保防輻射效果，常見的大體積混凝土施工多為基礎大體積混凝土，基礎超厚混凝土的施工經(jīng)驗較多，架空頂板大體積在軍用、水利、橋梁中應用較多，在民用建筑中應用較少，可供參考和借鑒的資料很少。質(zhì)量控制的難度較大，超厚超重大體積混凝土的施工安全及施工質(zhì)量控制仍是建筑業(yè)的一大技術難題。因此施工時要采取控制措施。

1 直線加速器防輻射混凝土施工質(zhì)量的控制難點

1.1 高大模板支撐系統(tǒng)施工安全

加速器板頂標高-1.8 m(頂板厚1 700 mm)，板底距筏板頂6.2 m，施工總荷載約50.75 kN/m2，由于直線加速器房間施工總荷載大于15 kN/m2，屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程，確保高大模板支撐系統(tǒng)施工安全可靠。

1.2 混凝土裂縫控制的難點

由于射線污染對人體及自然環(huán)境的危害極大，必須確?；炷潦┕べ|(zhì)量可靠無裂縫，才能滿足防輻射的要求，確保屏蔽效果，避免對周邊土壤及地下水造成污染；如果發(fā)生射線泄露，長時間接觸放射源可以導致人在不知不覺中免疫功能減退，誘發(fā)各種嚴重疾病，造成無法彌補的后果。在混凝土澆搗過程中必須避免出現(xiàn)操作錯誤或者失誤的情況，防止出現(xiàn)質(zhì)量問題，影響抗?jié)B、防輻射性能。在混凝土施工過程中,必須采用相應的技術措施,以保持混凝土內(nèi)部與外部的合理溫差,使溫度應力可控,避免混凝土出現(xiàn)結構性裂縫。

2 工程實例

白求恩國際和平醫(yī)院新建門診樓項目位于河北省石家莊市中山西路398號；東面和南面為已建建筑物,交通便利。本工程為框架—剪力墻結構，梁板式筏板基礎。地下2層，層高均為4.5 m；地上9層，首層高度為4.8 m，其余層高度為4.2 m；建筑總高度40.2 m(檐口高度)，基底標高為-10.5 m，基坑深度為9.8 m，地下建筑總長度為126.7 m，總寬度為48.1 m，總建筑面積52 061 m2，其中地下部分11 228 m2，地上部分40 833 m2。

本工程地下2層直線加速器房間墻梁板均為C35防輻射混凝土(與土壤接觸部分為C35P8防輻射混凝土)，墻體厚度分別為1 200 mm，1 500 mm，1 700 mm(局部2 000 mm，2 900 mm)，頂板厚度為1 700 mm，梁尺寸為4 600 mm×2 900 mm，基礎筏板頂標高-9.7 m，加速器板頂標高-1.8 m(頂板厚1 700 mm)，板底距筏板頂6.2 m，施工總荷載約50.75 kN/m2，由于直線加速器房間施工總荷載大于15 kN/m2；根據(jù)建質(zhì)[2009]87號文《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》及建質(zhì)[2009]254號文《建設工程高大模板支撐系統(tǒng)施工安全監(jiān)督管理導則》，直線加速器房間為高大模板支撐系統(tǒng)，屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程；直線加速器房間混凝土構件最小幾何尺寸均不小于1 m，屬于大體積混凝土，但又兼具抗?jié)B和防輻射的要求,水泥水化過程中將釋放大量的水化熱，聚集在內(nèi)部不易散發(fā),內(nèi)部溫度將顯著升高,而混凝土表面則散熱較快,形成了較大的溫度差,當溫差產(chǎn)生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度,就會在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

3 直線加速器防輻射混凝土施工質(zhì)量的控制措施

施工中需重點控制模架支撐體系、混凝土的配制、澆筑、施工縫的留設、采取專門的保溫、保濕養(yǎng)護措施，確保施工安全，避免混凝土裂縫。

3.1 原材料及配比控制

采用商品混凝土，混凝土澆筑前由項目工程師向預拌混凝土生產(chǎn)廠家提出混凝土供應計劃，明確質(zhì)量要求，混凝土密度不小于2 400 kg/m3。采購混凝土原材料時，不可一味追求價格低廉的材料，要以工程實際需求為依據(jù)，選擇符合施工要求的材料。水泥應采用42.5級水化熱較低的礦渣硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，同時應是同一廠家生產(chǎn)的水泥。夏季高溫天氣施工時，可采用溫度較低的地下水攪拌混凝土，對骨料設簡易遮陽篷或進行噴水降溫冷卻，降低混凝土拌和物的出機溫度?；炷列枳鍪┕づ浜媳仍囼灒瑩礁咝p水劑、膨脹劑及粉煤灰等摻合料，優(yōu)化配合比，為了減少水泥用量，降低水化熱，要求混凝土早期強度增長慢，采用60 d或90 d齡期設計強度。

3.2 模板設計

加速器墻體模板加固采用13 mm厚多層板，內(nèi)龍骨采用38 mm×88 mm木方，中心間距100 mm，外龍骨采用48×2.8雙鋼管、山型卡、雙螺母加固，對拉螺栓采用φ16，墻兩側分別外伸300 mm，對拉螺栓水平間距300 mm，豎向間距300 mm。

加速器1 700 mm厚頂板和4 600 mm×2 900 mm梁底模板采用13 mm厚多層板制作，頂板模板次龍骨采用88 mm×88 mm木方；主龍骨采用88 mm×88 mm木方；板側模采用對拉螺桿直徑16，兩側長度均為1 m，與板內(nèi)增加的通長鋼筋搭接焊，板側模兩側分別外伸300 mm，豎向間距300 mm，水平間距300 mm。梁底次龍骨沿梁縱向設置，采用88 mm×88 mm木方，主龍骨橫向設置，采用88 mm×88 mm木方。

梁側模板采用13 mm厚多層板，次龍骨沿豎向設置，采用38 mm×88 mm木方，中心間距為100 mm。主龍骨采用φ48×2.8雙鋼管、山型卡、雙螺母加固，水平向設置，間距300 mm；對拉螺桿直徑16，梁兩側長度均為1 m，與梁內(nèi)增加的通長鋼筋搭接焊，梁兩側分別外伸300 mm，豎向間距300 mm，水平間距300 mm。

3.3 鋼筋質(zhì)量控制

直線加速器墻體鋼筋原設計為四層HRB400E級Ф20@150鋼筋網(wǎng)片，四層鋼筋均貼墻邊布置，現(xiàn)與設計單位協(xié)商，除已設計的鋼筋外按照墻厚均分別增加兩層鋼筋網(wǎng)片抗裂，水平及豎向鋼筋均為HRB400E級Ф14@150，豎向鋼筋錨入基礎筏板內(nèi)，鋼筋網(wǎng)與加速器修改圖中墻拉筋綁扎牢固。

直線加速器頂板鋼筋原設計為兩層HRB400E級Ф28@150鋼筋網(wǎng)片，頂板上、下表面各一層鋼筋，現(xiàn)與設計單位協(xié)商，在原設計配筋上按板厚均分增加兩層HRB400E級Ф14@150雙向鋼筋網(wǎng)片抗裂，鋼筋網(wǎng)采用馬鐙架立，鋼筋網(wǎng)與加速器墻鋼筋綁扎牢固。

3.4 混凝土澆筑控制

混凝土澆筑順序：施工準備→分層澆筑墻體混凝土→墻體混凝土養(yǎng)護→水平企口縫剔鑿清理干凈、濕潤→澆筑剩余墻體混凝土→澆筑梁底混凝土→澆筑頂板混凝土。

施工前應勤于檢查，防止預留管線、埋件的遺漏?；炷翝仓白龊秒[蔽工程的驗收并做好記錄。施工時應由直線加速器設備廠商指導，并確認施工精度、誤差及其他要求。加快施工中混凝土澆筑時間和速度，在澆筑過程中控制溫度?；炷潦┕囟茸詈靡?8 ℃以下，如果一天的平均最高溫在30 ℃以上時，最好在早上或夜間進行施工，避開高溫時段澆筑混凝土；采取降低骨料溫度、加冰降低溫度等手段控制混凝土入模溫度，使其不大于30 ℃。

在大體積混凝土澆筑過程中，應采取措施防止受力鋼筋、定位筋、預埋件等移位和變形，并及時清除混凝土表面的泌水。

根據(jù)平面位置及混凝土工程量，結合實際情況，墻體一般采用兩臺汽車泵同時澆筑。兩臺汽車泵分別布置在加速器兩側，從中間向兩端同時澆筑墻體混凝土，根據(jù)澆筑速度變換泵管下料點的位置。墻體混凝土每一澆筑層的高度控制在500 mm，并應在下層混凝土初凝之前，將上層混凝土澆筑完畢，要保證整個澆筑段內(nèi)墻體混凝土的高度基本在一個平面內(nèi)，加速器墻體和頂板分兩次澆筑，先澆筑墻體，水平施工縫留成企口縫。由于墻體澆筑高度較高,須設置溜管。溜管口部距澆筑面不得大于2 m,為了避免出現(xiàn)裂縫，振搗要密實，施工時采取二次振搗法，即在混凝土入模后進行第一次振搗，在混凝土未初凝、上層混凝土澆筑前進行二次振搗。墻體施工縫必須采用企口式。

3.5 養(yǎng)護降溫和控制

1)冷卻水循環(huán)降溫管網(wǎng)。直線加速器機房墻身鋼筋綁扎完成，模板安裝前，在墻身增加的鋼筋網(wǎng)片上豎向安裝一套冷卻水循環(huán)降溫管網(wǎng)，采用DN32PP-R管熱熔連接，水管間距1 000 mm，水管底部距導墻500 mm高，距墻頂部高度500 mm，沿加速器墻體中心線及墻體走向布置到墻體末端后反方向翻回到起始端，與進水方向管交叉布置間距1 000 mm，PP-R管用綁絲可靠固定在鋼筋網(wǎng)片上；板下層鋼筋網(wǎng)片綁扎完成后，在頂板內(nèi)水平安裝一套冷卻水循環(huán)管網(wǎng),采用DN32PP-R管熱熔連接，水管間距500Zmm，水管墻外邊500 mm，沿加速器板厚度中心線從起始端布置到末端，翻到梁腹部中心從末端布置到起始端，間距500 mm，PP-R管用綁絲可靠固定在鋼筋網(wǎng)片上；冷卻水循環(huán)管網(wǎng)在混凝土養(yǎng)護期結束后可用1∶0.5的高強膨脹水泥砂漿進行壓漿填實(見圖1)。

2)測溫導線安裝。測溫點的布置：梁、板平面布置在邊緣與中間，短向布置3道(梁為4道)，長向布置6道，周邊測溫孔距墻邊100 mm。2 900厚墻體沿高度方向布置3道，沿水平方向布置4道。測溫導線及測溫探頭按照測溫平面布置圖進行預埋，預埋測溫導線用電工膠帶與鋼筋綁牢，固定牢固(測溫探頭與鋼筋絕熱分開)，以免位移或損壞，測溫導線引出線集中布置，并分號標記清楚，每組測溫線(即不同長度的測溫線)在引出線上段用膠帶做上標記，加以保護，便于區(qū)分深度。引出線位置做標記，便于覆蓋保溫后查找?；炷翝仓r不得直接沖擊測溫探頭及引出線，振搗時不得觸及測溫探頭及引出線，測溫探頭不得受潮(見圖2)。

3)保溫保濕測溫養(yǎng)護。墻體混凝土在澆筑完后不得過早的拆除模板，用模板進行保溫不得少于4 d。必要時應及時松動兩側模板，離縫約3 mm～5 mm，在墻頂部加設淋水管，噴淋養(yǎng)護。模板拆除后，應在墻兩側覆掛麻袋或草簾等覆蓋物，避免陽光直照墻面(見圖3)。地下室外墻應盡早回填土。

通過測溫措施確?；炷翝仓w的里表溫差不宜大于25 ℃，降溫速率不宜大于2.0 ℃/d；澆筑體表面與大氣溫差不宜大于20 ℃。專人對混凝土進行測溫見圖4。

3.6 其他施工措施

與設計單位溝通直線加速器墻、梁、板均采用鋼纖維混凝土，鋼纖維摻量10 kg/m3。

4 結語

通過采取以上措施，直線加速器防輻射混凝土施工質(zhì)量良好，獲得了質(zhì)量監(jiān)督站、建設單位、監(jiān)理單位的一致好評，對直線加速器超厚頂板混凝土的施工質(zhì)量表示滿意，并給予了很高的評價。高大模板支撐系統(tǒng)安全可靠，操作簡便，大體積混凝土施工質(zhì)量可靠，無裂縫，后期無需安裝鉛板防護，混凝土綜合造價低、安全環(huán)保，是一種較好的防輻射材料，節(jié)約了施工成本，減少了后期施工的工作量，拆模后即可進行裝修及設備安裝作業(yè)，縮短了裝修施工工期。同時帶來的隱形經(jīng)濟效益也相當可觀，提前投入使用，就能帶來巨大的經(jīng)濟收入。

[1] 侯君偉.現(xiàn)澆混凝土建筑結構施工手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.

[2] 楊南方.混凝土結構施工實用手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001.

[3] 覃維祖.混凝土的收縮、開裂及其評價與防治[J].混凝土,2001(7)：98.

[4] 遲陪云.大體積混凝土開裂的起因及防裂措施[J].混凝土,2001(12)：261-263.

The medical linear accelerator radiation protection concrete construction quality control

Jia Hongjun1,2

(1.ArchitectureandCivilEngineeringInstitute,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China; 2.ShanxiConstructionEngineering(Group)Corp,Taiyuan030002,China)

This paper analyzed the linear accelerator radiation protection concrete construction quality control difficulty, and combining with the engineering example, from the raw materials and ratio control, template design, steel quality control, concrete pouring and other aspects elaborated the quality control measures of medical linear accelerator radiation protection concrete construction, to improve the construction quality level.

linear accelerator, radiation protection concrete, template support system, quality

2015-08-26

賈紅軍(1976- )，男，在讀工程碩士，高級工程師

1009-6825(2015)31-0190-03

TU712.3

A