談醫(yī)療建筑放療中心防輻射結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工

段成剛+++朱文博+++李敏

【摘 要】醫(yī)技樓作為醫(yī)療建筑的重要組成部分，其特殊的功能要求決定了其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特殊性，尤其對(duì)輻射污染的控制。文章著重闡述了醫(yī)療建筑設(shè)計(jì)中醫(yī)技樓的防輻射結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以及核醫(yī)學(xué)科室防護(hù)體大體積混凝土施工技術(shù)措施。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)療建筑 防輻射 大體積混凝土

【Abstract】Medical building as an important part of medical architecture， the special functional requirements determine the particularity of the structure design， especially the radiation pollution control. This paper mainly expounds the design essentials of the anti radiation structure design of the traditional Chinese medicine， and the construction technology of large volume concrete in nuclear medicine department.

【Key words】Medical architecture； Radiation protection； Mass concrete

一、樓面活荷載取值

參考《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》關(guān)于有醫(yī)療設(shè)備的樓（地）面均布活荷載取值規(guī)定和醫(yī)療工藝專業(yè)提供的使用荷載，一般防輻射醫(yī)技房和其他專用房間的均布活荷載取值。

二、放射影像科室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

醫(yī)技樓放射科包括X光室、CT、DSA、核磁共振（MRI）及相應(yīng)的控制機(jī)房等特殊房間。為了防止這些房間內(nèi)設(shè)備對(duì)人體的電離傷害，應(yīng)增加房間的墻及樓板厚度以隔離輻射傷害，墻體一般采用鋇砂漿砌筑370mm厚實(shí)心粘土磚墻或200mm～300mm厚混凝土墻。若采用混凝土墻體與主體結(jié)構(gòu)整澆，雖然屏蔽效果好，但混凝土墻因剛度較大，常因不能均勻布置而造成結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心偏移過大，增加扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對(duì)主體結(jié)構(gòu)抗震有不利影響；而采用實(shí)心磚墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，施工較為簡(jiǎn)便，但對(duì)砌筑質(zhì)量有一定要求。一般建議采用370mm厚實(shí)心磚墻，砌筑質(zhì)量為A級(jí)，砂漿飽滿度要求高，若不能滿足要求，可以通過在墻體外掛鉛板或分層涂刷鋇水泥來提高防輻射能力，墻外防護(hù)層的粉刷由專業(yè)廠家配合施工。

醫(yī)技房樓板建議采用現(xiàn)澆混凝土厚板結(jié)構(gòu)，節(jié)約層高，利于砌體隔墻靈活布置，房間頂板和底板混凝土厚度一般在180mm～250mm間取值。由于控制機(jī)房和設(shè)備用房需要鋪設(shè)各類管線和專門設(shè)備檢修管溝，房間樓板一般需降板處理。管線鋪設(shè)后用混凝土等墊層材料填充，同時(shí)可以隔離部分設(shè)備的振動(dòng)，減少醫(yī)療設(shè)備的影響。對(duì)于X光、 CT 、ECT、 DR、 DSA等設(shè)備的房間一般降板300mm，而核磁共振（MRI）機(jī)房需降板450mm。

核磁共振（MRI）機(jī)房地面和墻面采用0.4mm厚的紫銅板，接縫和孔洞長(zhǎng)邊平行于磁場(chǎng)分布方向，避免阻斷磁場(chǎng)的通過，降板內(nèi)的二次混凝土回填不得添加鋼筋等金屬材料，防止外界的磁場(chǎng)干擾。

另外應(yīng)注意為避免冷凍機(jī)房中水泵等振源對(duì)核磁共振（MRI）等設(shè)備的正常運(yùn)行可能造成的影響，設(shè)計(jì)時(shí)核磁共振設(shè)備應(yīng)遠(yuǎn)離振動(dòng)源，否則應(yīng)采取有效的隔振和減振措施以保證核磁共振設(shè)備的正常運(yùn)行。

三、核醫(yī)學(xué)科室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代醫(yī)院醫(yī)技樓常配有直線加速器機(jī)房和鈷60機(jī)房，一般獨(dú)立設(shè)置在地下一層，與主體結(jié)構(gòu)設(shè)縫分開。

核醫(yī)學(xué)機(jī)房防護(hù)體屏蔽設(shè)計(jì)一般有以下幾種形式：

單一材料同等輻射防護(hù)體：一般利用混凝土作為輻射防護(hù)材料，適用于近距治療室（后裝治療室），其他大型放療設(shè)備治療室不宜采用。

單一材料主次輻射防護(hù)體：這是目前最常見的輻射防護(hù)體。該種輻射防護(hù)材料相對(duì)比較便宜，施工技術(shù)較為成熟。

復(fù)合材料主次輻射防護(hù)體：主射線方向使用高密度輻射防護(hù)材料，在次射線方向使用小密度輻射防護(hù)材料，或在治療機(jī)房?jī)?nèi)鋪設(shè)鉛板或防中子輻射材料。這種輻射防護(hù)體可以減少輻射防護(hù)體的厚度，提高房間使用面積，盡管這種材料價(jià)格較混凝土貴，但是其輻射防護(hù)效果更好，易于回收利用。

輻射防護(hù)材料一般使用防輻射混凝土，它是一種由膠結(jié)材料與重集料組成的混凝土，除具備普通混凝土的基本性能外，還能有效屏蔽α、χ、γ射線和中子流的輻射。在混凝土中提高重元素的數(shù)量可以有效提高材料吸收射線的能力，增加材料中的輕元素?cái)?shù)量可以削弱中子輻射。常用的防輻射混凝土是硫酸鋇重晶石及硫酸鋇砂。

對(duì)于主次輻射防護(hù)體，由于直線加速器可做360°旋轉(zhuǎn)，所以頂板防護(hù)等同于墻體，其主射線方向鋼筋混凝土墻或頂板厚2.30m ～2.60m，副射線方向混凝土墻或頂板厚度取1.30m ～1.60m，具體尺寸需要與設(shè)備專業(yè)廠家密切配合來確定。

為了保證厚板的模板及支撐滿足施工要求，避免產(chǎn)生混凝土裂縫，防護(hù)體樓板可以設(shè)計(jì)成上下兩層，板間設(shè)施工縫，下層板作為受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算配筋，上層板只配構(gòu)造筋和溫度筋，不僅可以減少混凝土的水化熱，還可利用分層施工形成的結(jié)構(gòu)承受二次施工時(shí)的荷載。

由于防護(hù)體墻板厚度大，墻體的配筋采用小間距、小直徑多層雙向布置構(gòu)造鋼筋，各層網(wǎng)片之間用拉結(jié)鋼筋固定。另外，墻洞必須由各專業(yè)配合預(yù)留，設(shè)備穿墻預(yù)埋管線應(yīng)沿墻厚呈U狀預(yù)設(shè)，室內(nèi)應(yīng)避開主射線照射區(qū)域。

四、大體積混凝土施工技術(shù)措施

核醫(yī)學(xué)科室結(jié)構(gòu)防護(hù)體屬于大體積混凝土，雖有利于屏蔽射線，但是大體積混凝土容易產(chǎn)生裂縫造成輻射外泄，使放療房間難以達(dá)到防輻射的功能要求，因此大體積混凝土施工的主要難點(diǎn)是控制裂縫。裂縫的形成主要有以下兩個(gè)原因：一是溫差裂縫，由于混凝土中水泥的水化放熱，大體積混凝土內(nèi)部升溫幅度比表層大，而且內(nèi)部降溫速度比表層慢，因此混凝土內(nèi)外形成較大的溫度差，隨之形成的溫度應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度導(dǎo)致混凝土表面形成溫度裂縫；二是收縮裂縫，如果混凝土中的水和水泥用量高，其散熱和硬化過程中就產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力，超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度后就會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。

因此，為防止裂縫發(fā)展，保證醫(yī)療工藝防輻射要求，大體積混凝土施工應(yīng)考慮如下問題：

1.為了限制大體積混凝土墻板產(chǎn)生裂縫，選用低水化熱水泥，摻入適量的粉煤灰和緩凝型外加劑，也可加纖維抗裂膨脹劑，減少單方水泥用量。

2.為了防止混凝土收縮裂縫，減小水灰比，優(yōu)化混凝土配合比，在混凝土上覆蓋保溫同時(shí)外加暖棚，減少大體積混凝土內(nèi)外溫度差，保證內(nèi)外溫差不大于25℃，混凝土表面與大氣溫差不大于20℃，控制混凝土入模溫度在25℃以下。

3.合理分段留施工縫，可按底板、厚墻、頂板分三次澆筑。施工縫結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)為臺(tái)階狀，并設(shè)置止水鋼板，以防止射線的滲透。

4.保證混凝土均勻密實(shí)。嚴(yán)格控制投料順序和攪拌時(shí)間，保證合理水灰比和塌落度。澆筑時(shí)防止混凝土發(fā)生離析，混凝土采用分層澆筑和二次振搗，振動(dòng)棒采用行列式移動(dòng)，快插慢拔，在振搗上一層混凝土?xí)r，振搗棒插入下一層50mm ～100mm，振搗到表面出漿為宜，防止漏振和欠振，保證振搗密實(shí)。對(duì)于板與墻相交部分，應(yīng)待墻體混凝土振搗下沉穩(wěn)定后，再繼續(xù)澆筑頂板混凝土。

5.在墻體和頂板選出有代表性的測(cè)溫點(diǎn)，在此點(diǎn)混凝土表面以內(nèi)100mm和中心處埋設(shè)測(cè)溫線，用測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)量，局部最厚部分做重點(diǎn)溫度監(jiān)控，保證所有測(cè)點(diǎn)的溫差小于25℃。

6.對(duì)混凝土采取長(zhǎng)時(shí)間養(yǎng)護(hù)，頂板頂部可采用蓄水養(yǎng)護(hù)，頂板底部可以采用噴水養(yǎng)護(hù)，墻體可以外掛麻布或草簾加薄膜覆蓋等措施，減少混凝土內(nèi)外溫度差，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天。

結(jié) 語

醫(yī)學(xué)影像科是醫(yī)院醫(yī)技保障的核心科室之一，根據(jù)醫(yī)療工藝要求和輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，放射科和核醫(yī)學(xué)等涉及二次深化設(shè)計(jì)的工藝需和結(jié)構(gòu)專業(yè)密切配合確定防護(hù)墻厚度及預(yù)留設(shè)備孔洞。醫(yī)療建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也需要和建筑、電氣、給排水、暖通、智能專業(yè)合作才能完成。endprint