防輻射、超大、超厚、大體積混凝土施工技術(shù)難點(diǎn)解析

梅　放, 楊　波

(四川省第六建筑有限公司, 四川成都 610081)

1　工程概況

四川大學(xué)華西第二醫(yī)院錦江院區(qū)一期工程位于成都市錦江區(qū)三圣鄉(xiāng)成龍路以南、銀木街以東、楊樹街以西、紫羅蘭路以北，總建筑面積154 596 m2，主要分為門急診醫(yī)技樓和第一住院樓兩部分，其中門急診醫(yī)技樓：地上5層，地下2層；第一住院樓：地上16層，地下1層。直線加速器室位于門急診醫(yī)技樓負(fù)二層地下室內(nèi)，結(jié)構(gòu)形式為筏板基礎(chǔ)及鋼筋混凝土墻板結(jié)構(gòu)(圖1)。

圖1　直線加速器室平面(單位: mm)

2　技術(shù)難點(diǎn)

(1)直線加速器室采用超大、超厚的大體積混凝土結(jié)構(gòu)作為對(duì)直線加速器室的防輻射屏蔽結(jié)構(gòu)，為防止輻射外泄，頂板及墻體不能有任何直線型貫通性縫隙，而目前常用的模板拉桿不能確保不產(chǎn)生貫通性裂縫，如何選用可靠的模板拉桿，避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生貫通性裂縫為本工程重點(diǎn)。

(2)為防止輻射外泄，設(shè)計(jì)要求直線加速器室超大、超厚鋼筋混凝土頂板及墻體必須一次性同時(shí)澆筑，如何留置施工縫為本工程一大難點(diǎn)。

(3)直線加速器室長(zhǎng)41.1 m、寬17.3 m ,墻體最厚達(dá)2.5 m，頂板厚度有1 m、2.2 m、3.2 m ，頂板自重分別達(dá)到25 kN/m2、55 kN/m2、80 kN/m2，根據(jù)JGJ 59-2011《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》及建質(zhì)(2009)87號(hào)文《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法》，施工總荷載超出15 kN/m2，屬于超大、超厚、超重的結(jié)構(gòu)體系，超出一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分項(xiàng)工程，由此對(duì)模板及支撐體系的設(shè)置要求很高。

3　難點(diǎn)解析

3.1　模板拉桿的選用

本工程直線加速器室墻體厚度最大達(dá)2.5 m厚，且墻體與頂板為一次性同時(shí)澆筑，澆筑時(shí)墻模板所受的側(cè)壓力很大，由此模板拉桿的抗拉性能必須滿足要求；同時(shí)為避免模板拉桿與混凝土之間產(chǎn)生直線型貫通性裂縫，模板拉桿必須消除結(jié)構(gòu)產(chǎn)生直線型貫通性裂縫的可能性，以下對(duì)此種性能統(tǒng)稱為防輻射性能。

由此確定本工程模板拉桿同時(shí)必須滿足兩個(gè)要求：(1)抗拉性能好；(2)模板拉桿必須要有防輻射性能。

根據(jù)以上兩個(gè)要求，首先想到建筑施工常用的防水拉桿。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)驗(yàn)，防水拉桿的抗拉性能能滿足要求，但由于止水鋼板與拉桿之間的焊接為人為操作，且拉桿制作量大，焊縫質(zhì)量無法控制，達(dá)不到防輻射要求，由此防水拉桿被排除在選用之列。

在查閱大量資料及類似工程勘察后，經(jīng)商討確定采用三根Φ16螺紋鋼雙面搭接焊的方式來制作模板拉桿(圖2)。

圖2　Φ16高強(qiáng)防輻射對(duì)拉螺桿(單位:mm)

Φ16高強(qiáng)防輻射拉桿由于采用三根Φ16螺紋鋼雙面搭接焊的方式來制作，避免了結(jié)構(gòu)產(chǎn)生直線型貫通裂縫的可能性，防輻射性能滿足要求，經(jīng)檢測(cè)，抗拉性能滿足要求，通過業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理及相關(guān)專家的一致認(rèn)可。

在直線加速器室結(jié)構(gòu)施工完畢后，經(jīng)輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，防輻射屏蔽結(jié)構(gòu)未見泄漏點(diǎn)，滿足規(guī)范要求。

3.2　施工縫的留置

由于設(shè)計(jì)要求直線加速器室超大、超厚鋼筋混凝土頂板及墻體必須一次性同時(shí)澆筑，經(jīng)研究決定將施工縫留設(shè)在墻體底部，具體留置方式如下：

3.2.1直線加速器室的內(nèi)剪力墻

內(nèi)剪力墻施工縫留置在墻體底部，利用室內(nèi)二次澆筑350 mm厚素混凝土結(jié)構(gòu)，形成U型縫隙，阻礙了輻射的直線傳播，發(fā)揮了防輻射的作用(圖3)。

圖3　內(nèi)墻施工縫留置示意(單位: mm)

3.2.2直線加速器室的外剪力墻

外剪力墻施工縫留置在墻體底部，利用室內(nèi)外室筏板350 mm高差及室內(nèi)二次澆筑350 mm厚素混凝土結(jié)構(gòu)，形成U型縫隙，阻礙了輻射的直線傳播，發(fā)揮了防輻射的作用(圖4)。

圖4　外墻施工縫留置示意(單位: mm)

3.3　模板及支撐體系的設(shè)置

由于直線加速器室屬于超大、超厚、超重的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為防止輻射外泄，設(shè)計(jì)要求頂板及墻體一次性同時(shí)澆筑，施工難度高。經(jīng)公司及項(xiàng)目各方技術(shù)力量多次討論研究，確定以下解決措施。

3.3.1從設(shè)計(jì)源頭降低荷載

直線加速器室頂板設(shè)計(jì)為一個(gè)凸形板，凸出區(qū)域頂板厚度為3.2 m，其余頂板厚度為2.2 m，兩者高差1 m，要能將此1 m厚凸出頂板改為二次澆筑，頂板自重由最大80 kN/m2降低到55 kN/m2，將極大降低施工時(shí)頂板自重，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)與設(shè)計(jì)方溝通，此方案得到設(shè)計(jì)認(rèn)可。

3.3.2模板支撐體系設(shè)置

對(duì)于直線加速器室超大、超厚、超重的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的支撐體系，重點(diǎn)考慮為對(duì)頂板支撐體系的設(shè)置，還有剪力墻內(nèi)側(cè)及外側(cè)支撐體系的設(shè)置。

3.3.2.1頂板支撐體系

考慮到頂板厚度達(dá)2.2 m，結(jié)構(gòu)荷載大，模板支撐體系的設(shè)置對(duì)保證結(jié)構(gòu)安全影響很大。結(jié)合工程實(shí)際，直線加速器室分為3個(gè) 直線加速器治療室，每間房面積不大(每間約60 m2)，初步在扣件式鋼管支撐體系、型鋼支撐體系、碗扣式鋼管支撐體系中選擇，經(jīng)過整體性、穩(wěn)定性、施工難易性及經(jīng)濟(jì)性分析，采用碗扣式鋼管支撐體系。

頂板模板采用1 830 mm×915 mm×18 mm厚覆膜膠合板。覆膜膠合板下鋪100 mm×100 mm木枋，間距@200，木枋下設(shè)碗扣式鋼管支撐體系。碗扣式鋼管支撐體系采用Φ48×3.5鋼管，立桿間距600 mm×600 mm，橫桿步距1 200 mm，沿架體外圍采用鋼管設(shè)置豎向連續(xù)剪刀撐，每步均設(shè)置水平剪刀撐(圖5)。

圖5　頂板支撐體系剖面

施工要點(diǎn)：

(1)在CAD中精確畫出模板支撐體系放樣圖，按照放樣圖現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量放線，架工按放線進(jìn)行架子搭設(shè)。因?yàn)榱U間距600 mm×600 mm，并還有水平剪刀撐及橫向加固鋼管(墻體模板加固所用)，由于架體較密集，搭設(shè)完畢后，人員、材料難以進(jìn)出，無法進(jìn)行修改，所以必須精確搭設(shè)。搭設(shè)時(shí)，架體四周墻模支撐體系必須施工完畢，架體水平剪刀撐、橫向加固鋼管(墻體模板加固所用)、架體外圍剪刀撐需隨碗扣式鋼管支撐架搭設(shè)過程中插入實(shí)施。

(2)架體頂部所用可調(diào)托撐必須牢固可靠。根據(jù)JGJ130-2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》要求，可調(diào)托撐螺桿與支托板焊接應(yīng)牢固，焊縫高度不得小于6 mm；支托板厚度不應(yīng)小于5 mm?？赡壳笆袌?chǎng)上的可調(diào)托撐普遍不合格，為避免可調(diào)托撐影響整個(gè)支撐體系的可靠性，采用對(duì)購(gòu)進(jìn)的可調(diào)托撐進(jìn)行改造方式，更換托板，重新焊接，加工出合格的可調(diào)托撐，經(jīng)檢測(cè)改造后的可調(diào)托撐承載力均大于40 kN，且不易變形。

3.3.2.2剪力墻支模體系

(1)直線加速器室為超厚鋼筋混凝土剪力墻，厚度最大達(dá)2.5 m厚，墻體模板采用1 830 mm×915 mm×18 mm厚覆膜膠合板，墻體加固采用Φ16高強(qiáng)防輻射對(duì)拉螺桿間距@450 mm×450 mm，內(nèi)龍骨采用Φ48鋼管豎向布置，間距@100 mm，外龍骨采用Φ48雙鋼管間距@450 mm(圖6、圖7)。

圖6　外墻支模

(2)剪力墻外側(cè)模板支撐。在地下室施工前，為考慮實(shí)施直線加速器室超大、超厚結(jié)構(gòu)施工，利用后澆帶分隔，先行施工直線加速器室相鄰四周地下室結(jié)構(gòu)，在實(shí)施直線加速器室結(jié)構(gòu)時(shí)，利用四周地下室結(jié)構(gòu)及架體對(duì)直線加速器室剪力墻外模板進(jìn)行合圍抵牢，使之不產(chǎn)生變形移位。

(3)剪力墻內(nèi)側(cè)模板支撐。在碗扣式鋼管支撐架每步水平面采用Φ48單鋼管(鋼管兩端設(shè)可調(diào)托撐)間距600 mm雙向設(shè)置，每根鋼管均抵緊兩側(cè)內(nèi)模龍骨，避免模板向內(nèi)側(cè)變形移位。

圖7　內(nèi)墻支模(單位:mm)

(4)限位螺栓的固定。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，墻體模板拉桿上的蝴蝶限位卡，在澆筑混凝土?xí)r，由于振搗棒振搗混凝土可能使得蝴蝶限位卡松動(dòng)移位，導(dǎo)致模板變形移位，未避免此情況發(fā)生，用綁扎帶將每個(gè)限位螺栓綁扎固定，防止其松動(dòng)移位(圖8)。

圖8　限位螺柱的輔助固定

4　結(jié)束語

直線加速器室防輻射、超大、超厚、超重的大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在公司及項(xiàng)目全體員工的努力下，順利完成施工，施工完畢后，混凝土結(jié)構(gòu)未見變形及移位，未出現(xiàn)任何裂縫，整體質(zhì)量符合規(guī)范要求，經(jīng)輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，防輻射屏蔽結(jié)構(gòu)未見泄漏點(diǎn)，達(dá)到防輻射要求。