醫(yī)院直加機(jī)房防輻射大體積混凝土施工技術(shù)

丁華營(yíng)，陳昆鵬，龍 洪，黎爵湃

(1. 中國(guó)建筑技術(shù)中心，北京 101300； 2. 中建三局集團(tuán)有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

隨著核醫(yī)學(xué)大型設(shè)備及技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)醫(yī)院直加機(jī)房大體積混凝土提出防輻射要求。采用傳統(tǒng)施工技術(shù)時(shí)，常因原材料、鋼筋工程、模板支撐體系質(zhì)量控制存在問(wèn)題，造成混凝土開(kāi)裂、鋼筋變形、保護(hù)層厚度不足、模板支撐體系坍塌等。為此，研發(fā)新型大體積混凝土澆筑工藝、鋼筋綁扎工藝、模板支撐體系、防開(kāi)裂施工工藝等，以提高施工效率與質(zhì)量，縮短施工工期，節(jié)約施工成本。混凝土澆筑新工藝克服了高溫開(kāi)裂、鋼筋保護(hù)層厚度不足、混凝土自重和側(cè)向壓力導(dǎo)致模板體系受力不足等問(wèn)題，同時(shí)避免了因混凝土澆筑質(zhì)量差引起的施工裂縫，從而使設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的放射性射線(xiàn)不對(duì)人體造成傷害。

1 工程概況

深圳市龍華新區(qū)綜合醫(yī)院直加機(jī)房設(shè)置在地下3層，含2個(gè)直線(xiàn)加速器室、1個(gè)后裝治療機(jī)室與1個(gè)伽瑪?shù)妒?。直線(xiàn)加速器可利用其產(chǎn)生的高能X射線(xiàn)和電子束殺死腫瘤細(xì)胞，達(dá)到治療腫瘤的目的。本工程直線(xiàn)加速器室長(zhǎng)43.75m，寬11m，高5.8m，墻、板均采用大體積混凝土，墻厚1.0，1.1，1.8，2.4，3.0m，頂板厚1，1.8，3m，均為超厚構(gòu)件?；炷量箟簭?qiáng)度等級(jí)為C30，抗?jié)B強(qiáng)度等級(jí)為P10。直加機(jī)房施工重難點(diǎn)為保證大體積混凝土工程質(zhì)量，達(dá)到防輻射要求。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 鋼筋工程

1)布置整層鋼筋網(wǎng)片

為保證大體積混凝土不開(kāi)裂，在混凝土內(nèi)部按150mm間距沿水平、垂直方向布置整層φ12鋼筋網(wǎng)片，因立筋排數(shù)較多且間距較小，按單方向整排綁扎鋼筋。為保證墻體鋼筋定位準(zhǔn)確且保護(hù)層厚度滿(mǎn)足要求，設(shè)置梯子筋，如圖1所示。梯子筋采用鋼筋焊接，縱向間距1 000mm。

圖1 梯子筋示意

2)特殊管線(xiàn)洞口配筋優(yōu)化

需注意特殊管線(xiàn)洞口鋼筋綁扎質(zhì)量，穿直線(xiàn)加速器室孔洞形成的路徑均須設(shè)置成曲形，為保證大體積混凝土澆筑質(zhì)量，需專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)鋼筋及穿洞套管。套管需與鋼筋焊接固定，避免移位，在套管鋼板底部設(shè)置支撐。距電纜溝底面10cm處的套管內(nèi)部設(shè)置直徑≥10mm鋼筋，鋼筋兩端水平焊接在兩側(cè)套管內(nèi)壁，作為固定點(diǎn)。

2.2 模板支撐體系

本工程大體積混凝土自重、側(cè)向壓力、鋼筋荷載大，且為不規(guī)則結(jié)構(gòu)，造成模板支設(shè)困難，常規(guī)模板支撐體系難以滿(mǎn)足受力要求，須采用新型模板支撐體系，以保證結(jié)構(gòu)安全。

墻體模板采用1 830mm×915mm×18mm(長(zhǎng)×寬×厚)木模板，墻體豎向次楞采用100mm×100mm木方，間距200mm；水平主楞采用50mm×50mm×3mm(長(zhǎng)×寬×厚)雙鋼方通，間距450mm；外墻設(shè)置φ18三段式高強(qiáng)止水螺栓，間距450mm，如圖2所示。

圖2 墻體模板體系示意

在現(xiàn)澆板厚度范圍內(nèi)，將φ18螺栓與現(xiàn)澆板鋼筋焊接，以固定直線(xiàn)加速器室墻體模板，焊接應(yīng)牢固，滿(mǎn)足規(guī)范要求，如圖3所示。

圖3 現(xiàn)澆板與墻體交接處模板安裝示意

墻體根部提前預(yù)留鋼筋，模板支設(shè)時(shí)鋼筋需穿過(guò)模板，起固定模板、防止模板上浮作用，如圖4所示。

圖4 防止模板上浮措施

直線(xiàn)加速器室內(nèi)部滿(mǎn)堂架上、中、下方均采用頂托與墻體側(cè)模頂緊，對(duì)于外墻外側(cè)與基坑相鄰部位，采用鋼方通與基坑邊或地下室外墻反頂，鋼方通縱橫向間距均為1 000mm。在靠近東側(cè)及北側(cè)外墻底板上預(yù)埋φ28鋼筋，支設(shè)墻體模板時(shí)，采用[8焊接三角形支架，對(duì)外側(cè)模板進(jìn)行加固。

墻體陽(yáng)角處模板采用預(yù)留對(duì)拉螺栓進(jìn)行加固，對(duì)拉螺栓兩端均與雙鋼方通連接，如圖5所示。

圖5 陽(yáng)角處模板加固示意

2.3 大體積混凝土防開(kāi)裂工藝

2.3.1原材料要求

1)應(yīng)選用水化熱低的普通硅酸鹽水泥，不摻加早強(qiáng)劑，減少水泥用量，原則上水泥用量≤220kg/m3，3d水化熱宜≤250kJ/kg，7d水化熱宜≤280kJ/kg。

2)建議采用C30及以下強(qiáng)度等級(jí)混凝土。

3)細(xì)骨料宜采用中砂，細(xì)度模數(shù)宜>2.3，含泥量應(yīng)≤3%。應(yīng)選用非堿活性粗骨料，粒徑宜為5.0～31.5mm，級(jí)配應(yīng)連續(xù)，含泥量應(yīng)≤1%。

4)確定混凝土配合比時(shí)，需綜合考慮溫度控制、減少收縮、提高抗拉強(qiáng)度、滿(mǎn)足泵送要求等因素，應(yīng)摻加粉煤灰及減水劑，同時(shí)嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，采用一級(jí)粉煤灰，以達(dá)到控制混凝土收縮裂縫的目的。

5)根據(jù)工程特點(diǎn)，采用60d設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

2.3.2混凝土加冰預(yù)冷

混凝土入模溫度控制為5～26℃，否則應(yīng)采取有效措施。根據(jù)氣象資料, 深圳市5—9月白天最高氣溫為33～36℃,正值施工期,為避免高溫對(duì)防輻射混凝土澆筑質(zhì)量和工期產(chǎn)生影響，對(duì)直線(xiàn)加速器室混凝土進(jìn)行加冰預(yù)冷處理,確保混凝土強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。混凝土拌合前采用加冰、加冷水等方式分別對(duì)骨料、水泥進(jìn)行預(yù)冷。

2.3.3澆筑與振搗

由于直線(xiàn)加速器室墻體較高，采用串筒澆筑混凝土，串筒間距約為3m，需埋入下層混凝土20cm左右。墻體混凝土分層澆筑，每層澆筑高度控制在50cm左右。為不使上下層產(chǎn)生施工冷縫，需在下層混凝土初凝前澆筑上層混凝土，并采取二次振搗法，振搗上層混凝土?xí)r振搗棒應(yīng)插入下層混凝土5cm左右。振搗棒與模板距離不大于其作用半徑的0.5倍，且應(yīng)避免碰撞鋼筋、模板、預(yù)埋件等。

混凝土下料點(diǎn)應(yīng)分散布置，連續(xù)澆筑混凝土。每層接茬處混凝土需加強(qiáng)振搗，以保證接茬嚴(yán)密，及時(shí)清理落地混凝土。

2.3.4墻體施工縫留設(shè)

為保證混凝土澆筑質(zhì)量，分3次澆筑直線(xiàn)加速器室混凝土，第1次澆筑底板及導(dǎo)墻混凝土，第2次澆筑墻體和部分頂板混凝土；第3次澆筑其余部分頂板混凝土。底板混凝土澆筑時(shí)，導(dǎo)墻施工縫留設(shè)在底板以上300mm，澆筑墻體混凝土前鑿除導(dǎo)墻上部浮漿。墻體頂部不預(yù)留施工縫，澆筑頂板混凝土前將該處凸出部位鑿除。為避免射線(xiàn)穿透墻體，施工縫留設(shè)成Z字形，在外墻底部水平施工縫位置處設(shè)置止水鋼板，施工縫新舊混凝土交界面應(yīng)鑿毛，頂板施工縫無(wú)須鑿毛，頂板混凝土第1次澆筑完成后直接撒細(xì)石。頂板混凝土采用分層澆筑，分層厚度為500mm。

2.3.5養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中實(shí)行信息化管理，根據(jù)室外溫度及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)溫度，防止溫差過(guò)大產(chǎn)生裂縫。墻體表面混凝土帶模養(yǎng)護(hù)，并噴霧保濕，養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥28d。頂板混凝土采用薄膜、毛氈覆蓋，并噴霧保濕，養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥28d。底板混凝土采用蓄水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥14d。為避免直加機(jī)房?jī)?nèi)部溫度過(guò)高，混凝土澆筑完成后在架體內(nèi)設(shè)置噴淋管，噴淋降溫。

養(yǎng)護(hù)時(shí)應(yīng)注意減少水分蒸發(fā)，覆蓋薄膜、毛氈時(shí)不要暴露混凝土表面，薄膜內(nèi)有凝結(jié)水為佳，密切注意天氣情況，遇5級(jí)以上大風(fēng)天氣時(shí)，使用重物壓住塑料布，防止混凝土表面水分散失。待混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間達(dá)到要求，且混凝土內(nèi)部與表面、混凝土表面與大氣溫度差均<25℃后，方可撤除覆蓋材料。

噴霧養(yǎng)護(hù)時(shí)需注意噴霧量，避免頂板及側(cè)墻出現(xiàn)大面積水，以保持混凝土表面潮濕為宜。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)深圳市龍華新區(qū)綜合醫(yī)院直加機(jī)房防輻射大體積混凝土施工技術(shù)進(jìn)行研究，采用梯子筋定位、特殊管線(xiàn)洞口配筋優(yōu)化等技術(shù)，增強(qiáng)了鋼筋支架整體穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)側(cè)墻、頂板支撐系統(tǒng)，墻體陽(yáng)角模板加固技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，增加模板支撐體系整體穩(wěn)定性。通過(guò)控制混凝土配合比、采取加冰預(yù)冷降溫工藝、留設(shè)Z字形施工縫、分層串筒澆筑混凝土、控制養(yǎng)護(hù)溫度等措施，提高混凝土施工質(zhì)量，解決混凝土開(kāi)裂問(wèn)題。