質(zhì)子醫(yī)院防輻射超大尺寸鋼板墻施工技術(shù)

王俊彥，程錦濤，蔡佳兵，楊國(guó)勇，鄭松，趙博

（1.深圳市建筑工務(wù)署工程管理中心，廣東 深圳 518000；2.中國(guó)建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東深圳 518000；3.中建二局陽(yáng)光智造有限公司，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

深圳市質(zhì)子腫瘤治療中心項(xiàng)目是集腫瘤醫(yī)療、科研、教學(xué)及延伸服務(wù)為一體的腫瘤?？漆t(yī)院，屬于深圳市政府的重點(diǎn)工程。該中心配備了世界先進(jìn)的回旋加速器和束流能量系統(tǒng)，設(shè)置于地下室2層。為達(dá)到防輻射要求，設(shè)置了6幅超大尺寸防輻射鋼板墻于混凝土內(nèi)，如圖1所示。

圖1 防輻射鋼板墻分布圖

2 防輻射鋼板墻重點(diǎn)、難點(diǎn)

2.1 防輻射鋼板墻分段深化設(shè)計(jì)

國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)出的建筑結(jié)構(gòu)用鋼板最大厚度為150 mm[1]，本工程鋼板墻最大厚度為450 mm，最小厚度為200 mm，均不能一次軋制成型，因此，需進(jìn)行合理分段。鋼板墻體積、質(zhì)量巨大，在加工制作、校正變形、運(yùn)輸以及吊裝過程中都存在極大的困難，需綜合考慮防變形措施、運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)吊裝條件，合理拆分鋼板墻，再于現(xiàn)場(chǎng)分片進(jìn)行吊裝。

2.2 防輻射鋼板墻底部標(biāo)高及軸線控制

如何控制每一塊鋼板墻的底部標(biāo)高及安裝軸線是一大重點(diǎn)，如果前一塊的鋼板沒有及時(shí)安裝到位，將會(huì)影響后續(xù)鋼板的安裝。為保證吊裝效率，安裝前，在鋼板墻底部的混凝土面層上設(shè)置預(yù)埋件，通過預(yù)埋件控制鋼板墻的底部標(biāo)高及軸線。

2.3 防輻射鋼板墻垂直度控制

分段后的鋼板墻吊裝次數(shù)多，每吊裝一次要將其校正至設(shè)計(jì)允許范圍，否則將影響后續(xù)鋼板墻的吊裝。針對(duì)本工程鋼板墻平面尺寸大的特點(diǎn)，校正鋼板墻垂直度的同時(shí)要對(duì)其平整度進(jìn)行校正，確保每一塊鋼板之間緊密貼合。本工程采用在鋼板墻的長(zhǎng)度方向兩端設(shè)置L形扶壁柱來(lái)控制鋼板墻的垂直度，誤差范圍控制在L/1 000且10 mm以內(nèi)（L為鋼板墻高度，mm）。

2.4 防輻射鋼板墻穩(wěn)定性控制

鋼板墻高度最大為6.8 m，最小為2.9 m，鋼板墻吊裝完成后，進(jìn)入下一步工序，即綁扎墻體鋼筋及澆筑混凝土。由于鋼板墻將混凝土剪力墻分隔開，澆筑墻體混凝土?xí)r將產(chǎn)生一定的側(cè)壓力，側(cè)壓力會(huì)影響防輻射鋼板墻的垂直度及穩(wěn)定性。為了防止鋼板墻在外力作用下發(fā)生傾覆，在鋼板墻的兩側(cè)設(shè)置多道門式框架，通過門式框架的穩(wěn)定性限制鋼板墻發(fā)生位移。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 防輻射鋼板墻深化設(shè)計(jì)

3.1.1 鋼板墻分段

如圖2所示，在不影響防輻射功能的前提下，鋼板墻分段時(shí)，應(yīng)以避免出現(xiàn)超限構(gòu)件的原則，對(duì)規(guī)格為4 000 mm×3 200 mm×300 mm，7 000 mm×3 200 mm×200 mm，3 500 mm×2 900 mm×400 mm的3幅鋼板墻在厚度方向進(jìn)行分段；對(duì)于規(guī)格5 000 mm×4 150 mm×650 mm，8 800 mm×4 500 mm×450 mm，6 000 mm×6 800 mm×450 mm的3幅鋼板墻，既要在厚度方向（縱向）分段，也要進(jìn)行橫向分段。橫向分段不能形成一條通縫，應(yīng)形成階梯狀，在分段縫的外側(cè)再增設(shè)一塊鋼板，以保證射線穿過鋼板墻分段縫位置時(shí)，鋼板的總厚度與設(shè)計(jì)要求一致。

圖2 鋼板墻縱向及橫向分段示意圖

3.1.2 鋼板檣耳板的設(shè)計(jì)

耳板的作用主要用來(lái)卸貨及吊裝至安裝位置，鋼板墻具有平面尺寸大、質(zhì)量重的特點(diǎn)，因此，鋼板吊點(diǎn)位置按對(duì)稱性原則設(shè)置，以保證鋼板平衡，結(jié)合鋼板寬度，吊點(diǎn)設(shè)置在寬度方向距離鋼板端部1/4～1/3處。由于鋼板片間距較小，吊耳設(shè)置位置不能相同，否則卡環(huán)與吊耳容易“打架”。為保證鋼板吊裝時(shí)卡環(huán)順利裝拆，吊耳采取錯(cuò)位設(shè)置。吊耳與鋼板單元的焊接焊縫均為全熔透焊縫，焊縫等級(jí)一級(jí)[2]。

3.1.3 L形扶壁鋼柱的設(shè)計(jì)

為了有效固定吊裝落位后的鋼板墻，確保鋼板墻的安裝軸線位置及控制鋼板墻的垂直度，項(xiàng)目在超厚鋼板墻安裝位置的兩端各設(shè)置1根L形扶壁鋼柱，在鋼板墻側(cè)邊設(shè)置連接耳板，鋼板墻板單元安裝就位后，利用5.8級(jí)錨栓將鋼板墻錨定在L形扶壁鋼柱上，每一塊鋼板墻單元設(shè)計(jì)4個(gè)連接點(diǎn)，即4根錨栓與L形扶壁鋼柱進(jìn)行固定。每一幅超厚鋼板板墻L形扶壁鋼柱的具體規(guī)格通過有限元分析軟件計(jì)算選用。

3.1.4 門式框架的設(shè)計(jì)

在鋼板墻的兩側(cè)設(shè)置門式框架，起到雙保險(xiǎn)的作用，利用門式框架的立柱可以直觀地觀測(cè)到鋼板墻中間部位是否有變形，垂直度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求；超厚鋼板墻全部吊裝就位后，將上端的橫梁與立柱焊接固定，形成門式框架穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，防止鋼板墻在外力作用下發(fā)生傾覆。門式框架構(gòu)件的規(guī)格通過有限元計(jì)算軟件模擬進(jìn)行確定，規(guī)格為HM294 mm×200 mm×8 mm×12 mm，連梁規(guī)格為HW150 mm×150 mm×7 mm×10 mm。

3.2 實(shí)體預(yù)拼裝

工廠預(yù)拼裝的目的在于檢驗(yàn)構(gòu)件工廠加工精度，確保安裝質(zhì)量達(dá)到規(guī)范、設(shè)計(jì)要求，保證現(xiàn)場(chǎng)一次拼裝成功率，減少現(xiàn)場(chǎng)拼裝和安裝誤差，同時(shí)驗(yàn)證設(shè)計(jì)出的L形扶壁柱是否能夠保證鋼板墻的垂直度。

防輻射鋼板墻共6幅，厚度在400 mm以下的鋼板墻只有縱向分段，超過400 mm以上的鋼板墻，既有縱向分段又有橫向分段，選取質(zhì)量最大的6 000 mm×6 800 mm×450 mm鋼板墻進(jìn)行預(yù)拼裝。工廠采用1∶1搭設(shè)實(shí)體預(yù)拼裝定位胎架，桁車吊吊裝作業(yè)進(jìn)行實(shí)體拼裝。

拼裝過程：（1）胎架設(shè)計(jì)及搭設(shè)。根據(jù)構(gòu)件的實(shí)際尺寸及質(zhì)量，設(shè)計(jì)足夠強(qiáng)度和平整度的拼裝胎架，在拼裝平臺(tái)上，根據(jù)模型放樣劃出鋼板墻以及2根L形扶壁柱的定位線，打上樣沖眼標(biāo)識(shí)。（2）安裝L形扶壁柱。使用桁車吊將L形扶壁柱吊裝至拼裝平臺(tái)上，柱底板與定位線相互吻合，校正好扶壁柱的垂直度在5 mm以內(nèi)，柱底板與拼裝平臺(tái)進(jìn)行焊接固定。（3）安裝下段鋼板墻。對(duì)焊接成型后的鋼板墻進(jìn)行矯正，保證單件的尺寸控制在誤差3 mm以內(nèi)[3]。依次按順序從一端向另一端吊裝鋼板墻，鋼板墻通過板單元側(cè)邊的連接板與L形扶壁柱的腹板采用螺栓進(jìn)行連接固定。當(dāng)出現(xiàn)鋼板與鋼板不能緊密貼合時(shí)，使用螺旋千斤頂在底部進(jìn)行校正。（4）安裝上段鋼板墻。確保上段部分的鋼板墻底部與下段鋼板墻的頂部在同一豎直面上。預(yù)拼裝完成后，報(bào)質(zhì)檢人員和監(jiān)理單位驗(yàn)收認(rèn)可。

通過控制單件鋼板墻尺寸精度，連接螺栓孔套鉆成型，預(yù)拼裝達(dá)到良好的預(yù)期。通過實(shí)體預(yù)拼裝，確定了下段部分鋼板墻的2個(gè)吊耳設(shè)置在鋼板墻最上方，現(xiàn)場(chǎng)安裝完下段部分鋼板墻后，對(duì)其火焰切割并打磨平滑；確定了在鋼板墻的長(zhǎng)度方向側(cè)邊設(shè)置4個(gè)卸車吊耳，現(xiàn)場(chǎng)正式吊裝前將其進(jìn)行切除；確定了鋼板墻側(cè)邊連接板上的螺栓孔為長(zhǎng)圓孔，安裝時(shí)可提高吊裝效率。

3.3 防輻射鋼板墻底部標(biāo)高及軸線控制措施

本工程鋼板墻尺寸較大，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝精度要求較高，為保證鋼板墻的底部標(biāo)高，預(yù)先在混凝土基礎(chǔ)板面上施工預(yù)埋件，并對(duì)預(yù)埋件進(jìn)行加固，澆筑混凝土?xí)r，安排專人復(fù)測(cè)預(yù)埋件的標(biāo)高，控制標(biāo)高誤差在3 mm以內(nèi)。吊裝后的鋼板墻直接落在預(yù)埋件鋼板上面，保證了預(yù)埋件鋼板的標(biāo)高，確保鋼板墻的底標(biāo)高。施工工藝設(shè)計(jì)時(shí)，將L形扶壁柱以及門式框架H型鋼柱的地腳螺栓與預(yù)埋件一并設(shè)計(jì)，減少現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量，可提高安裝精度。鋼板墻安裝措施平面圖如圖3所示。

圖3 鋼板墻安裝措施平面圖

3.4 防輻射鋼板墻垂直度控制措施

安裝L形扶壁鋼柱及門式框架立柱時(shí)，嚴(yán)格控制鋼柱的安裝位置及標(biāo)高，采用全站儀復(fù)測(cè)預(yù)埋件的軸線，誤差范圍控制在3 mm以內(nèi)；采用經(jīng)緯儀復(fù)測(cè)鋼柱的垂直度，誤差范圍控制在L/1 000或10 mm以內(nèi)。鋼柱柱底板與底部的預(yù)埋件焊接固定，柱頂拉設(shè)纜風(fēng)繩，防止吊裝鋼板墻過程中出現(xiàn)晃動(dòng)。底部結(jié)構(gòu)混凝土澆筑完成達(dá)到一定的強(qiáng)度后，再開始安裝鋼板墻，第一塊鋼板墻安裝落位后，使其貼緊門式框架的的H形鋼立柱，在底部使用千斤頂進(jìn)行校正，以此類推，確保每塊鋼板墻板單元都能緊緊地貼在一起，第一塊鋼板墻底部與預(yù)埋件角焊縫焊接，增強(qiáng)穩(wěn)固性，鋼板墻頂部各鋼板單元之間使用小鋼板將其焊接形成一個(gè)整體，增強(qiáng)鋼板墻的整體性。

4 結(jié)語(yǔ)

深圳市質(zhì)子醫(yī)院工程在旋轉(zhuǎn)機(jī)架治療室及固定束治療室的混凝土外墻中設(shè)置有防輻射鋼板墻，其鋼板墻噸位重，平面尺寸大，厚度厚，對(duì)施工的技術(shù)要求高。通過總結(jié)得出如下結(jié)論：合理選擇鋼板單元的厚度可以節(jié)省吊裝吊次，減少鋼板在吊裝過程中的變形；深化設(shè)計(jì)時(shí)，充分模擬施工過程，避免與其他專業(yè)發(fā)生矛盾，是實(shí)現(xiàn)工程安全、節(jié)能、高效的重要手段；采用扶壁鋼柱穩(wěn)固鋼板墻，確保鋼板墻單元的平整度以及垂直度，保證每塊鋼板墻單元與扶壁柱能夠有效連接，鋼板墻安裝就位后，在混凝土流動(dòng)作用力下不會(huì)發(fā)生位移。本文涉及的扶壁柱施工技術(shù)可為類似工程提供參考和借鑒。