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(xué)建筑與土木工程學(xué)院，山西 太原 030024； 2.山西建筑工程(集團(tuán))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(xué)建筑與土木工程學(xué)院，山西 太原 030024； 2.山西建筑工程(集團(tuán))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(diǎn)，并結(jié)合工程實(shí)例，從原材料及配比控制、模板設(shè)計(jì)、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(shù)上的應(yīng)用越來(lái)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(lái)確保防輻射效果，常見(jiàn)的大體積混凝土施工多為基礎(chǔ)大體積混凝土，基礎(chǔ)超厚混凝土的施工經(jīng)驗(yàn)較多，架空頂板大體積在軍用、水利、橋梁中應(yīng)用較多，在民用建筑中應(yīng)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(shù)難題。因此施工時(shí)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(diǎn)

1.1 高大模板支撐系統(tǒng)施工安全

加速器板頂標(biāo)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(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)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(diǎn)

由于射線污染對(duì)人體及自然環(huán)境的危害極大，必須確保混凝土施工質(zhì)量可靠無(wú)裂縫，才能滿足防輻射的要求，確保屏蔽效果，避免對(duì)周邊土壤及地下水造成污染；如果發(fā)生射線泄露，長(zhǎng)時(shí)間接觸放射源可以導(dǎo)致人在不知不覺(jué)中免疫功能減退，誘發(fā)各種嚴(yán)重疾病，造成無(wú)法彌補(bǔ)的后果。在混凝土澆搗過(guò)程中必須避免出現(xiàn)操作錯(cuò)誤或者失誤的情況，防止出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，影響抗?jié)B、防輻射性能。在混凝土施工過(guò)程中,必須采用相應(yīng)的技術(shù)措施,以保持混凝土內(nèi)部與外部的合理溫差,使溫度應(yīng)力可控,避免混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。

2 工程實(shí)例

白求恩國(guó)際和平醫(yī)院新建門(mén)診樓項(xiàng)目位于河北省石家莊市中山西路398號(hào)；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(jié)構(gòu)，梁板式筏板基礎(chǔ)。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(biāo)高為-10.5 m，基坑深度為9.8 m，地下建筑總長(zhǎng)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(chǔ)筏板頂標(biāo)高-9.7 m，加速器板頂標(biāo)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(hào)文《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法》及建質(zhì)[2009]254號(hào)文《建設(shè)工程高大模板支撐系統(tǒng)施工安全監(jiān)督管理導(dǎo)則》，直線加速器房間為高大模板支撐系統(tǒng)，屬于超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程；直線加速器房間混凝土構(gòu)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(guò)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(dāng)溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)力超過(guò)混凝土極限抗拉強(qiáng)度,就會(huì)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(diǎn)控制模架支撐體系、混凝土的配制、澆筑、施工縫的留設(shè)、采取專門(mén)的保溫、保濕養(yǎng)護(hù)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(xiàng)目工程師向預(yù)拌混凝土生產(chǎn)廠家提出混凝土供應(yīng)計(jì)劃，明確質(zhì)量要求，混凝土密度不小于2 400 kg/m3。采購(gòu)混凝土原材料時(shí)，不可一味追求價(jià)格低廉的材料，要以工程實(shí)際需求為依據(jù)，選擇符合施工要求的材料。水泥應(yīng)采用42.5級(jí)水化熱較低的礦渣硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，同時(shí)應(yīng)是同一廠家生產(chǎn)的水泥。夏季高溫天氣施工時(shí)，可采用溫度較低的地下水?dāng)嚢杌炷粒瑢?duì)骨料設(shè)簡(jiǎn)易遮陽(yáng)篷或進(jìn)行噴水降溫冷卻，降低混凝土拌和物的出機(jī)溫度。混凝土需做施工配合比試驗(yàn)，摻高效減水劑、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(qiáng)度增長(zhǎng)慢，采用60 d或90 d齡期設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

3.2 模板設(shè)計(jì)

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(duì)拉螺栓采用φ16，墻兩側(cè)分別外伸300 mm，對(duì)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(cè)模采用對(duì)拉螺桿直徑16，兩側(cè)長(zhǎng)度均為1 m，與板內(nèi)增加的通長(zhǎng)鋼筋搭接焊，板側(cè)模兩側(cè)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(shè)置，采用88 mm×88 mm木方，主龍骨橫向設(shè)置，采用88 mm×88 mm木方。

梁側(cè)模板采用13 mm厚多層板，次龍骨沿豎向設(shè)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(shè)置，間距300 mm；對(duì)拉螺桿直徑16，梁兩側(cè)長(zhǎng)度均為1 m，與梁內(nèi)增加的通長(zhǎng)鋼筋搭接焊，梁兩側(cè)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(shè)計(jì)為四層HRB400E級(jí)Ф20@150鋼筋網(wǎng)片，四層鋼筋均貼墻邊布置，現(xiàn)與設(shè)計(jì)單位協(xié)商，除已設(shè)計(jì)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(jí)Ф14@150，豎向鋼筋錨入基礎(chǔ)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(shè)計(jì)為兩層HRB400E級(jí)Ф28@150鋼筋網(wǎng)片，頂板上、下表面各一層鋼筋，現(xiàn)與設(shè)計(jì)單位協(xié)商，在原設(shè)計(jì)配筋上按板厚均分增加兩層HRB400E級(jí)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(zhǔn)備→分層澆筑墻體混凝土→墻體混凝土養(yǎng)護(hù)→水平企口縫剔鑿清理干凈、濕潤(rùn)→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(yīng)勤于檢查，防止預(yù)留管線、埋件的遺漏。混凝土澆筑之前做好隱蔽工程的驗(yàn)收并做好記錄。施工時(shí)應(yīng)由直線加速器設(shè)備廠商指導(dǎo)，并確認(rèn)施工精度、誤差及其他要求。加快施工中混凝土澆筑時(shí)間和速度，在澆筑過(guò)程中控制溫度。混凝土施工溫度最好要在28 ℃以下，如果一天的平均最高溫在30 ℃以上時(shí)，最好在早上或夜間進(jìn)行施工，避開(kāi)高溫時(shí)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(guò)程中，應(yīng)采取措施防止受力鋼筋、定位筋、預(yù)埋件等移位和變形，并及時(shí)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(jié)合實(shí)際情況，墻體一般采用兩臺(tái)汽車泵同時(shí)澆筑。兩臺(tái)汽車泵分別布置在加速器兩側(cè)，從中間向兩端同時(shí)澆筑墻體混凝土，根據(jù)澆筑速度變換泵管下料點(diǎn)的位置。墻體混凝土每一澆筑層的高度控制在500 mm，并應(yīng)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(gè)澆筑段內(nèi)墻體混凝土的高度基本在一個(gè)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(shè)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(shí)，施工時(shí)采取二次振搗法，即在混凝土入模后進(jìn)行第一次振搗，在混凝土未初凝、上層混凝土澆筑前進(jìn)行二次振搗。墻體施工縫必須采用企口式。

3.5 養(yǎng)護(hù)降溫和控制

1)冷卻水循環(huán)降溫管網(wǎng)。直線加速器機(jī)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(dǎo)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(jìn)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(hù)期結(jié)束后可用1∶0.5的高強(qiáng)膨脹水泥砂漿進(jìn)行壓漿填實(shí)(見(jiàn)圖1)。

2)測(cè)溫導(dǎo)線安裝。測(cè)溫點(diǎn)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(zhǎng)向布置6道，周邊測(cè)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(cè)溫導(dǎo)線及測(cè)溫探頭按照測(cè)溫平面布置圖進(jìn)行預(yù)埋，預(yù)埋測(cè)溫導(dǎo)線用電工膠帶與鋼筋綁牢，固定牢固(測(cè)溫探頭與鋼筋絕熱分開(kāi))，以免位移或損壞，測(cè)溫導(dǎo)線引出線集中布置，并分號(hào)標(biāo)記清楚，每組測(cè)溫線(即不同長(zhǎng)度的測(cè)溫線)在引出線上段用膠帶做上標(biāo)記，加以保護(hù)，便于區(qū)分深度。引出線位置做標(biāo)記，便于覆蓋保溫后查找。混凝土澆筑時(shí)不得直接沖擊測(cè)溫探頭及引出線，振搗時(shí)不得觸及測(cè)溫探頭及引出線，測(cè)溫探頭不得受潮(見(jiàn)圖2)。

3)保溫保濕測(cè)溫養(yǎng)護(hù)。墻體混凝土在澆筑完后不得過(guò)早的拆除模板，用模板進(jìn)行保溫不得少于4 d。必要時(shí)應(yīng)及時(shí)松動(dòng)兩側(cè)模板，離縫約3 mm～5 mm，在墻頂部加設(shè)淋水管，噴淋養(yǎng)護(hù)。模板拆除后，應(yīng)在墻兩側(cè)覆掛麻袋或草簾等覆蓋物，避免陽(yáng)光直照墻面(見(jiàn)圖3)。地下室外墻應(yīng)盡早回填土。

通過(guò)測(cè)溫措施確保混凝土澆筑體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(duì)混凝土進(jìn)行測(cè)溫見(jiàn)圖4。

3.6 其他施工措施

與設(shè)計(jì)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(jié)語(yǔ)

通過(guò)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(shè)單位、監(jiān)理單位的一致好評(píng)，對(duì)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(píng)價(jià)。高大模板支撐系統(tǒng)安全可靠，操作簡(jiǎn)便，大體積混凝土施工質(zhì)量可靠，無(wú)裂縫，后期無(wú)需安裝鉛板防護(hù)，混凝土綜合造價(jià)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(jìn)行裝修及設(shè)備安裝作業(yè)，縮短了裝修施工工期。同時(shí)帶來(lái)的隱形經(jīng)濟(jì)效益也相當(dāng)可觀，提前投入使用，就能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)收入。

[1] 侯君偉.現(xiàn)澆混凝土建筑結(jié)構(gòu)施工手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

[2] 楊南方.混凝土結(jié)構(gòu)施工實(shí)用手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001.

[3] 覃維祖.混凝土的收縮、開(kāi)裂及其評(píng)價(jià)與防治[J].混凝土,2001(7)：98.

[4] 遲陪云.大體積混凝土開(kāi)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(jí)工程師

1009-6825(2015)31-0190-03

TU712.3

A