直線加速器電子輻射機房防輻射做法優(yōu)化與施工

彭志偉

（山西四建集團有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

在醫(yī)用建筑施工中，直線加速器的施工是超限板模架施工、大體積混凝土、防輻射施工技術(shù)、不規(guī)則大截面構(gòu)件、折線形管線精確定位、超厚金屬板等多項施工技術(shù)，但在多項重難點的施工技術(shù)的支持下，最終就是要保證其防護功能滿足設(shè)計要求。

1 工程概況

敖漢旗醫(yī)院門急診綜合樓位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市敖漢旗，本工程為敖漢旗重點民生工程，其中直線加速器是造價最高、對環(huán)境要求最為嚴(yán)格、輻射量最高的設(shè)備。直線加速器施工筏板厚度為900mm，剪力墻厚度1200、1300、1700、1800、3000mm，頂板厚度1800mm；混凝土強度為C30。直線加速器射線直射原設(shè)計在主射線范圍內(nèi)主屏蔽墻體厚度為3000mm，頂板設(shè)計為120mm厚鉛板（頂板下掛）+1800mm 厚混凝土。

2 工程實施重難點分析

為滿足其使用功能，對直線加速器的設(shè)計、施工具有以下5 個難點，如圖1 所示。

圖1 難點分解

針對以上五項施工重難點，下文逐條分析。

2.1 防輻射施工

要求凈空不小于3.25m，且在狹窄空間內(nèi)大噸位金屬板下掛施工，安裝難度非常大；若在主體結(jié)構(gòu)施工階段進行施工，訂貨周期較長，無法滿足工期要求[1]。

結(jié)論：需進行設(shè)計優(yōu)化。

2.2 大體積混凝土施工

由于施工地區(qū)處于縣級地區(qū)，商品混凝土站技術(shù)力量有限。施工時間段為8 月上旬，是一年之中溫度最高的月份。所以混凝土受環(huán)境影影響易升高溫度。具體解決措施如下：

（1）確定混凝土澆筑時間為一天中氣溫最低的時間段；夜間19:30 到次日凌晨6:00；以保證混凝土入模溫度≤30℃，最大限度的降低混凝土入模溫度。

（2）直線加速器混凝土澆筑分500mm 一層進行澆筑；下一段混凝土澆筑時，對前一段混凝土的二次或多次振搗，釋放混凝土在初凝之后的內(nèi)部應(yīng)力。

（3）墻體混凝土澆筑時每澆筑500mm 厚，停止2h再澆筑上層混凝土；頂板混凝土澆筑時與本施工段其他區(qū)域梁板混凝土輪流澆筑，保證大體積每層混凝土間隔時間不小于2h。

（4）頂板混凝土多次收面減少混凝土表面裂縫，減少裂縫向混凝土內(nèi)部延伸。

（5）墻體混凝土澆筑完成后，模板不拆除。待混凝土溫度與大氣溫度相同后方可拆除模板；頂板混凝土澆筑完成后根據(jù)實際大氣溫度，同時按照方案要求進行測溫，形成測溫記錄，根據(jù)溫差變化對混凝土表面及時組織進行覆蓋；并保證頂板面濕潤，達到養(yǎng)護要求。

結(jié)論：混凝土體尺寸較大，但在采取常規(guī)技術(shù)手段后仍然穩(wěn)妥解決該問題。

2.3 超限板施工

由于本工程頂板施工總荷載57.34kN/m2≥15kN/m2，屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程。經(jīng)過專家論證后，組織進行施工。墻體和梁板分開進行混凝土澆筑，立桿縱橫向間距為0.5m、橫桿步距0.5m 的鋼管腳手架，次龍骨為滿鋪50mm×80mm 方木，主龍骨為10#槽鋼。

結(jié)論：該模架安裝是不可逆的過程（返工成本高），在安裝過程中隨時安排人員跟進，嚴(yán)格按照方案對架體實施，達到一次成活的效果。

2.4 不規(guī)則大截面構(gòu)件施工

（1）根據(jù)防護要求直線加速器安裝位置為凸型3m厚剪力墻，且在迷路及迷路拐彎的設(shè)置的要求下，剪力墻呈不規(guī)則布置。

（2）模板支設(shè)時采用：12mm 膠合板作為面板；50mm×80mm 方木為次龍骨；?48.3×2.7 鋼管為主龍骨。對拉螺桿采用?16mm 的通長細(xì)絲螺桿，間距為300×400mm 進行加固，直線加速器對拉螺桿總用量為10t，且通長螺栓不得穿套管，同時在混凝土中起到抗裂鋼筋的作用。

（3）模板加固時用注意：所有鋼管接頭處全部用鋼筋搭接焊接連接，所有轉(zhuǎn)角處用十字扣件鎖住并加設(shè)防滑扣件，再用L 型鋼筋焊接固定，保證大角模板的強度。

結(jié)論：目前施工領(lǐng)域內(nèi)截面尺寸較大構(gòu)件施工較為成熟，在現(xiàn)場嚴(yán)格管理的條件下，成型質(zhì)量可有效控制。

2.5 多管線及折線型管線深化設(shè)

（1）電源線引入引入分兩種方式，一部分是利用機房輻射最薄弱的側(cè)墻上方，斜向向上（與垂直方向呈45°角）與水平夾角呈45°敷設(shè)進入機房，另一部分是利用機房的迷道頂部處引入。

（2）輻照機房核心墻體線管密集排列，混凝土保護層較厚，采用加厚型接線盒進行安裝，外側(cè)使用聚苯板保證線盒出墻效果。

（3）采用紅外找平儀對線盒安裝高度進行控制，確保所有線盒標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高一致，避免接線盒與設(shè)備接線口不一致。

結(jié)論：采用BIM 技術(shù)，同時單獨制作固定構(gòu)件加固管線，管道精確度滿足安裝要求。

3 方案優(yōu)化選定

3.1 直線加速器防輻射金屬板材質(zhì)上的優(yōu)化與改進

根據(jù)防輻射要求（設(shè)計給定的主屏蔽混凝土厚度為3000mm）為依據(jù)，對防輻射提出優(yōu)化方案[2]，同時結(jié)合通過設(shè)計院認(rèn)可，僅對頂板施工成本進行對比，如表1 所示。

3.2 直線加速器防輻射金屬板在防護位置上的優(yōu)化與改進

原設(shè)計鉛板為下掛施工總重量為39.05t；選用優(yōu)化方案后下掛施工總重量為67.8t；在保證結(jié)構(gòu)凈高、安裝安全行和便捷性方面進行如下對比：

在狹小的施工空間內(nèi)，對超厚的特制金屬板進行安裝施工。按照設(shè)計在傳統(tǒng)方法的施工組織時，可采取兩種施工方案進行施工。

首先，可采取在模架施工時將鋼板防護吊裝至模架頂部，在頂板鋼筋施工前將防輻射金屬板與頂板的連接件焊接，隨頂板混凝土一起施工；其次，在直線加速器混凝土工程施工完成后，利用頂板預(yù)埋件，對特厚鋼板進行組裝焊接。

按照設(shè)計或者以上兩種施工方案：鋼板防護采用樓頂板下掛300mm 厚鋼板的成型方式，以其施工組織困難、材料采購需提前定制、建設(shè)投資加大、安全隱患大、成型質(zhì)量控制難度大、施工進度緩慢、加大了起重吊裝的工程量，同時現(xiàn)場的焊接難度增大數(shù)倍不止等問題，對施工組織形成影響。

表1 優(yōu)化方案費用對比

在對方案改進后將原施工方案優(yōu)化為鋼板防護位于鋼筋混凝土頂板上部，且在混凝土施工階段預(yù)留位置鋼板安裝位置，與優(yōu)化前形成鮮明對比，施工組織更加高效、材料采購方便快捷、降低安裝安全風(fēng)險、減少建設(shè)投資等優(yōu)點。

3.3 施工細(xì)部優(yōu)化

（1）直線加速器鋼板防護分層施工。在特厚鋼板防護的防輻射施工過程中，對特厚鋼防護分層組織安裝，并在施工過程中分塊拼裝，結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)對輻射的防護，形成的一系列的施工技術(shù)。以達到防護功能的需求，減少成塊鋼板的形成的通縫，降低特厚鋼板的施工難度，消除鋼防護的施工安全隱患，減少因鋼防護運輸、安裝增加工程費用。

（2）頂板下沉后鋼板與周邊混凝土細(xì)節(jié)處理。施工中存在的另一個問題就是降板處主、副屏蔽處不同材質(zhì)連接以及副屏蔽混凝土裂縫的問題；主屏蔽處鋼板與副屏蔽出混凝土采用栓釘進行連接；副屏蔽處混凝土針對問題，除了在施工過程中采用基層處理、多次抹面、及時養(yǎng)護等混凝土自身的裂縫控制措施，還采用抗裂鋼筋，保證下沉板的成型質(zhì)量。

4 實施方法

4.1 施工準(zhǔn)備

對圖紙進行研究后，先行對混凝土結(jié)構(gòu)進行施工，并按照大體積混凝土施工方案進行施工。鋼防護安裝預(yù)留位置的施工精度，混凝土平整度≤2mm，并對表面進行人工收光，在此基礎(chǔ)上，合理對鋼防護的施工進行部署，并加強鋼防護的安裝精度，減少施工投入，降低工程投資，在保證直線加速器施工進度的同時，增加地下工程施工的整體進度。

4.2 材料確定

根據(jù)設(shè)計要求，并結(jié)合市場情況下鋼板的供應(yīng)情況，對鋼板的分層厚度、以及鋼板的塊料尺寸進行確定；并對鋼防護的位置進行精確定位，并在頂板彈線標(biāo)注鋼板安裝位置。鋼板加工完成后，在加工、運輸、安裝等過程中保證原材料的表面干凈，無銹跡、疤痕、泥沙等污跡。

4.3 加工制料

按照圖紙要求分層，對成品鋼板進行切割，并進行重裝焊接，并按照圖紙要求的鋼防護尺寸進行安裝。

（1）按照防護要求的厚度，對鋼板防護進行分層。原設(shè)計為300mm 厚的鋼防護，分為30 層10mm 厚鋼板；鋼板進場時對鋼板厚度進行檢查與測量，保證每層鋼板無負(fù)公差，減少鋼防護的累計厚度誤差。

（2）鋼防護放樣與加工制作。鋼板凈尺寸設(shè)計尺寸為8m×4m，在鋼板放樣過程中，將鋼板分割為：5 塊4×1.5m+1 塊4×0.5m 和4 塊4×1.5m+2 塊4×1m 兩種尺寸鋼板分層疊放，以保證鋼板焊縫錯開。所有鋼板下料后四邊均切割焊接坡口30°，保證焊接時坡口為雙面焊接坡口。分層后按單雙層對鋼板進行編號以保證施工順利。

（3）鋼防護施工。鋼防護施工需按如下步驟：①基層處理：鋼防護安裝前，需先將混凝土表面垃圾清理干凈，澆水保證頂板混凝土濕潤、無積水；在混凝土結(jié)構(gòu)表面涂刷水泥膠漿，保證加速器頂板與防護鋼板填充飽滿、無空隙。②鋼防護運輸、吊裝：鋼防護運輸時需保證其放置平整，保證在運輸過程中不因收到外力從而變形。鋼板吊裝時使用在頂板上預(yù)留的吊環(huán)使用手動葫蘆進行吊裝，吊裝時使用專用的吊裝夾具，以保證吊裝時鋼板的外觀質(zhì)量。③鋼防護底層調(diào)校：首層鋼板安裝完成后，應(yīng)對其表面平整度、平面尺寸進行校正，校正后再鋼防護四大角安裝50mm×50mm×5mm 角鋼，并將定位角鋼固定于結(jié)構(gòu)板上，且在定位角鋼兩面焊斜撐，保證定位角鋼的垂直度及穩(wěn)定性。④鋼防護焊接：鋼防護分30 層進行安裝，每層安裝時，應(yīng)根據(jù)下料編號對鋼板進行組裝，組裝完成后對鋼板位置精確調(diào)校；對每層水平對接焊縫與側(cè)邊的封邊焊縫，進行分段固定，最后在焊縫全面焊接。⑤焊縫處理：焊接全部完成后，在下層鋼板安裝之前，必須將焊縫清理干凈，并打磨平整，保證焊縫不高于鋼板平面。⑥鋼防護側(cè)面與頂面處理：鋼防護側(cè)邊處理：采用φ8 的栓釘進行焊接，栓釘在側(cè)邊焊接橫向間距為200mm、上下分兩排（距上下邊緣100mm），焊接牢固后再將素混凝土內(nèi)配置的抗裂鋼筋焊接于鋼防護側(cè)邊；形成抗裂鋼筋與栓釘工作同工作的效果，消除混凝土裂縫，保證混凝土的防輻射性能。⑦鋼防護頂面處理：采用20mm 長φ14@200×200的鋼筋立焊于鋼防護平面，并在其立焊鋼筋的頂面，焊接φ6@200×200 的鋼筋網(wǎng)片，并使用100mm 厚C20 混凝土覆蓋在鋼防護表面，能夠更好的與地面面層結(jié)合。

5 結(jié)語

本文針對設(shè)計優(yōu)化、方案優(yōu)化等方法，采用將鋼板分層、分塊安裝，并結(jié)合混凝土施工，形成對直線加速器防輻射工作的一種方法，以達到鋼板綜合防護體系的要求。且在對設(shè)計優(yōu)化的基礎(chǔ)上，同時具有施工簡便、減少超大型施工機械的使用、加工制作簡單，可有效節(jié)省工程投資，加快施工進度，在醫(yī)院新建與改建直線加速器的施工領(lǐng)域有著普遍的推廣價值。