質子醫(yī)院防輻射超大尺寸鋼板墻施工技術

王俊彥，程錦濤，蔡佳兵，楊國勇，鄭松，趙博

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

1 工程概況

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

2.1 防輻射鋼板墻分段深化設計

國內鋼鐵企業(yè)生產出的建筑結構用鋼板最大厚度為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，需進行合理分段。鋼板墻體積、質量巨大，在加工制作、校正變形、運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、運輸和現(xiàn)場吊裝條件，合理拆分鋼板墻，再于現(xiàn)場分片進行吊裝。

2.2 防輻射鋼板墻底部標高及軸線控制

如何控制每一塊鋼板墻的底部標高及安裝軸線是一大重點，如果前一塊的鋼板沒有及時安裝到位，將會影響后續(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置預埋件，通過預埋件控制鋼板墻的底部標高及軸線。

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計允許范圍，否則將影響后續(xù)鋼板墻的吊裝。針對本工程鋼板墻平面尺寸大的特點，校正鋼板墻垂直度的同時要對其平整度進行校正，確保每一塊鋼板之間緊密貼合。本工程采用在鋼板墻的長度方向兩端設置L形扶壁柱來控制鋼板墻的垂直度，誤差范圍控制在L/1 000且10 mm以內（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，澆筑墻體混凝土時將產生一定的側壓力，側壓力會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，在鋼板墻的兩側設置多道門式框架，通過門式框架的穩(wěn)定性限制鋼板墻發(fā)生位移。

3 關鍵施工技術

3.1 防輻射鋼板墻深化設計

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，應以避免出現(xiàn)超限構件的原則，對規(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行分段；對于規(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，也要進行橫向分段。橫向分段不能形成一條通縫，應形成階梯狀，在分段縫的外側再增設一塊鋼板，以保證射線穿過鋼板墻分段縫位置時，鋼板的總厚度與設計要求一致。

圖2 鋼板墻縱向及橫向分段示意圖

3.1.2 鋼板檣耳板的設計

耳板的作用主要用來卸貨及吊裝至安裝位置，鋼板墻具有平面尺寸大、質量重的特點，因此，鋼板吊點位置按對稱性原則設置，以保證鋼板平衡，結合鋼板寬度，吊點設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”。為保證鋼板吊裝時卡環(huán)順利裝拆，吊耳采取錯位設置。吊耳與鋼板單元的焊接焊縫均為全熔透焊縫，焊縫等級一級[2]。

3.1.3 L形扶壁鋼柱的設計

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，項目在超厚鋼板墻安裝位置的兩端各設置1根L形扶壁鋼柱，在鋼板墻側邊設置連接耳板，鋼板墻板單元安裝就位后，利用5.8級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計4個連接點，即4根錨栓與L形扶壁鋼柱進行固定。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算選用。

3.1.4 門式框架的設計

在鋼板墻的兩側設置門式框架，起到雙保險的作用，利用門式框架的立柱可以直觀地觀測到鋼板墻中間部位是否有變形，垂直度是否達到設計要求；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)定結構，防止鋼板墻在外力作用下發(fā)生傾覆。門式框架構件的規(guī)格通過有限元計算軟件模擬進行確定，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 實體預拼裝

工廠預拼裝的目的在于檢驗構件工廠加工精度，確保安裝質量達到規(guī)范、設計要求，保證現(xiàn)場一次拼裝成功率，減少現(xiàn)場拼裝和安裝誤差，同時驗證設計出的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，選取質量最大的6 000 mm×6 800 mm×450 mm鋼板墻進行預拼裝。工廠采用1∶1搭設實體預拼裝定位胎架，桁車吊吊裝作業(yè)進行實體拼裝。

拼裝過程：（1）胎架設計及搭設。根據(jù)構件的實際尺寸及質量，設計足夠強度和平整度的拼裝胎架，在拼裝平臺上，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，打上樣沖眼標識。（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，柱底板與拼裝平臺進行焊接固定。（3）安裝下段鋼板墻。對焊接成型后的鋼板墻進行矯正，保證單件的尺寸控制在誤差3 mm以內[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邊的連接板與L形扶壁柱的腹板采用螺栓進行連接固定。當出現(xiàn)鋼板與鋼板不能緊密貼合時，使用螺旋千斤頂在底部進行校正。（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。預拼裝完成后，報質檢人員和監(jiān)理單位驗收認可。

通過控制單件鋼板墻尺寸精度，連接螺栓孔套鉆成型，預拼裝達到良好的預期。通過實體預拼裝，確定了下段部分鋼板墻的2個吊耳設置在鋼板墻最上方，現(xiàn)場安裝完下段部分鋼板墻后，對其火焰切割并打磨平滑；確定了在鋼板墻的長度方向側邊設置4個卸車吊耳，現(xiàn)場正式吊裝前將其進行切除；確定了鋼板墻側邊連接板上的螺栓孔為長圓孔，安裝時可提高吊裝效率。

3.3 防輻射鋼板墻底部標高及軸線控制措施

本工程鋼板墻尺寸較大，對現(xiàn)場安裝精度要求較高，為保證鋼板墻的底部標高，預先在混凝土基礎板面上施工預埋件，并對預埋件進行加固，澆筑混凝土時，安排專人復測預埋件的標高，控制標高誤差在3 mm以內。吊裝后的鋼板墻直接落在預埋件鋼板上面，保證了預埋件鋼板的標高，確保鋼板墻的底標高。施工工藝設計時，將L形扶壁柱以及門式框架H型鋼柱的地腳螺栓與預埋件一并設計，減少現(xiàn)場安裝工作量，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，嚴格控制鋼柱的安裝位置及標高，采用全站儀復測預埋件的軸線，誤差范圍控制在3 mm以內；采用經緯儀復測鋼柱的垂直度，誤差范圍控制在L/1 000或10 mm以內。鋼柱柱底板與底部的預埋件焊接固定，柱頂拉設纜風繩，防止吊裝鋼板墻過程中出現(xiàn)晃動。底部結構混凝土澆筑完成達到一定的強度后，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埋件角焊縫焊接，增強穩(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整體，增強鋼板墻的整體性。

4 結語

深圳市質子醫(yī)院工程在旋轉機架治療室及固定束治療室的混凝土外墻中設置有防輻射鋼板墻，其鋼板墻噸位重，平面尺寸大，厚度厚，對施工的技術要求高。通過總結得出如下結論：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；深化設計時，充分模擬施工過程，避免與其他專業(yè)發(fā)生矛盾，是實現(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，在混凝土流動作用力下不會發(fā)生位移。本文涉及的扶壁柱施工技術可為類似工程提供參考和借鑒。