大型超厚放射性醫療設備室現澆鋼筋混凝土結構施工技術

孔令海 張寒松

近年來，伴隨著社會的快速發展，大型綜合醫療機構醫治腫瘤患者的放射性治療室不斷增多，該種混凝土結構不能出現任何裂縫，其外墻、頂板混凝土普遍達2 m左右，屬大體積混凝土，因而對高大模板的支設、高性能混凝土澆筑都是一項必須認真研究解決的重要技術難題。詳細介紹了大型放射性醫療設備室墻體及頂板大體積混凝土施工過程，為今后類似工程的施工提供了有益的指導與借鑒。

大體積混凝土； 結構； 裂縫； 高大模板； 支設； 澆筑

TU755 B

［定稿日期］2022-03-23

［作者簡介］孔令海（1964—），男，本科，高級工程師，研究方向為施工技術。

1 工程概況

山東大學青島藍谷醫院，總建筑面積100 533 m2，其中地上建筑面積74 022.4 m2，地下26 510.6 m2。放射性醫療設備室工程為框架結構，建筑面積211 m2，底板厚400 mm，頂板厚2 900 mm，墻體厚1 700 mm，墻高4 300 mm，混凝土為C40混凝土，內摻聚丙烯混凝土抗裂纖維，混凝土總量超700m3。

2 工藝流程和操作要點

施工工藝流程見圖1。

2.1 基礎筏板鋼筋混凝土施工

基礎筏板按設計要求施工，基礎筏板混凝土厚400 mm，設計要求放射性醫療室結構只允許在基礎底板表面處留設一次施工縫，筏板的側模安裝要拼縫嚴密、支撐牢固可靠。筏板混凝土澆搗順序從一側向另一側推進，筏板混凝土初凝后采用塑料薄膜與一次性地毯覆蓋保濕保溫養護，養護時間不少于28天。

2.2 鋼筋綁扎

2.2.1 墻板鋼筋綁扎

本工程鋼筋設計做法為，在直線加速器的墻身配2層豎向分布鋼筋網，內外兩層垂直鋼筋為C25 @150 mm布置，水平分布筋均為B25 @150 mm布置；TOMO刀墻身配2層分布鋼筋網，內外2層均為C25@150 mm雙向布置，多層鋼筋網片之間，按設計要求設置拉鉤，間距為14@500 mm，梅花形布置，以利控制墻身鋼筋間距，附加筋長度分別同墻厚和板厚，雙向主筋的鋼筋網，全部鋼筋相交點處要求全數綁扎牢固，以避免網片傾斜位移。墻板丁字節點和轉角節點處的水平分布鋼筋按設計要求的構造進行連接施工，所有管線預埋以及洞口預留應準確無誤。

2.2.2 頂板（底板）鋼筋綁扎

直線加速器板厚1 700 m處的板，上下各配HRB400鋼筋25@150 mm雙層雙向鋼筋網片，板厚2 900 mm處的板，上下各配HRB400鋼筋28@90 mm雙層雙向分布鋼筋網，TOMO刀板厚1 500 mm處的板，上、下各配HRB400鋼筋25@150 mm雙層雙向鋼筋網片，采用雙層或多層鋼筋網時，應逐層進行綁扎，在上、下層鋼筋網之間設置20@900 mm鋼筋馬凳，以保證各層鋼筋位置準確，使頂板面層鋼筋保護層厚度得到有效控制。

2.3 墻板與頂板模板施工方案

由于放射性醫療設備室的頂板施工面荷載大于90 kN/m2，需編制危險性較大的高大模板專項施工方案，該方案模板支撐體系按JGJ 162-2014《建筑施工模板安全技術規范》的有關規定進行設計計算。

確定墻板內外龍骨設置及間距布置、對拉螺栓大小和間距、架體與墻板模板連結方式，模板支撐體系要符合規范規定的構造要求，并確定頂板支撐立桿縱向、橫向間距、立桿步距、立桿的頂部支頂方式、鋼管檁條間距、擱柵間距、所用材料等內容，而后組織專家進行專項論證（圖2）。

2.4 墻板與頂板混凝土施工

2.4.1 混凝土的預拌與運輸

現場澆筑的混凝土采用預拌商品混凝土，商品混凝土供應廠家要選擇不少于3家，確保混凝土供應及時持續澆筑的施工要求，商混運輸車裝料時，罐體要求高速攪拌2 min，在運輸途中低速攪拌，防止混凝土離析，施工現場要準備一臺臨時發電機，防止突發停電等應急保障，確保混凝土一次性澆筑成功。

2.4.2 現場混凝土泵送和振搗施工

現場需嚴格控制每輛攪拌車商品混凝土質量，每車混凝土均要求現場實測混凝土坍落度，合格方能入泵，否則予以退貨返廠處理，混凝土采用1臺汽車泵直接輸送入模。

（1）墻體混凝土施工：施工順序采用交圈分層施工，每層澆筑厚度不超過500 mm，上下層澆筑間歇時間，不得超過45 min，避免出現施工冷縫。

（2）頂板混凝土施工順序采用全面分層、從下往上連續澆筑，不允許留設施工縫，2 900 mm厚板分6層澆筑，每層不大于500 mm厚，以利混凝土水化熱釋放，墻板混凝土澆搗完后，停歇澆搗1 h，使墻板混凝土得到初步沉實，確保混凝土在初凝前立即澆搗，立即澆搗頂板混凝土，澆筑頂板混凝土時，應在2～3 m范圍內水平均勻移動布料。

（3）在底板及頂板混凝土澆筑時，先用插入式混凝土振動器振搗基本密實，而后用平板振動器振搗密實，再用鐵輥子碾壓表面平整，最后用木抹子抹平搓毛不少于2遍，防止表面出現收縮裂縫。

2.4.3 大體積混凝土施工工藝

放射性醫療設備室混凝土結構按大體積混凝土施工工藝施工，分基礎底板、墻板及頂板2部分施工。第一部分為基礎底板施工，第二部分為墻板和頂板施工，墻板混凝土先行澆筑至頂板板底下200 mm處，然后混凝土施工停歇約1 h，待混凝土初步沉降后澆筑頂板混凝土。

2.4.4 大體積混凝土施工防裂措施

由于大體積混凝土結構斷面較厚，加之水泥在水化過程中要發出大量的熱量，且水泥水化熱聚集在結構物內部不易擴散，大量實驗表明，水泥水化熱是引起絕熱溫升的主要因素，它與混凝土單位體積中使用的水泥用量和水泥品種有關，并隨著混凝土的齡期按指數關系增長，一般在10天左右接近最高絕熱溫升，混凝土內部的最高溫度，一般發生在混凝土澆筑后的3～5天。

由于初期澆筑的混凝土強度和彈性模量都很低，加之混凝土的導熱性能較差，因而對水化熱引起的急劇溫升變形約束力不大，隨著混凝土齡期的增長，彈性模量的提高，對混凝土內部降溫收縮變形的約束力要求愈來愈大，以致產生很大的溫度應力，當混凝土的抗拉強度不足以抵抗這種溫度拉應力時，便開始出現溫度裂縫。

為防止混凝土產生收縮裂縫，混凝土原材料應經過提前優選材料并試驗，以確定最優混凝土配合比。采取的主要抗裂措施有：

（1）采用低水化熱品種水泥配制混凝土。

（2）配合比設計中充分考慮混凝土的后期強度，減少每立方米混凝土中的水泥用量。

（3）控制砂石含泥量在1%以下，在粗骨料的使用上，盡量選用級配良好的粗細骨料。

（4）摻加Ⅰ級粉煤灰、緩凝劑、減水劑，改善混凝土的和易性，以達到降低混凝土水化熱的目的。

（5）在預拌混凝土時，摻入一定比例的抗裂纖維，使混凝土得到收縮補償，減少混凝土溫度應力。

2.4.5 大體積混凝土溫度應力計算及監控布置

2.4.5.1 混凝土溫度應力計算

在大體積混凝土方案編制階段，首先依據相關數據計算出混凝土水泥水化熱絕熱溫升值T（t）、各齡期收縮變形值εy（t）、收縮當量溫差Ty（t）和彈性模量E（t），然后通過計算出最大溫度收縮應力σ。

如混凝土的溫度應力σ滿足混凝土的抗拉強度，則表示能有效控制裂縫的出現，如超過混凝土的抗拉強度，則需調整混凝土的相關計算數據及調整施工工藝措施，如采取降低水化熱溫升值、澆筑溫度、改善混凝土性能等措施，提高抗拉強度或改善約束條件等技術措施重新計算，使計算的應力σ滿足規范要求。

2.4.5.2 大體積混凝土溫度監控

（1）測溫點平面布置：在2 900 mm厚混凝土頂板中心及四角布置5個位置，每個位置分別在距混凝土上、下表面200 mm及結構中間部位各布置一個測溫點；外界環境：在離澆筑混凝土表面以外1～2 m布置環境溫度測點。

（2）測溫線布置：在澆筑混凝土前，按照測溫點平面布置圖要求，從設備室外混凝土面預埋20 mm鍍鋅鋼管埋入至結構中，要求高于澆筑面500 mm，將20 mm鍍鋅鋼管與大體積混凝土結構鋼筋焊接固定防止移位，管底固定一塊50 mm（長）×50 mm（寬）×5 mm（厚）的鉛板，防止射線透過，測溫時將傳感器測溫線穿入管中，將導線引入室外辦公室進行遠程監控，待溫度監控工作結束后，鋼管內進行壓力注漿。

（3）測溫制度：在混凝土升溫保持階段，每4 h測溫一次，在溫度下降階段，每8 h測溫一次，測溫持續時間為10天，同時以混凝土溫度不再顯著變化為準。

（4）大體積混凝土溫度控制參數：混凝土各層溫度之差不得超過25 ℃，混凝土溫度驟降不得超過10 ℃，內表溫差達23 ℃時就發警報。經計算：本項目2.9 m厚頂板的絕熱溫升值T（t）=49.37℃，Tmax=50.21℃。

經實際測溫：2.9 m厚頂板混凝土內部溫度最高為49.68 ℃，內部溫度和頂板混凝土表面溫差均小于23.5 ℃，外界和頂板混凝土表面的溫差始終小于20 ℃以內，符合小于25 ℃的要求。

3 質量控制

3.1 質量標準

施工質量嚴格執行GB 50204-2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》。

3.2 質量保證措施

3.2.1 模板工程

模板安裝方案要編制專項施工方案，尤其對內外龍骨、擱柵、對拉螺栓以及支撐等對模板的強度、剛度、穩定性等有顯著影響的構件，其尺寸、間距等必須嚴格控制，并由施工總承包單位組織專家論證，通過后方可實施。

3.2.2 鋼筋工程

鋼筋綁扎時，受力鋼筋的品種、規格、數量、尺寸及預埋件位置設置必須符合設計要求，并作好隱蔽驗收記錄。

3.2.3 混凝土工程

（1）所用原材料必須符合國家規范、標準的要求，配合比必須符合JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》的有關規定。

（2）采用高精度的測溫傳感器，確保數據準確無誤。

（3）加強混凝土澆水養護及監控，確保混凝土溫度降低均勻無異常。

4 環保措施

（1）成立現場文明施工領導小組，對入場的施工材料、機械設備、建筑垃圾、生活垃圾、廢水棄渣進行有效監控和管理。

（2）施工現場出口應設置洗車臺，對工地揚塵采取有效措施，如地面硬化、圍檔、密網覆蓋、封閉、灑水等措施，防止揚塵產生。

（3）現場應優選先進的環保機械，以降低現場施工噪聲。有較大噪音施工時，盡可能安排在白天施工，如無法避免時，應提前辦理夜間施工許可證，獲準后方可施工。

（4）施工中產生的生產及生活廢水不得直接排入城市排水系統，其他固體垃圾的處理應按當地環保要求進行。

5 效益分析

通過對放射性醫療室工程施工綜合分析：

（1）按本施工方案施工，保證了大體積混凝土工程施工質量和安全，經分析測算：縮短工期達20天，施工成本節約達30萬元。

（2）通過精密計算以及現場嚴格把控質量，墻板和頂板一次澆筑完成，后期觀察無有害裂縫產生，從結構自身上就防止了射線的泄漏。

（3）由于采用了預拌商品混凝土，現場粉塵、噪音、污水、廢渣都大大減少，既縮短了工期，又保護了周邊生態環境。

6 結束語

山東大學齊魯醫院藍谷醫院工程，在放射性醫療室大體積施工混凝土過程中，嚴格落實質量管理職責、管理措施，加強質量檢測管理，實現了項目建設的高質量、平穩安全施工目標，未出現任何裂縫，質量優良、施工安全，獲得了業主及監理的一致好評，從而為企業創造了顯著的經濟和社會效益。

參考文獻

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