直线加速器辐射屏蔽防护混凝土结构施工技术.pdf

浙江建筑， 第 3 0卷 ， 第 6期 ， 2 0 1 3年 6月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n ， V o 1 ． 3 0 ， N o ． 6 ， J u n ． 2 0 1 3 直线加速器辐射屏蔽防护混凝土结构施工技术 Co n s t r u c t io n T e c h n o lo g y o f L i n e a r Ac c e l e r a t o r Ra d i a t i o n Sh i e ld i n g a n d Pr e t e c t i o n Co n c r e t e S t r u c t u r e 王敏 芝 ， 陈 宇新 ， 王志敏 ， 朱元华 WA NG Mi n z h i ，C HEN Y u x i n，WA NG Z h i mi n，ZHU Y u a n h u a ( 台州建筑安装工程公 司， 浙江 临海 3 1 7 0 0 0 ) 摘要： 以台州 医院直线加速器工程 为例 ， 介绍 了工程 的承重支模架搭设及辐射屏蔽防护大体积 混凝 土的原材料控 制、 浇筑 、 养护及测温等施工技术 ， 可作 为类似工程 的参考 。 关键 词： 辐射屏 蔽； 大体 积混凝 土 ； 承重支模 架； 养护 中图分类号 ： T U 7 5 5 ． 6 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 8—3 7 0 7 ( 2 0 1 3 ) 0 6— 0 0 5 1 ～0 3 1 工程概 况 台州医 院直线加速器工 程位于 医院后面 山坳 间 ， 建筑面积 1 2 6 6 ． 9 7 m ， 地上 3层。直线加 速器 系统主要 由微波源 、 直线加速器 、 射频传输 系统 、 高 能射线传输系统、 治疗室及相关辅 助系统组成。为 了保证直线加速器设备在工作过 程中正 常运行 ， 确 保治疗的安全性 、 可靠性和精确性 ， 设备供应商对直 线加速器工作区域中设备安装的精确度和建筑结构 防辐射屏蔽要求非 常高。整个工 程采用厚墙 、 厚板 结构 ， 其 中底层治疗 室的墙体和顶板混凝土厚度为 2 9 0 0 m m， 强度等级为 C 4 0 P 8 ， 混凝土的密度均应达 到 2 3 6 0 k g ／ m ， 并且要求混凝 土尺寸准确 ， 外 观均 匀密实， 无 裂缝 、 酥松 、 孔洞和露筋等缺陷。台州医 院直 线加 速 器工 程平 面 图见 图 l 。 2 工程 的主要特点和施工难点 2 ． 1 直线加速 器治疗设备的精确定位和 变形要 求 高 该设备 的正常运转依赖 于所 有部位 的精确定 位 ， 使设备在病人 治疗 过程 中需要一个 在 2 mm范 围内的稳定束流 ， 系统的要求也就转化为对设 备的 图 1 台州医院直线加速器平面图 安装精度和变形 的限制。同时 ， 因工程的工艺特殊 性要求治疗 区不但 有设备传输线路 ， 还有强 电、 弱 电、 给排水 、 通 风 空调 等 预 留预埋 管线 ， 安全 位 置 精 度要求严 ， 对混凝 土浇捣 施工 质量 的过 程控 制要 求 高 。 2 ． 2混 凝 土温度控 制 控制墙板 、 顶板大体积混凝土浇筑块体 ， 因水泥 水化热引起的温升、 混凝 土浇筑块体的里外温差及 降温速度 ， 防止混凝 土出现有害 的温度裂缝 ( 包括 收藕 日期 ： 2 0 1 3— 0 4— 2 3 作者简介 ： 王敏芝 ( 1 9 7 8 一 )， 女 ， 浙 江I临海人 ， 工 程师 ， 从事 建筑工程管理工作 。 5 2 浙江建筑 2 0 1 3年第 3 0卷 混 凝土 收缩 ) 是施工 技术 的关 键 问题 。 2 ． 3 浇筑 混凝 土时墙板 侧 压力 大 混凝土顶板面荷载约达到需专家论证要求的面 荷载厚度的 4倍 ， 对模板 支架的施工安全要 求高。 钢筋密集 ， 混凝土分层浇捣布料困难 ， 振捣混凝土时 振捣棒的插入间距、 深度 、 时间的掌控要求严格 ， 稍 有疏 忽易产 生过 振 、 漏 振 及插 入 深 度 过 大造 成 振 捣 棒被 钢筋 卡夹 断头 。 2 ． 4施 工现场 周边 场地特 别狭 窄 现场无一块停放商品混凝土汽车泵的平地 ， 用 混凝土拖泵也要放在百米开外医院病房大楼西边的 一 小块空地 ， 靠泵管跨接过路天桥到现场 ； 商品混凝 土运输道路要穿过老市区狭窄街道及医院大门， 通 过院内狭窄通道 ， 此路 段及 医院院内车辆 、 人员密 集 ， 极易引起交通堵塞和交通事故。 3 主要施 工技术 3 ． 1 直 线加 速 器结构材 料 的控制 能否保证直线加速器结构的材料特性和均匀性 及施工质量 ， 对设计要求的辐射防护屏蔽功能 的实 现至关重要 。因此在工程实施过程中， 我们邀请建 设单位和监理单位对混凝土提供厂家进行考察 ， 并 对水泥、 粗细骨料 、 外加剂 、 掺合料等原材料来源进 行控制， 要求在混凝土浇捣全过程必须使用经检测 合格后确认产地的原材料 ， 确保用于屏蔽结构 的混 凝 土 必须具 有很 好 的 均匀 性 ， 即各 个 部 位 的混 凝 土 密度等参数均应符合设计要求。施工过程 中对混凝 土抽样检测 ， 密度均符合设计要求 ， 且密度偏差离散 性 较小 、 分 布较均 匀 。 3 ． 2模板 支 架的施 工技 术 3 ． 2 ． 1 超厚 顶板 分 层 施 工技 术 底 层 治 疗 室 混凝 土顶板厚度达 2 9 0 0 mm， 若一次支模浇筑混凝土的 竖向荷载太大 ， 于是采用扣件式钢管支模架搭设 ， 初 步估算立杆间距约为 3 5 0 m m。由此根据脚 手架规 范中的构造要求应增加的水平杆及剪刀撑等措施也 大 为增加 ， 且 过密 的钢 管 立 杆 间距 将 无 法 保证 混凝 土浇筑时的底模监控和临时加 固所需的工作面。为 此 ， 在图纸会审时 ， 我们向建设单位 、 设计单位 、 直线 加速器设备供应厂家提出在不影响顶板结构施工质 量 的情况下 ， 将顶板的混凝土分两次浇筑。第一次 浇筑高度 1 1 0 0 m m， 第二次浇筑高度 1 8 0 0 m m， 利用 第一次形成 的钢筋混凝土板和原有支撑体系共 同支 承上层浇筑的混凝 土 自重和施工荷载 ， 以解决顶板 自重和施工荷载的荷载传递所引起的安全 问题 ， 此 方法还可有效地控制顶板的内外温差 ， 该提议经讨 论并咨询专家后获得同意。混凝土分两层浇筑 ， 在 叠合交界部位可能产生温差较大的问题 ， 我们在交 界面上参考叠合板原 理 对局部竖 向钢筋较疏 处 增 加竖 向抗 剪钢 筋并对下 层 混凝 土表面 进行 毛化 处 理 ， 此方 法有 效地 控制 了顶板 的 内外温 差 ， 防止 了裂 缝 产生 。 3 ． 2 ． 2 底层治疗室墙板 、 顶板模板支架体系的可行 性论证和验收管理底层治疗室结构层高 6 ． 4 8 m， 减去顶板厚度 ， 顶部超厚板模板支架实际搭设高度 为 3 ． 5 8 m， 我们编制 了专项方案 ， 经专家论证且修 改完 善后 再组织 施 工 搭 设 ， 通 过 对模 板 面 板 、 木 方 、 立杆及扣件、 型钢的计算 ， 结果均满足规范要求 ， 确 定了施工可行性 。超厚墙体的对拉螺栓均通过设计 计算 且设 计成 带 2道 止水 片 的不 回收对 拉 螺 栓 ， 由 于超厚墙体同样配筋率高， 为了确保对拉螺栓都能 安装 固定 ， 在 钢 筋 绑 扎 时 均 应 进 行 位 置 放 样 ， 精 心 施 工 。 模板支架搭设 前 ， 对立杆 应 逐根检 查其 外观 质量 、 硬弯和壁厚 ； 对扣件应逐个挑选 ， 有 裂缝 、 变 形 、 螺栓 出现滑丝 的严禁使用 。搭设过 程 中， 根据 搭设高度选用或切割成整根钢管 ， 严禁使 用“ 手榴 弹 ”接 长 ； 所 有立 杆 与 纵 横 向扫 地 杆 、 每 一 步 纵 横 向水平杆 、 水平剪刀撑搭设完毕 ， 均 由公 司组织检 查并用数字式扭 力扳手 对扣件 拧紧 力全数 检查 ， 以后每搭 设一 步纵横 向水 平杆 、 水 平剪刀 撑检查 测试一次。模板支 架体 系投入使 用前 ， 由项 目部 组织验 收 ， 参 加 人员 有 项 目经 理 、 项 目技 术 负 责 人 、 安全员 、 公 司相关部 门、 监 理工 程师及 建设 单 位代表 。验 收 内容为 ： 材料 ， 依据 相应 技术 资料 ； 参数 ， 依据 专项施 工方案 ； 构造 ， 依 据专 项施工 方 案及相关技术标准和规程 。 3 ． 3 混凝 土 浇筑过 程 管理 为确保直线加速器治疗室区域混凝土浇筑工作 顺利进行 ， 我们编制混凝土浇筑专项方案邀请专家 进行专项方案论证 ， 力求专项方案技术可行、 工艺先 进、 措施得力、 操作方便 、 经济合理 ； 落实专人组织做 好原材料 、 成品供应及施工机械器具的准备 ， 确保各 类机械装置完善、 安全 、 可靠 ， 确保供水、 供电； 安排 好交通组织路线， 落实现场搅拌 车回车路线及场外 停车位置 ， 明确浇捣期间不问断值班巡查制度 ， 为保 证混凝土浇捣时对周边交通不产生太大影 响， 选 第 6期 王敏芝等： 直线加速器辐射屏蔽防护混凝土结构施工技术 在双休 日进行以避免医院的交通高峰 ； 混凝土施工 前对操作班组及所有作业人员进行现场施工技术交 底和安全生产教育 ， 交底要讲 明关键部位 、 浇筑分层 厚度 、 振捣方式以及采取控制 的方法 ， 预拌混凝土到 达施工现场后从运输 、 振捣 、 抹压到养 护各个环节 ， 均规定操作人员应完成的操作步骤和所需 时间， 严 格执行每道工序 ； 施工管理和监理人员现场全过程 跟踪监督和旁站监理 ， 预拌混凝土到达施工现场后 由监理单位见证对混凝土的坍落度及和易性进行鉴 定 ， 满足要求才允许使用 ； 浇筑混凝 土前通知建设单 位、 监理单位 、 设计单位、 设备供应厂家到场 ， 对浇筑 部位 的钢筋隐蔽情况 、 强 电、 弱 电、 给排 水、 通 风空 调、 设备安装等管线的预留预埋仔细校核检查 ， 并做 好 隐蔽验收记录 ， 签署混凝土浇捣令 ， 再进行混凝土 的浇 灌 。 3 ． 4浇筑及振 捣 直线加速器 治疗 室 区域混凝 土浇捣方法采用 “ 全面分层 ， 薄层浇筑 ， 四周循环 ， 一次到顶 ” 的连续 施工 方 法 。初 始 浇 筑 墙 板 时 ， 由 于 墙 板 高 度 大 于 3 m， 采用 串筒将混凝土 自泵管送至作业 面， 以减少 自由落差 ， 防止混凝土离析分层 。振捣混凝 土时振 捣棒应连续振动 ， 不得漏振 ， 振捣棒要快插勤拔 ， 以 免影响混凝土下落及振捣棒的棒头嵌 留断落在混凝 土中。墙板混凝土分层周边往返浇筑 ， 每层浇筑高 度不超过 0 ． 4 m。上层 混凝土覆盖后 ， 振捣棒插入 下层 混凝 土 5 0～1 0 0 m m， 防止 出现 明显 分层 面。振 捣棒在平面呈梅花状插入振捣 ， 每次移动振捣棒 ， 两 个插点的间距不宜大于振捣棒作用半径 的 1 ． 5倍 ， 振捣棒在每一插 点的振捣 时间以混凝 土表面呈水 平 ， 不再 冒气泡 ， 不显著沉 陷为度 ， 确保混凝 土浇捣 密实 。 3 ． 5混 凝土 的 养护 与测 温 本工程的混凝土养护应重点把握 3个环节 ， 即： 保证湿度 、 调控温差、 控制养护期限。加速器治疗室 区域混凝土根据专家论证后采用外蓄 内散的综合养 护措施。外蓄即根据《 大体积混凝土施工规范 ( G B 5 0 4 9 6 --2 0 0 9 ) 》 E 2 ] 计算 ， 覆 盖 2层 塑料薄膜 和 2层 草袋以保温保湿 ； 内散 即在混凝土 内部设置冷却水 管 ， 现场配置循环调温水箱 ， 控制混凝土内部降温 以 防止冷却水管壁四周的混凝土温差过大 。冷却水管 在墙板居中设置 ， 竖向间距 1 m； 顶板 因分两层浇筑 则不设置冷却水管。冷却水水温按进出口水温的平 均值不大于 2 5℃控制 ， 流量及 流速 由现场测 温决 定 ， 并通过管路开关予 以调节。 在混凝土浇捣抹光完毕后 ， 立即覆盖 2层塑料薄 膜 ， 2层草袋在 2层塑料薄膜之间以加强保温层的不 透风性能， 并防止突降雨水降低混凝土表面温度。墙 侧混凝土则带模外钉 1 层草袋保温保湿养护。 加速器治疗室区域? 昆凝土的测温分别设置了大 气温度测点 、 薄膜温度测点 、 混凝土结构平面沿半对 称轴线及在厚度范 围内等多个 测点 。测 温时， 根据 上 述测 点排 序先 后 测 出温 度 数 据 ， 并 与 前 一 次 测试 温度数据对 比， 当温度升降变化确定在正常范围之 内才予以记录。如发现温度数据异常， 则在该次测 试之后 0 ． 5 h进行一次复测 。由于在养护开始阶段 混凝土温升较快 ， 在 1～ 3 d每 4 h进行 1次测温 ； 第 4—1 4 d每 8 h进行 1次测温。内外温差 2 5 o C则及时增 加覆盖保 温 。养 护层厚 度 根据 混 凝 土 温 度 情 况及 时调 整 ， 如 内外 温差 <1 5 o C， 可 以 减 少表 面 的覆 盖 层 厚 度 ， 以 加 速散 热 。 4 结 语 本 工程 混 凝 土 结构 施 工 结 束后 ， 跟 踪 观 察 未发 现裂缝、 酥松 、 孔洞和露筋等缺陷， 外光内实无胀模 ， 实测尺寸偏差符合设计和规范要求。经具有浙江省 技术监督局和省卫生厅职业卫生技术服务双资质的 单位对工程进行放射诊疗综合性检测 ， 均符合要求。 参 考 文 献 [ I ] 中国建筑科学研 究院． GB 5 0 0 1 0 --2 0 1 0混凝 土结构设 计规 范 [ S ] ． 北京 ： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 1 0 ． [ 2 ] 中冶建筑研究 总院有 限公司． G B 5 0 4 9 6 --2 0 0 9大体 积混凝 土 施工规范 [ S ] ． 北京 ： 中国计 划出版社 ， 2 0 0 9 ．