医用直线加速器防辐射混凝土施工质量的控制

贾 红 军

(1.太原理工大学建筑与土木工程学院，山西 太原 030024； 2.山西建筑工程(集团)总公司，山西 太原 030002)

医用直线加速器防辐射混凝土施工质量的控制

贾 红 军1,2

(1.太原理工大学建筑与土木工程学院，山西 太原 030024； 2.山西建筑工程(集团)总公司，山西 太原 030002)

分析了直线加速器防辐射混凝土施工质量的控制难点，并结合工程实例，从原材料及配比控制、模板设计、钢筋质量控制、混凝土浇筑等方面阐述了医用直线加速器防辐射混凝土施工质控措施，以提高施工质量水平。

直线加速器，防辐射混凝土，模架支撑体系，质量

0 引言

随着科技的发展，医用直线加速器在医疗技术上的应用越来越广泛，为节约成本，直线加速器房间依靠混凝土的密度和厚度来确保防辐射效果，常见的大体积混凝土施工多为基础大体积混凝土，基础超厚混凝土的施工经验较多，架空顶板大体积在军用、水利、桥梁中应用较多，在民用建筑中应用较少，可供参考和借鉴的资料很少。质量控制的难度较大，超厚超重大体积混凝土的施工安全及施工质量控制仍是建筑业的一大技术难题。因此施工时要采取控制措施。

1 直线加速器防辐射混凝土施工质量的控制难点

1.1 高大模板支撑系统施工安全

加速器板顶标高-1.8 m(顶板厚1 700 mm)，板底距筏板顶6.2 m，施工总荷载约50.75 kN/m2，由于直线加速器房间施工总荷载大于15 kN/m2，属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，确保高大模板支撑系统施工安全可靠。

1.2 混凝土裂缝控制的难点

由于射线污染对人体及自然环境的危害极大，必须确保混凝土施工质量可靠无裂缝，才能满足防辐射的要求，确保屏蔽效果，避免对周边土壤及地下水造成污染；如果发生射线泄露，长时间接触放射源可以导致人在不知不觉中免疫功能减退，诱发各种严重疾病，造成无法弥补的后果。在混凝土浇捣过程中必须避免出现操作错误或者失误的情况，防止出现质量问题，影响抗渗、防辐射性能。在混凝土施工过程中,必须采用相应的技术措施,以保持混凝土内部与外部的合理温差,使温度应力可控,避免混凝土出现结构性裂缝。

2 工程实例

白求恩国际和平医院新建门诊楼项目位于河北省石家庄市中山西路398号；东面和南面为已建建筑物,交通便利。本工程为框架—剪力墙结构，梁板式筏板基础。地下2层，层高均为4.5 m；地上9层，首层高度为4.8 m，其余层高度为4.2 m；建筑总高度40.2 m(檐口高度)，基底标高为-10.5 m，基坑深度为9.8 m，地下建筑总长度为126.7 m，总宽度为48.1 m，总建筑面积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层直线加速器房间墙梁板均为C35防辐射混凝土(与土壤接触部分为C35P8防辐射混凝土)，墙体厚度分别为1 200 mm，1 500 mm，1 700 mm(局部2 000 mm，2 900 mm)，顶板厚度为1 700 mm，梁尺寸为4 600 mm×2 900 mm，基础筏板顶标高-9.7 m，加速器板顶标高-1.8 m(顶板厚1 700 mm)，板底距筏板顶6.2 m，施工总荷载约50.75 kN/m2，由于直线加速器房间施工总荷载大于15 kN/m2；根据建质[2009]87号文《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》及建质[2009]254号文《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》，直线加速器房间为高大模板支撑系统，属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程；直线加速器房间混凝土构件最小几何尺寸均不小于1 m，属于大体积混凝土，但又兼具抗渗和防辐射的要求,水泥水化过程中将释放大量的水化热，聚集在内部不易散发,内部温度将显著升高,而混凝土表面则散热较快,形成了较大的温度差,当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生裂缝。

3 直线加速器防辐射混凝土施工质量的控制措施

施工中需重点控制模架支撑体系、混凝土的配制、浇筑、施工缝的留设、采取专门的保温、保湿养护措施，确保施工安全，避免混凝土裂缝。

3.1 原材料及配比控制

采用商品混凝土，混凝土浇筑前由项目工程师向预拌混凝土生产厂家提出混凝土供应计划，明确质量要求，混凝土密度不小于2 400 kg/m3。采购混凝土原材料时，不可一味追求价格低廉的材料，要以工程实际需求为依据，选择符合施工要求的材料。水泥应采用42.5级水化热较低的矿渣硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，同时应是同一厂家生产的水泥。夏季高温天气施工时，可采用温度较低的地下水搅拌混凝土，对骨料设简易遮阳篷或进行喷水降温冷却，降低混凝土拌和物的出机温度。混凝土需做施工配合比试验，掺高效减水剂、膨胀剂及粉煤灰等掺合料，优化配合比，为了减少水泥用量，降低水化热，要求混凝土早期强度增长慢，采用60 d或90 d龄期设计强度。

3.2 模板设计

加速器墙体模板加固采用13 mm厚多层板，内龙骨采用38 mm×88 mm木方，中心间距100 mm，外龙骨采用48×2.8双钢管、山型卡、双螺母加固，对拉螺栓采用φ16，墙两侧分别外伸300 mm，对拉螺栓水平间距300 mm，竖向间距300 mm。

加速器1 700 mm厚顶板和4 600 mm×2 900 mm梁底模板采用13 mm厚多层板制作，顶板模板次龙骨采用88 mm×88 mm木方；主龙骨采用88 mm×88 mm木方；板侧模采用对拉螺杆直径16，两侧长度均为1 m，与板内增加的通长钢筋搭接焊，板侧模两侧分别外伸300 mm，竖向间距300 mm，水平间距300 mm。梁底次龙骨沿梁纵向设置，采用88 mm×88 mm木方，主龙骨横向设置，采用88 mm×88 mm木方。

梁侧模板采用13 mm厚多层板，次龙骨沿竖向设置，采用38 mm×88 mm木方，中心间距为100 mm。主龙骨采用φ48×2.8双钢管、山型卡、双螺母加固，水平向设置，间距300 mm；对拉螺杆直径16，梁两侧长度均为1 m，与梁内增加的通长钢筋搭接焊，梁两侧分别外伸300 mm，竖向间距300 mm，水平间距300 mm。

3.3 钢筋质量控制

直线加速器墙体钢筋原设计为四层HRB400E级Ф20@150钢筋网片，四层钢筋均贴墙边布置，现与设计单位协商，除已设计的钢筋外按照墙厚均分别增加两层钢筋网片抗裂，水平及竖向钢筋均为HRB400E级Ф14@150，竖向钢筋锚入基础筏板内，钢筋网与加速器修改图中墙拉筋绑扎牢固。

直线加速器顶板钢筋原设计为两层HRB400E级Ф28@150钢筋网片，顶板上、下表面各一层钢筋，现与设计单位协商，在原设计配筋上按板厚均分增加两层HRB400E级Ф14@150双向钢筋网片抗裂，钢筋网采用马镫架立，钢筋网与加速器墙钢筋绑扎牢固。

3.4 混凝土浇筑控制

混凝土浇筑顺序：施工准备→分层浇筑墙体混凝土→墙体混凝土养护→水平企口缝剔凿清理干净、湿润→浇筑剩余墙体混凝土→浇筑梁底混凝土→浇筑顶板混凝土。

施工前应勤于检查，防止预留管线、埋件的遗漏。混凝土浇筑之前做好隐蔽工程的验收并做好记录。施工时应由直线加速器设备厂商指导，并确认施工精度、误差及其他要求。加快施工中混凝土浇筑时间和速度，在浇筑过程中控制温度。混凝土施工温度最好要在28 ℃以下，如果一天的平均最高温在30 ℃以上时，最好在早上或夜间进行施工，避开高温时段浇筑混凝土；采取降低骨料温度、加冰降低温度等手段控制混凝土入模温度，使其不大于30 ℃。

在大体积混凝土浇筑过程中，应采取措施防止受力钢筋、定位筋、预埋件等移位和变形，并及时清除混凝土表面的泌水。

根据平面位置及混凝土工程量，结合实际情况，墙体一般采用两台汽车泵同时浇筑。两台汽车泵分别布置在加速器两侧，从中间向两端同时浇筑墙体混凝土，根据浇筑速度变换泵管下料点的位置。墙体混凝土每一浇筑层的高度控制在500 mm，并应在下层混凝土初凝之前，将上层混凝土浇筑完毕，要保证整个浇筑段内墙体混凝土的高度基本在一个平面内，加速器墙体和顶板分两次浇筑，先浇筑墙体，水平施工缝留成企口缝。由于墙体浇筑高度较高,须设置溜管。溜管口部距浇筑面不得大于2 m,为了避免出现裂缝，振捣要密实，施工时采取二次振捣法，即在混凝土入模后进行第一次振捣，在混凝土未初凝、上层混凝土浇筑前进行二次振捣。墙体施工缝必须采用企口式。

3.5 养护降温和控制

1)冷却水循环降温管网。直线加速器机房墙身钢筋绑扎完成，模板安装前，在墙身增加的钢筋网片上竖向安装一套冷却水循环降温管网，采用DN32PP-R管热熔连接，水管间距1 000 mm，水管底部距导墙500 mm高，距墙顶部高度500 mm，沿加速器墙体中心线及墙体走向布置到墙体末端后反方向翻回到起始端，与进水方向管交叉布置间距1 000 mm，PP-R管用绑丝可靠固定在钢筋网片上；板下层钢筋网片绑扎完成后，在顶板内水平安装一套冷却水循环管网,采用DN32PP-R管热熔连接，水管间距500Zmm，水管墙外边500 mm，沿加速器板厚度中心线从起始端布置到末端，翻到梁腹部中心从末端布置到起始端，间距500 mm，PP-R管用绑丝可靠固定在钢筋网片上；冷却水循环管网在混凝土养护期结束后可用1∶0.5的高强膨胀水泥砂浆进行压浆填实(见图1)。

2)测温导线安装。测温点的布置：梁、板平面布置在边缘与中间，短向布置3道(梁为4道)，长向布置6道，周边测温孔距墙边100 mm。2 900厚墙体沿高度方向布置3道，沿水平方向布置4道。测温导线及测温探头按照测温平面布置图进行预埋，预埋测温导线用电工胶带与钢筋绑牢，固定牢固(测温探头与钢筋绝热分开)，以免位移或损坏，测温导线引出线集中布置，并分号标记清楚，每组测温线(即不同长度的测温线)在引出线上段用胶带做上标记，加以保护，便于区分深度。引出线位置做标记，便于覆盖保温后查找。混凝土浇筑时不得直接冲击测温探头及引出线，振捣时不得触及测温探头及引出线，测温探头不得受潮(见图2)。

3)保温保湿测温养护。墙体混凝土在浇筑完后不得过早的拆除模板，用模板进行保温不得少于4 d。必要时应及时松动两侧模板，离缝约3 mm～5 mm，在墙顶部加设淋水管，喷淋养护。模板拆除后，应在墙两侧覆挂麻袋或草帘等覆盖物，避免阳光直照墙面(见图3)。地下室外墙应尽早回填土。

通过测温措施确保混凝土浇筑体的里表温差不宜大于25 ℃，降温速率不宜大于2.0 ℃/d；浇筑体表面与大气温差不宜大于20 ℃。专人对混凝土进行测温见图4。

3.6 其他施工措施

与设计单位沟通直线加速器墙、梁、板均采用钢纤维混凝土，钢纤维掺量10 kg/m3。

4 结语

通过采取以上措施，直线加速器防辐射混凝土施工质量良好，获得了质量监督站、建设单位、监理单位的一致好评，对直线加速器超厚顶板混凝土的施工质量表示满意，并给予了很高的评价。高大模板支撑系统安全可靠，操作简便，大体积混凝土施工质量可靠，无裂缝，后期无需安装铅板防护，混凝土综合造价低、安全环保，是一种较好的防辐射材料，节约了施工成本，减少了后期施工的工作量，拆模后即可进行装修及设备安装作业，缩短了装修施工工期。同时带来的隐形经济效益也相当可观，提前投入使用，就能带来巨大的经济收入。

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[4] 迟陪云.大体积混凝土开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

贾红军(1976- )，男，在读工程硕士，高级工程师

1009-6825(2015)31-0190-03

TU712.3

A