大型超厚放射性醫(yī)療設(shè)備室現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

孔令海 張寒松

近年來，伴隨著社會的快速發(fā)展，大型綜合醫(yī)療機(jī)構(gòu)醫(yī)治腫瘤患者的放射性治療室不斷增多，該種混凝土結(jié)構(gòu)不能出現(xiàn)任何裂縫，其外墻、頂板混凝土普遍達(dá)2 m左右，屬大體積混凝土，因而對高大模板的支設(shè)、高性能混凝土澆筑都是一項必須認(rèn)真研究解決的重要技術(shù)難題。詳細(xì)介紹了大型放射性醫(yī)療設(shè)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(dǎo)與借鑒。

大體積混凝土； 結(jié)構(gòu)； 裂縫； 高大模板； 支設(shè)； 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(shù)。

1 工程概況

山東大學(xué)青島藍(lán)谷醫(yī)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(yī)療設(shè)備室工程為框架結(jié)構(gòu)，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(nèi)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(chǔ)筏板鋼筋混凝土施工

基礎(chǔ)筏板按設(shè)計要求施工，基礎(chǔ)筏板混凝土厚400 mm，設(shè)計要求放射性醫(yī)療室結(jié)構(gòu)只允許在基礎(chǔ)底板表面處留設(shè)一次施工縫，筏板的側(cè)模安裝要拼縫嚴(yán)密、支撐牢固可靠。筏板混凝土澆搗順序從一側(cè)向另一側(cè)推進(jìn)，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(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)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(shè)計做法為，在直線加速器的墻身配2層豎向分布鋼筋網(wǎng)，內(nèi)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(wǎng)，內(nèi)外2層均為C25@150 mm雙向布置，多層鋼筋網(wǎng)片之間，按設(shè)計要求設(shè)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(wǎng)，全部鋼筋相交點處要求全數(shù)綁扎牢固，以避免網(wǎng)片傾斜位移。墻板丁字節(jié)點和轉(zhuǎn)角節(jié)點處的水平分布鋼筋按設(shè)計要求的構(gòu)造進(jìn)行連接施工，所有管線預(yù)埋以及洞口預(yù)留應(yīng)準(zhǔn)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(wǎng)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(wǎng)，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(wǎng)片，采用雙層或多層鋼筋網(wǎng)時，應(yīng)逐層進(jìn)行綁扎，在上、下層鋼筋網(wǎng)之間設(shè)置20@900 mm鋼筋馬凳，以保證各層鋼筋位置準(zhǔn)確，使頂板面層鋼筋保護(hù)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(yī)療設(shè)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(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計計算。

確定墻板內(nèi)外龍骨設(shè)置及間距布置、對拉螺栓大小和間距、架體與墻板模板連結(jié)方式，模板支撐體系要符合規(guī)范規(guī)定的構(gòu)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(nèi)容，而后組織專家進(jìn)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(yù)拌與運(yùn)輸

現(xiàn)場澆筑的混凝土采用預(yù)拌商品混凝土，商品混凝土供應(yīng)廠家要選擇不少于3家，確?；炷凉?yīng)及時持續(xù)澆筑的施工要求，商混運(yùn)輸車裝料時，罐體要求高速攪拌2 min，在運(yùn)輸途中低速攪拌，防止混凝土離析，施工現(xiàn)場要準(zhǔn)備一臺臨時發(fā)電機(jī)，防止突發(fā)停電等應(yīng)急保障，確?；炷烈淮涡詽仓晒Α?/p>

2.4.2 現(xiàn)場混凝土泵送和振搗施工

現(xiàn)場需嚴(yán)格控制每輛攪拌車商品混凝土質(zhì)量，每車混凝土均要求現(xiàn)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(xiàn)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(xù)澆筑，不允許留設(shè)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?；炷猎诔跄傲⒓礉矒v，立即澆搗頂板混凝土，澆筑頂板混凝土?xí)r，應(yīng)在2～3 m范圍內(nèi)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(xiàn)收縮裂縫。

2.4.3 大體積混凝土施工工藝

放射性醫(yī)療設(shè)備室混凝土結(jié)構(gòu)按大體積混凝土施工工藝施工，分基礎(chǔ)底板、墻板及頂板2部分施工。第一部分為基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)斷面較厚，加之水泥在水化過程中要發(fā)出大量的熱量，且水泥水化熱聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部不易擴(kuò)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(guān)，并隨著混凝土的齡期按指數(shù)關(guān)系增長，一般在10天左右接近最高絕熱溫升，混凝土內(nèi)部的最高溫度，一般發(fā)生在混凝土澆筑后的3～5天。

由于初期澆筑的混凝土強(qiáng)度和彈性模量都很低，加之混凝土的導(dǎo)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(nèi)部降溫收縮變形的約束力要求愈來愈大，以致產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這種溫度拉應(yīng)力時，便開始出現(xiàn)溫度裂縫。

為防止混凝土產(chǎn)生收縮裂縫，混凝土原材料應(yīng)經(jīng)過提前優(yōu)選材料并試驗，以確定最優(yōu)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(shè)計中充分考慮混凝土的后期強(qiáng)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(xì)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(dá)到降低混凝土水化熱的目的。

（5）在預(yù)拌混凝土?xí)r，摻入一定比例的抗裂纖維，使混凝土得到收縮補(bǔ)償，減少混凝土溫度應(yīng)力。

2.4.5 大體積混凝土溫度應(yīng)力計算及監(jiān)控布置

2.4.5.1 混凝土溫度應(yīng)力計算

在大體積混凝土方案編制階段，首先依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)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(dāng)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(yīng)力σ。

如混凝土的溫度應(yīng)力σ滿足混凝土的抗拉強(qiáng)度，則表示能有效控制裂縫的出現(xiàn)，如超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，則需調(diào)整混凝土的相關(guān)計算數(shù)據(jù)及調(diào)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(qiáng)度或改善約束條件等技術(shù)措施重新計算，使計算的應(yīng)力σ滿足規(guī)范要求。

2.4.5.2 大體積混凝土溫度監(jiān)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(jié)構(gòu)中間部位各布置一個測溫點；外界環(huán)境：在離澆筑混凝土表面以外1～2 m布置環(huán)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(shè)備室外混凝土面預(yù)埋20 mm鍍鋅鋼管埋入至結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(dǎo)線引入室外辦公室進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，待溫度監(jiān)控工作結(jié)束后，鋼管內(nèi)進(jìn)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(xù)時間為10天，同時以混凝土溫度不再顯著變化為準(zhǔn)。

（4）大體積混凝土溫度控制參數(shù)：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(nèi)表溫差達(dá)23 ℃時就發(fā)警報。經(jīng)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(jīng)實際測溫：2.9 m厚頂板混凝土內(nèi)部溫度最高為49.68 ℃，內(nèi)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(nèi)，符合小于25 ℃的要求。

3 質(zhì)量控制

3.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

施工質(zhì)量嚴(yán)格執(zhí)行GB 50204-2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》。

3.2 質(zhì)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(nèi)外龍骨、擱柵、對拉螺栓以及支撐等對模板的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等有顯著影響的構(gòu)件，其尺寸、間距等必須嚴(yán)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(guī)格、數(shù)量、尺寸及預(yù)埋件位置設(shè)置必須符合設(shè)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(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求，配合比必須符合JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。

（2）采用高精度的測溫傳感器，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。

（3）加強(qiáng)混凝土澆水養(yǎng)護(hù)及監(jiān)控，確?；炷翜囟冉档途鶆驘o異常。

4 環(huán)保措施

（1）成立現(xiàn)場文明施工領(lǐng)導(dǎo)小組，對入場的施工材料、機(jī)械設(shè)備、建筑垃圾、生活垃圾、廢水棄渣進(jìn)行有效監(jiān)控和管理。

（2）施工現(xiàn)場出口應(yīng)設(shè)置洗車臺，對工地?fù)P塵采取有效措施，如地面硬化、圍檔、密網(wǎng)覆蓋、封閉、灑水等措施，防止揚(yáng)塵產(chǎn)生。

（3）現(xiàn)場應(yīng)優(yōu)選先進(jìn)的環(huán)保機(jī)械，以降低現(xiàn)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(yīng)提前辦理夜間施工許可證，獲準(zhǔn)后方可施工。

（4）施工中產(chǎn)生的生產(chǎn)及生活廢水不得直接排入城市排水系統(tǒng)，其他固體垃圾的處理應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求進(jìn)行。

5 效益分析

通過對放射性醫(yī)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(zhì)量和安全，經(jīng)分析測算：縮短工期達(dá)20天，施工成本節(jié)約達(dá)30萬元。

（2）通過精密計算以及現(xiàn)場嚴(yán)格把控質(zhì)量，墻板和頂板一次澆筑完成，后期觀察無有害裂縫產(chǎn)生，從結(jié)構(gòu)自身上就防止了射線的泄漏。

（3）由于采用了預(yù)拌商品混凝土，現(xiàn)場粉塵、噪音、污水、廢渣都大大減少，既縮短了工期，又保護(hù)了周邊生態(tài)環(huán)境。

6 結(jié)束語

山東大學(xué)齊魯醫(yī)院藍(lán)谷醫(yī)院工程，在放射性醫(yī)療室大體積施工混凝土過程中，嚴(yán)格落實質(zhì)量管理職責(zé)、管理措施，加強(qiáng)質(zhì)量檢測管理，實現(xiàn)了項目建設(shè)的高質(zhì)量、平穩(wěn)安全施工目標(biāo)，未出現(xiàn)任何裂縫，質(zhì)量優(yōu)良、施工安全，獲得了業(yè)主及監(jiān)理的一致好評，從而為企業(yè)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

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