大型超厚放射性医疗设备室现浇钢筋混凝土结构施工技术

2023-06-29孔令海张寒松

四川建筑 2023年2期

孔令海张寒松

近年来，伴随着社会的快速发展，大型综合医疗机构医治肿瘤患者的放射性治疗室不断增多，该种混凝土结构不能出现任何裂缝，其外墙、顶板混凝土普遍达2 m左右，属大体积混凝土，因而对高大模板的支设、高性能混凝土浇筑都是一项必须认真研究解决的重要技术难题。详细介绍了大型放射性医疗设备室墙体及顶板大体积混凝土施工过程，为今后类似工程的施工提供了有益的指导与借鉴。

大体积混凝土；结构；裂缝；高大模板；支设；浇筑

TU755 B

［定稿日期］2022-03-23

［作者简介］孔令海（1964—），男，本科，高级工程师，研究方向为施工技术。

1 工程概况

山东大学青岛蓝谷医院，总建筑面积100 533 m2，其中地上建筑面积74 022.4 m2，地下26 510.6 m2。放射性医疗设备室工程为框架结构，建筑面积211 m2，底板厚400 mm，顶板厚2 900 mm，墙体厚1 700 mm，墙高4 300 mm，混凝土为C40混凝土，内掺聚丙烯混凝土抗裂纤维，混凝土总量超700m3。

2 工艺流程和操作要点

施工工艺流程见图1。

2.1 基础筏板钢筋混凝土施工

基础筏板按设计要求施工，基础筏板混凝土厚400 mm，设计要求放射性医疗室结构只允许在基础底板表面处留设一次施工缝，筏板的侧模安装要拼缝严密、支撑牢固可靠。筏板混凝土浇捣顺序从一侧向另一侧推进，筏板混凝土初凝后采用塑料薄膜与一次性地毯覆盖保湿保温养护，养护时间不少于28天。

2.2 钢筋绑扎

2.2.1 墙板钢筋绑扎

本工程钢筋设计做法为，在直线加速器的墙身配2层竖向分布钢筋网，内外两层垂直钢筋为C25 @150 mm布置，水平分布筋均为B25 @150 mm布置；TOMO刀墙身配2层分布钢筋网，内外2层均为C25@150 mm双向布置，多层钢筋网片之间，按设计要求设置拉钩，间距为14@500 mm，梅花形布置，以利控制墙身钢筋间距，附加筋长度分别同墙厚和板厚，双向主筋的钢筋网，全部钢筋相交点处要求全数绑扎牢固，以避免网片倾斜位移。墙板丁字节点和转角节点处的水平分布钢筋按设计要求的构造进行连接施工，所有管线预埋以及洞口预留应准确无误。

2.2.2 顶板（底板）钢筋绑扎

直线加速器板厚1 700 m处的板，上下各配HRB400钢筋25@150 mm双层双向钢筋网片，板厚2 900 mm處的板，上下各配HRB400钢筋28@90 mm双层双向分布钢筋网，TOMO刀板厚1 500 mm处的板，上、下各配HRB400钢筋25@150 mm双层双向钢筋网片，采用双层或多层钢筋网时，应逐层进行绑扎，在上、下层钢筋网之间设置20@900 mm钢筋马凳，以保证各层钢筋位置准确，使顶板面层钢筋保护层厚度得到有效控制。

2.3 墙板与顶板模板施工方案

由于放射性医疗设备室的顶板施工面荷载大于90 kN/m2，需编制危险性较大的高大模板专项施工方案，该方案模板支撑体系按JGJ 162-2014《建筑施工模板安全技术规范》的有关规定进行设计计算。

确定墙板内外龙骨设置及间距布置、对拉螺栓大小和间距、架体与墙板模板连结方式，模板支撑体系要符合规范规定的构造要求，并确定顶板支撑立杆纵向、横向间距、立杆步距、立杆的顶部支顶方式、钢管檩条间距、搁栅间距、所用材料等内容，而后组织专家进行专项论证（图2）。

2.4 墙板与顶板混凝土施工

2.4.1 混凝土的预拌与运输

现场浇筑的混凝土采用预拌商品混凝土，商品混凝土供应厂家要选择不少于3家，确保混凝土供应及时持续浇筑的施工要求，商混运输车装料时，罐体要求高速搅拌2 min，在运输途中低速搅拌，防止混凝土离析，施工现场要准备一台临时发电机，防止突发停电等应急保障，确保混凝土一次性浇筑成功。

2.4.2 现场混凝土泵送和振捣施工

现场需严格控制每辆搅拌车商品混凝土质量，每车混凝土均要求现场实测混凝土坍落度，合格方能入泵，否则予以退货返厂处理，混凝土采用1台汽车泵直接输送入模。

（1）墙体混凝土施工：施工顺序采用交圈分层施工，每层浇筑厚度不超过500 mm，上下层浇筑间歇时间，不得超过45 min，避免出现施工冷缝。

（2）顶板混凝土施工顺序采用全面分层、从下往上连续浇筑，不允许留设施工缝，2 900 mm厚板分6层浇筑，每层不大于500 mm厚，以利混凝土水化热释放，墙板混凝土浇捣完后，停歇浇捣1 h，使墙板混凝土得到初步沉实，确保混凝土在初凝前立即浇捣，立即浇捣顶板混凝土，浇筑顶板混凝土时，应在2～3 m范围内水平均匀移动布料。

（3）在底板及顶板混凝土浇筑时，先用插入式混凝土振动器振捣基本密实，而后用平板振动器振捣密实，再用铁辊子碾压表面平整，最后用木抹子抹平搓毛不少于2遍，防止表面出现收缩裂缝。

2.4.3 大体积混凝土施工工艺

放射性医疗设备室混凝土结构按大体积混凝土施工工艺施工，分基础底板、墙板及顶板2部分施工。第一部分为基础底板施工，第二部分为墙板和顶板施工，墙板混凝土先行浇筑至顶板板底下200 mm处，然后混凝土施工停歇约1 h，待混凝土初步沉降后浇筑顶板混凝土。

2.4.4 大体积混凝土施工防裂措施

由于大体积混凝土结构断面较厚，加之水泥在水化过程中要发出大量的热量，且水泥水化热聚集在结构物内部不易扩散，大量实验表明，水泥水化热是引起绝热温升的主要因素，它与混凝土单位体积中使用的水泥用量和水泥品种有关，并随着混凝土的龄期按指数关系增长，一般在10天左右接近最高绝热温升，混凝土内部的最高温度，一般发生在混凝土浇筑后的3～5天。

由于初期浇筑的混凝土强度和弹性模量都很低，加之混凝土的导热性能较差，因而对水化热引起的急剧温升变形约束力不大，随着混凝土龄期的增长，弹性模量的提高，对混凝土内部降温收缩变形的约束力要求愈来愈大，以致产生很大的温度应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种温度拉应力时，便开始出现温度裂缝。

为防止混凝土产生收缩裂缝，混凝土原材料应经过提前优选材料并试验，以确定最优混凝土配合比。采取的主要抗裂措施有：

（1）采用低水化熱品种水泥配制混凝土。

（2）配合比设计中充分考虑混凝土的后期强度，减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，尽量选用级配良好的粗细骨料。

（4）掺加Ⅰ级粉煤灰、缓凝剂、减水剂，改善混凝土的和易性，以达到降低混凝土水化热的目的。

（5）在预拌混凝土时，掺入一定比例的抗裂纤维，使混凝土得到收缩补偿，减少混凝土温度应力。

2.4.5 大体积混凝土温度应力计算及监控布置

2.4.5.1 混凝土温度应力计算

在大体积混凝土方案编制阶段，首先依据相关数据计算出混凝土水泥水化热绝热温升值T（t）、各龄期收缩变形值εy（t）、收缩当量温差Ty（t）和弹性模量E（t），然后通过计算出最大温度收缩应力σ。

如混凝土的温度应力σ满足混凝土的抗拉强度，则表示能有效控制裂缝的出现，如超过混凝土的抗拉强度，则需调整混凝土的相关计算数据及调整施工工艺措施，如采取降低水化热温升值、浇筑温度、改善混凝土性能等措施，提高抗拉强度或改善约束条件等技术措施重新计算，使计算的应力σ满足规范要求。

2.4.5.2 大体积混凝土温度监控

（1）测温点平面布置：在2 900 mm厚混凝土顶板中心及四角布置5个位置，每个位置分别在距混凝土上、下表面200 mm及结构中间部位各布置一个测温点；外界环境：在离浇筑混凝土表面以外1～2 m布置环境温度测点。

（2）测温线布置：在浇筑混凝土前，按照测温点平面布置图要求，从设备室外混凝土面预埋20 mm镀锌钢管埋入至结构中，要求高于浇筑面500 mm，将20 mm镀锌钢管与大体积混凝土结构钢筋焊接固定防止移位，管底固定一块50 mm（长）×50 mm（宽）×5 mm（厚）的铅板，防止射线透过，测温时将传感器测温线穿入管中，将导线引入室外办公室进行远程监控，待温度监控工作结束后，钢管内进行压力注浆。

（3）测温制度：在混凝土升温保持阶段，每4 h测温一次，在温度下降阶段，每8 h测温一次，测温持续时间为10天，同时以混凝土温度不再显著变化为准。

（4）大体积混凝土温度控制参数：混凝土各层温度之差不得超过25 ℃，混凝土温度骤降不得超过10 ℃，内表温差达23 ℃时就发警报。经计算：本项目2.9 m厚顶板的绝热温升值T（t）=49.37℃，Tmax=50.21℃。

经实际测温：2.9 m厚顶板混凝土内部温度最高为49.68 ℃，内部温度和顶板混凝土表面温差均小于23.5 ℃，外界和顶板混凝土表面的温差始终小于20 ℃以内，符合小于25 ℃的要求。

3 质量控制

3.1 质量标准

施工质量严格执行GB 50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》。

3.2 质量保证措施

3.2.1 模板工程

模板安装方案要编制专项施工方案，尤其对内外龙骨、搁栅、对拉螺栓以及支撑等对模板的强度、刚度、稳定性等有显著影响的构件，其尺寸、间距等必须严格控制，并由施工总承包单位组织专家论证，通过后方可实施。

3.2.2 钢筋工程

钢筋绑扎时，受力钢筋的品种、规格、数量、尺寸及预埋件位置设置必须符合设计要求，并作好隐蔽验收记录。

3.2.3 混凝土工程