医用直线加速器超厚墙、顶板施工质量控制措施

1 工程概况

北京燕化医院肿瘤中心用房为框架剪力墙结构，2层建筑，首层主要为患者治疗区、诊室、直线加速器、模拟机CT及控制室，2层为医生办公区及辅助区，基础类型为筏形基础；其中，直线加速器为剪力墙结构，墙体厚度1500mm、1800mm、3200mm、2500mm、1200mm不等，直线加速器顶板厚度为1800mm、3200mm，直线加速器位置及尺寸如图1所示。

图1 机房平面位置示意

该混凝土体积大厚度大，其模板穿墙螺栓不仅考虑强度，还需考虑刚度，墙体模板加固问题是一技术难题；直线加速器机房既有大体积混凝土的性质，又具有竖向连续墙板式结构的约束条件，混凝土施工时防产生裂缝达到防止辐射是另一技术难点；直线加速器楼板的模板支架承受面荷载达100.56kN/m ² ，大于15kN/m ² ，且梁集中线荷载达75.624kN/m，大于20kN/m，远超过《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》中要求组织专家论证的模板施工荷载，因此需进行专家论证，由于模板施工荷载对安全要求高，超重模架支撑体系牢固与否直接决定工程的成败，模架支撑体系设计也是一项技术难题。

直线加速器内大型预留套管及孔洞（新风机管道预留洞宽600mm，长3m，厚200mm）穿辐射防护墙及顶板需斜45°放置，常规多层板预制模具浇筑后取模困难，同时预留管道的角度控制措施可行性，直接影响机房的辐射防护效果，预留洞设置是又一技术难题。直线加速器顶板布置如图2所示。

（a）

（b）

图2 直线加速器顶板布置示意

（a）平面；（b）剖面

2 超厚剪力墙模板及支撑体系控制

直线加速器超厚墙体模板设计。超厚墙体模板加固，主要考虑厚墙新浇筑混凝土的侧压力作用，并根据混凝土浇筑高度和浇筑速度，采取保证墙体竖向模板抗侧移、抗浮和抗倾覆措施。

2.1 导墙处预留拉结点

导墙内预留对拉螺栓作为墙体模板下跨连接点，加强上部墙体模板稳定性。超厚剪力墙浇筑前，先浇筑筏板及导墙，导墙高度为筏板上面和腋角以上不小于300mm，并考虑筏板及导墙高度为模板模数的整数倍，以减少模板裁割量。

施工过程中采用吊模方式对剪力墙导墙支设，施工缝以下剪力墙导墙与筏板一同浇筑，模板采用15mm厚覆膜多层板，次楞采用50mm×100mm方木，间距120mm竖向设置，主楞采用双钢管横向间距450mm设置，筏板与剪力墙的纵横向均设置通长对拉螺栓直径20mm，间距450mm×450mm，第一道对拉螺栓距垫层顶150mm，最上一道对拉螺栓距施工缝以下10cm处，作为上部剪力墙模板安装时的下跨连接点，加强上部剪力墙模板的稳定性。剪力墙导墙与筏板模板支设如图3所示。

图3 剪力墙导墙与筏板模板支设示意

2.2 施工缝处清理到位

将剪力墙导墙处施工缝的混凝土软弱层剔掉露石子，并用清水冲洗干净并保持湿润状态但不积水，并在施工缝两侧距施工缝100mm处，弹好标高控制线，便于调整控制模板高度。

2.3 墙体模板支撑体系可靠

2.3.1 模板安装到位

剪力墙模板安装时，应先安装一侧模板，而后依次由下往上穿入螺栓，再安装另一侧模板，模板间的拼缝采用50mm×100mm的方木平放连接固定，初步调整两侧模板的位置与垂直度。

依次安装次楞、主楞、紧固穿墙螺栓的螺母，与此同时调整斜撑角度，待其合格后固定斜撑，紧固全部穿墙螺栓的螺母。

导墙施工缝以上剪力墙面板采用15mm厚覆膜多层板，次楞采用单钢管，竖向放置，间距150mm一道，主楞采用双钢管，水平放置，间距450mm一道，对拉螺栓采用通长全丝M20（不允许拆除），遇到剪力墙转角位置（俗称墙体堵头），墙体内部可采用直径20mm螺纹钢筋代替部分对拉螺栓，但外侧两头与钢筋单面搭接焊接全丝对拉螺栓，保证对拉螺栓纵横向间距均为450mm×450mm。

第一道对拉螺栓距墙底距离150mm，对拉螺栓两端加设塑料堵头，对拉螺栓长度为剪力墙厚度（转角位置为剪力墙长度）+600mm，并在堵头根部焊接 6mm短钢筋头来限位控制模板截面尺寸。

由于剪力墙浇筑过程中，底部侧压力较大，为保证模板稳固性，剪力墙从下至上安装对拉螺栓时，底部5排对拉螺栓均采用双螺母进行紧固，M20对拉螺栓外露300mm，其余对拉螺栓采用单螺母进 行紧固。

2.3.2 垂直度控制准确

模板安装中采用吊线坠法控制模板的垂直度。首先安装两端模板各1块，分别找整、找垂直，而后上口挂线、底部与模板位置线，找整后依次安装模板。主次楞安装完毕后再次检验模板的垂直度，同时进行调整。

2.3.3 模板验收规范

模板安装完毕后，全面检查螺栓、斜撑是否紧固、稳定，模板拼缝及下口是否严密，剪力墙上口拉通线检查是否顺直，自检合格后，报监理单位验收。

3 超重顶板模架体系控制

3.1 施工工序

直线加速器总体施工工序：先施工剪力墙，再浇筑1.8m厚的直线加速器顶板，最后浇筑1.4m厚直线加速器顶板，即直线加速器施工缝留设2道，标高4.000m处剪力墙顶留设1道，标高5.800m处留 设1道。

其中直线加速器顶板模架搭设时，需待剪力墙模板拆除完毕后进行模架搭设，以便架体顶墙保证整体稳固性。

3.2 超重模架支撑体系设计合理

直线加速器模板支撑采用碗扣钢管满堂脚手架，按立杆纵距0.3m，立杆横距0.6m，立杆步距1.2m搭设，立杆承重连接方式为可调托座，扫地杆距地350mm，立杆底部满垫多层板。

模板采用15mm厚多层板，主龙骨采用2根合并的方钢管，方管规格为40mm×40mm×2mm（壁厚），最大悬挑长度0.15m（超过0.15m的，需额外增加立杆，以保证悬挑长度在0.15m以内），次龙骨采用单钢管，主龙骨间距为0.6m，次龙骨间距0.15m。

立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度不超过0.65m，为0.44m，可调托撑外露长度0.19m且伸入立杆内不小于0.15m，可调托撑钢板厚度不得小于5mm；在扫地杆层、顶层水平杆位置及中部2.25m处设置水平剪刀撑。

因直线加速器模架搭设位于剪力墙内部搭设，立杆间距紧密，竖向剪刀撑搭设困难，故本模架不进行竖向剪刀撑搭设，仅进行水平剪刀撑搭设。

同时，为保证架体整体稳定性，模架水平杆采用油托顶管方式与剪力墙进行支顶。模架体系如图4 所示。

图4 模架体系剖面示意

3.3 超厚顶板侧模体系牢固

直线加速器顶板模板侧模，采用15mm厚覆膜多层板，次楞采用单钢管，间距150mm竖向设置，主楞采用双钢管横向设置，间距450mm，顶板纵横向均设置对拉螺栓直径20mm，间距450mm× 450mm，全丝杆对拉螺栓通长设置，第一道对拉螺栓距墙体施工缝150mm，顶端最后一道对拉螺栓距离顶板顶标高控制在150mm。

3.4 混凝土浇筑顺利合理

（1）顶板浇筑要均匀布料，不得集中倾倒冲击模板，通过考虑混凝土浇筑量、供应速度、构件尺寸、分层厚度、初凝时间等因素，事先绘制浇筑顺序图，预防出现冷缝。

（2）混凝土浇筑时泵车采用一个汽车泵，混凝土入模温度控制在30℃以下；直线加速器剪力墙混凝土浇筑分为2段浇筑，从西南角开始依次推进浇筑，第1段分层浇筑完毕后再对第2段浇筑，然后回到起始位置，重复以上浇筑顺序；在下层混凝土初凝前浇筑上层混凝土，防止施工冷缝出现。如图5所示。

图5 直线加速器浇筑顺序示意

（3）3.2m厚顶板按1.8m、1.4m分别浇筑，首先浇筑1.8m厚顶板，由中间向四周进行环绕浇筑；浇筑1.4m厚顶板。

由于本工程浇筑大体积混凝土，需进行二次振捣，二次振捣在混凝土浇筑后45min进行。同时为保证1.8m与1.4m顶板施工缝衔接牢固，在1.8m顶板浇筑完成后，终凝前进行拉毛处理。

4 预留套管、洞口倾斜角度控制

由于空气在强电离辐射的照射下，会产生少量对人体有害的臭氧和氮氧化物，设计通排风时，考虑臭氧等影响，通风管道设计成斜45°穿直线加速器机房防护墙，避开加速射束的方向和辐射发射率峰值方向，控制通风与空调系统的预留洞口、管道角度，以防直线加速器工作射线泄漏。

而预留洞口、管道尺寸大、重量沉，在超厚墙体及顶板中能否固定牢固且在混凝土终凝后模具是否易取出，是施工中需解决的关键。加速器机房预留洞口布置如图6所示。

图6 直线加速器机房预留洞口布置示意

4.1 钢套管加筋固定

（1）直线加速器机房超厚墙板内预留钢套管固定采用螺纹25mm钢筋将钢套管焊接在墙体及顶板的3层钢筋网片上。

套管位置应在超厚墙体绑扎钢筋前进行定位，并在绑扎墙体钢筋时应调整钢筋间距让开套管位置，当钢筋间距超过图纸要求1/3时做加筋处理，同时应充分考虑预防套管长度过长时，从下向上斜穿墙体及顶板，场地狭小、墙体狭窄等空间布局对套管安装的不利影响。

（2）套管对准水平及竖向斜45°的定位位置后，在套管4个方向焊接斜撑保证套管倾斜角度，最后将套管下端与顶板下铁点焊。

绑扎顶板上铁时，遇钢筋与套管打架时，可将钢筋间距适当调整，当钢筋间距超过图纸要求1/3时做加筋处理，绑扎完上铁后检查套管倾斜角度及位置，无误后将套管与上铁焊接固定。

4.2?预留洞角钢固定

对于直线加速器机房内预留倾斜45°角的矩形洞口的模板，采用 L 50×5角钢焊接成简易钢架固定内部的木芯模。

每个预留洞口的附加钢筋采用螺纹20mm的钢筋间距500mm一道在角钢支架上进行焊接闭合。

预留洞口芯模采用多层板制作封闭木盒子，芯模内部各边采用5mm×10mm方木制作芯模龙骨。预留洞芯模角钢骨架如图7所示。

图7 预留洞芯模角钢骨架示意

5 结论

医用直线加速器机房的墙体及顶板厚度大，大体积混凝土裂缝控制要求严格、模板支架安全系数要求高、预留管洞角度要求精确，为保证施工质量，必须采取严格的技术措施。

（1）医用直线加速器剪力墙施工时，需充分考虑对拉螺栓的刚度对剪力墙加固的作用；直线加速器超厚顶板施工时，需充分利用剪力墙对模架体系的顶固作用，增强模架整体稳定性。

（2）直线加速器机房内预埋的各种套管、预留洞口施工时，分层固定预埋套管及预留洞口，形成空间不变体，保证倾斜角度精确。