醫(yī)院地下室有限空間內(nèi)加建直線加速器機(jī)房施工技術(shù)

馮啟浩

（廣東省第一建筑工程有限公司 廣州 510010）

1 項(xiàng)目概況

為提升城市醫(yī)院醫(yī)療水平，滿足癌癥患者的癌癥腫瘤放射治療需求，建設(shè)直線加速器機(jī)房便成了首要問題。新開發(fā)用地建設(shè)直線加速器機(jī)房不僅費(fèi)用高、耗時(shí)長，而且市區(qū)內(nèi)的醫(yī)院園區(qū)內(nèi)基本上已無法提供新用地。而在醫(yī)院原有建筑內(nèi)加建直線加速器機(jī)房便是一種很好的途徑［1］。

某醫(yī)院項(xiàng)目原有建筑內(nèi)加建直線加速器機(jī)房的施工中采用BIM 技術(shù)對(duì)鋼筋結(jié)果進(jìn)行指導(dǎo)施工，利用具有良好防輻射性能的鉛板和重晶石混凝土材料進(jìn)行施工等，通過一系列的施工技術(shù)創(chuàng)新，有效地解決了醫(yī)院原建筑有限空間內(nèi)加建直線加速器機(jī)房施工過程中所遇到的空間限制問題。對(duì)以后醫(yī)院在原建筑有限空間內(nèi)加建直線加速器機(jī)房有著非常重要的參考價(jià)值。

2 技術(shù)難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

該技術(shù)為軟件和硬件相結(jié)合的新型施工技術(shù)，其先進(jìn)性如下：

⑴本技術(shù)在樓板拆除時(shí)保留一層原鋼筋網(wǎng)，既可在施工時(shí)作為水平防護(hù)確保安全，又可抵抗大體積混凝土溫度應(yīng)力，增強(qiáng)抗裂性能；另外保留原有梁構(gòu)件并在其底部設(shè)置一道5 mm 厚鋼板帶，既減少拆除工程量，保持了原建筑框架結(jié)構(gòu)的完整性，確保了原建筑結(jié)構(gòu)的安全使用性能，又增強(qiáng)了原結(jié)構(gòu)梁與新澆筑重晶石混凝土板交界位的防輻射功能［2］。

⑵本技術(shù)加建的直線加速器機(jī)房頂板采用重度較大的重晶石混凝土材料，該材料配合比經(jīng)多次試配后，確定為水泥∶重晶砂∶重晶石∶水∶外加劑∶混合材料=1∶3.52∶7.04∶0.56∶0.044：0.74（即每m3材料用量為水泥270 kg、重晶砂950 kg、重晶石1 900 kg、水150 kg、混合材料：粉煤灰80 kg/礦粉120 kg、外加劑11.75 kg），確?；炷恋闹囟群蛷?qiáng)度滿足輻射防護(hù)要求；另外主射區(qū)區(qū)域板面鋪設(shè)一定厚度的鉛板，增加防輻射功能，可以減少機(jī)房頂板的板厚要求，有效解決了機(jī)房頂板受原有層高限制的問題，滿足使用功能［3］。

⑶本技術(shù)在原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件中按設(shè)計(jì)的對(duì)拉螺桿間距植入鋼筋頭，加建墻體的水平鋼筋一端與鋼筋頭焊接，另外一端與對(duì)拉螺桿焊接，兩者形成對(duì)拉，有效解決了加建機(jī)房圍護(hù)墻支模受原結(jié)構(gòu)空間限制的問題；另外采用18 mm 厚木模板+10 mm 麻袋+玻纖網(wǎng)形成復(fù)合保溫模板，通過玻纖網(wǎng)層的隔離作用，混凝土面與麻袋層剝離形成粗糙面，有利于避免表面細(xì)微裂縫的形成并增強(qiáng)混凝土表面的抗裂性能［4］。

3 操作要點(diǎn)

本技術(shù)鑿除原地下室-2F 頂板（保留結(jié)構(gòu)梁），利用原結(jié)構(gòu)植筋、焊接固定對(duì)拉螺桿，采用18 mm 厚木模板+10 mm 麻袋+玻纖網(wǎng)形成復(fù)合保溫模板支模，經(jīng)過多次試配確定重晶石混凝土配合比，澆筑重晶石鋼筋混凝土板及圍護(hù)墻，頂板面主射區(qū)范圍內(nèi)鋪設(shè)180 mm 厚鉛板、頂部主射墻范圍上覆150 mm 厚鋼筋混凝土蓋板保護(hù)，通過一系列的施工工藝有效地解決加建機(jī)房受原結(jié)構(gòu)空間限制的問題［5］。

3.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備?施工測量定位放線?錨桿靜壓力樁施工?頂板原結(jié)構(gòu)梁加固及樓板拆除?鋼筋工程施工?模板工程施工?混凝土工程施工及養(yǎng)護(hù)?鉛板防輻射層鋪設(shè)施工?檢測檢驗(yàn)?驗(yàn)收

3.2 錨桿靜壓樁施工

該技術(shù)是錨桿技術(shù)和靜壓樁技術(shù)相結(jié)合形成的一種樁基礎(chǔ)施工工藝，通過在原有地下室底板或基礎(chǔ)上埋設(shè)錨桿固定壓樁反力架，以建筑物所能發(fā)揮的自重荷載作為壓樁反力，用千斤頂將樁段從基礎(chǔ)中預(yù)留或開鑿的壓樁孔內(nèi)逐段壓入土體中，然后將樁與基礎(chǔ)連接在一起，從而起到提高地基承載力的效果［6］，封樁墩效果如圖1所示。

圖1 封樁墩完成Fig.1 Seal Piles to Complete

3.3 樓板拆除

在直線加速器機(jī)房主體結(jié)構(gòu)施工前，為盡可能較少對(duì)原結(jié)構(gòu)的破壞，可在保留直加加建區(qū)域原有-1F結(jié)構(gòu)梁的情況下僅對(duì)結(jié)構(gòu)板進(jìn)行拆除，而為便于鋼筋施工，可對(duì)保留的原有結(jié)構(gòu)梁面的鋼筋保護(hù)層進(jìn)行鑿除。樓板拆除前，需對(duì)原有結(jié)構(gòu)梁采用滿堂鋼管腳手架進(jìn)行臨時(shí)加固處理。拆除前，必須依據(jù)拆除工程安全施工組織設(shè)計(jì)或安全專項(xiàng)施工方案，在拆除施工現(xiàn)場劃定危險(xiǎn)區(qū)域，并設(shè)置警戒線和相關(guān)的安全標(biāo)志，應(yīng)派專人監(jiān)管，-1F 在拆除前采用鋼管骨架+1 800 mm 高安全網(wǎng)進(jìn)行圍蔽，以確保-2F 周邊工人出入安全及一定程度上降低粉塵的擴(kuò)散［7］。

樓板拆除時(shí)，由于需保留原有梁構(gòu)件，為避免誤拆，在-1F樓板面根據(jù)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行輔助定位，根據(jù)原有結(jié)構(gòu)圖、直線加速器結(jié)構(gòu)平面圖以及建筑拆除平面圖，在需拆除的各板跨縱、橫梁交叉的4個(gè)轉(zhuǎn)角部位距離縱、橫梁邊200 mm 位置采用機(jī)械鉆孔設(shè)備進(jìn)行開樓板洞，洞直徑為108 mm，并在-1F 地面上根據(jù)定位孔進(jìn)行拉線標(biāo)識(shí)，再進(jìn)行樓板拆除，拆除完成后，還需對(duì)新舊混凝土接觸面進(jìn)行鑿毛處理［8］，鑿毛效果如圖2所示。

圖2 新舊混凝土交界處原結(jié)構(gòu)面鑿毛效果Fig.2 The Effect of the Original Structure at the Junction of Old and New Concrete

3.4 頂板原結(jié)構(gòu)梁加固

為加強(qiáng)原結(jié)構(gòu)梁與新澆筑的重晶石混凝土板交界位防輻射措施及對(duì)原有結(jié)構(gòu)梁進(jìn)行加固考慮，在保留的原結(jié)構(gòu)梁底設(shè)置一道5 mm后鋼板帶。

3.5 鋼筋工程施工

圍護(hù)墻縱向受力鋼筋、溫度鋼筋縱向鋼筋可采用植筋的方式與原有地下室結(jié)構(gòu)底板進(jìn)行連接，植筋時(shí)，對(duì)受力鋼筋底部植入段應(yīng)考慮同一截面接頭連接率≤50%進(jìn)行錯(cuò)開處理，圍護(hù)墻、頂板縱橫受力鋼筋均采用直螺紋套筒連接，溫度鋼筋可采用搭接連接。

為考慮及加強(qiáng)頂板混凝土澆筑后表面的抗裂性能，可考慮樓板拆除時(shí)保留原有樓板一層鋼筋網(wǎng)，如圖3所示，即可在施工時(shí)作為水平防護(hù)確保安全，又可在大體積混凝土施工后增強(qiáng)混凝土抵抗溫度應(yīng)力的性能。

圖3 保留原有樓板一層鋼筋網(wǎng)Fig.3 Preserves the Original Floor of a Reinforced Mesh

采用BIM 技術(shù)進(jìn)行輔助施工，使得鋼筋施工達(dá)到可視化效果，如圖4所示，準(zhǔn)確地模擬出機(jī)房結(jié)構(gòu)與原建筑結(jié)構(gòu)梁重疊處的鋼筋布置情況，可使鋼筋開料加工一次成型，現(xiàn)場直接安裝成型［9］。

圖4 BIM技術(shù)輔助鋼筋施工Fig.4 BIM Technology Assists in Rebar Construction

3.6 模板工程施工

模板采用木模板，模板面板采用18 mm 厚模板+10 mm 麻袋+玻纖網(wǎng)形成復(fù)合保溫模板，組成如圖5所示，麻袋鋪平后分層疊加后采用U 型釘釘牢，玻纖網(wǎng)隨之鋪設(shè)在釘牢的麻袋面上，亦采用U 型釘釘牢固定，麻袋及玻纖網(wǎng)一側(cè)與后續(xù)澆筑的混凝土直接接觸，拆模后，玻纖網(wǎng)將附著于混凝土表面，由于有玻纖網(wǎng)層的隔離作用，麻袋層與混凝土面也隨之能輕易剝離，與使混凝土表面拆模后形成粗糙面，有利于避免表面細(xì)微裂縫的形成及增強(qiáng)混凝土表面的抗裂性能。模板支撐體系次龍骨可采用50 mm×100 mm木方根據(jù)計(jì)算間距進(jìn)行排放，一般可按間距150～200 mm 進(jìn)行布置，外龍骨采用φ48×3.0 雙鋼管，對(duì)拉螺桿布置間距根據(jù)計(jì)算設(shè)置，一般可按500 mm×500 mm 設(shè)置，圍護(hù)墻底部3 排對(duì)拉螺桿鎖扣可采用雙蝴蝶扣設(shè)置，防止爆模。

圖5 復(fù)合保溫模板Fig.5 Composite Insulation Template

3.7 混凝土澆筑

該項(xiàng)目混凝土厚度大，須嚴(yán)格控制混凝土的內(nèi)外溫差、表面與大氣溫差及延緩降溫速度來保證大體積混凝土的質(zhì)量。因此，在混凝土澆筑后，對(duì)圍護(hù)墻側(cè)壁，采用18 mm 厚模板+10 mm 麻袋+玻纖網(wǎng)形成復(fù)合保溫模板進(jìn)行帶模養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)過程中僅需保持模板內(nèi)側(cè)麻袋層濕潤即可，帶模養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于14 d。頂板底模亦采用18 mm 厚模板+10 mm 麻袋+玻纖網(wǎng)形成復(fù)合保溫模板，僅需在混凝土澆筑前對(duì)麻袋進(jìn)行澆至濕透即可，使其帶模養(yǎng)護(hù)不小于14 d 即可，養(yǎng)護(hù)過程中無需采取其他特殊養(yǎng)護(hù)處理，而頂板頂面則采取在混凝土表面覆蓋約2 cm厚麻袋進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，如圖6所示，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于14 d，保持混凝土內(nèi)外溫差小于25 ℃。

圖6 頂板面麻袋覆蓋施工中Fig.6 Top Plate Surface Sack Covers the Construction

在混凝土養(yǎng)護(hù)期間采用測溫技術(shù)，全面了解混凝土在強(qiáng)度發(fā)展過程中內(nèi)部的溫度分布情況，并根據(jù)溫度梯度的變化情況，可定性、定量的指導(dǎo)施工，控制混凝土的內(nèi)外溫差、降溫速率，防止裂縫出現(xiàn)。

測溫時(shí)間從混凝土澆筑完6 h 開始，7 d 內(nèi)每2 h測一次，7 d 后每4 h 測溫一次，測至溫度穩(wěn)定為止，現(xiàn)場指定責(zé)任心強(qiáng)的人晝夜測溫，內(nèi)外溫差控制在25 ℃以內(nèi)，并及時(shí)做好原始記錄。大氣溫度記錄每天由測溫人員每隔6 h測量一次［10］。

3.8 鉛板防輻射層鋪設(shè)施工

由于加建機(jī)房凈高往往會(huì)受到原有地下室層高的限制，綜合考慮機(jī)房內(nèi)凈高尺寸滿足使用要求、滿足主射區(qū)防輻射要求，為使頂板主射區(qū)區(qū)域混凝土不至于過厚而影響機(jī)房使用功能要求，在頂板面主射區(qū)范圍內(nèi)采用密度較大的鉛板材料進(jìn)行鋪設(shè)。

由于鉛金屬質(zhì)地偏軟，且受到地下室加建施工場地的限制，為便于材料運(yùn)輸及施工，可采用4 000 mm（同主射區(qū)寬）×1 000 mm×3 mm 的鉛板卷成卷狀運(yùn)至現(xiàn)場后進(jìn)行人工分層推鋪，直至達(dá)到設(shè)計(jì)厚度位置，上下層鉛板拼縫應(yīng)相互錯(cuò)開，鋪設(shè)時(shí)，同一層中各鉛板間可采用對(duì)接拼接或搭接的方式，完成效果如圖7所示。

圖7 鉛板完成效果Fig.7 Effect of Lead Plate Completes

按設(shè)計(jì)要求完成鋪設(shè)厚度后，采用擠塑聚苯板對(duì)鉛板面進(jìn)行保護(hù)后，再進(jìn)行面層混凝土保護(hù)蓋板的施工，如圖8所示。

圖8 擠塑聚苯板保護(hù)層鋪設(shè)Fig.8 Extruded Polyphenyl Plate Protection Layer Laid

4 實(shí)施效果

⑴按相關(guān)要求，機(jī)房的檢測檢驗(yàn)除了一般的結(jié)構(gòu)檢測項(xiàng)目外，還進(jìn)行了工作場所防護(hù)檢測、風(fēng)速、風(fēng)量、植筋、錨栓抗拔試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)用膠粘劑檢測、重晶石混凝土檢測，所有檢測結(jié)果均符合要求。

⑵鋼筋工程采用BIM 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)指導(dǎo)施工，場外一次加工成型，現(xiàn)場直接安裝，提高鋼筋利用率，節(jié)約材料，節(jié)省現(xiàn)場場地空間。

⑶醫(yī)院地下室有限空間內(nèi)加建直線加速器機(jī)房施工技術(shù)的成功運(yùn)用，為醫(yī)院在原有建筑的有限空間內(nèi)升級(jí)加建直線加速器機(jī)房提供了重要的參考價(jià)值，而且直接避免了新開發(fā)用地難的問題。同時(shí)為城市現(xiàn)有醫(yī)院提高其醫(yī)療基礎(chǔ)條件提供了一個(gè)很好的途徑，而放射治療設(shè)備的增加能大大地滿足癌癥病患者治療需求，為保障人民的健康生活作出有利的貢獻(xiàn)。

5 結(jié)語

本技術(shù)應(yīng)用于某醫(yī)院直線加速器機(jī)房建設(shè)項(xiàng)目，從實(shí)際施工效果來看，直線加速器機(jī)房結(jié)構(gòu)施工符合設(shè)計(jì)要求，防輻射效果也滿足防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。工期方面，相比新開發(fā)用地大大減少了建設(shè)工期。成本方面，充分利用了醫(yī)院原建筑地下室的有限空間，避免了新用地開發(fā)成本投入。安全文明施工方面，在醫(yī)院原建筑內(nèi)進(jìn)行圍蔽施工，施工環(huán)境安全，對(duì)醫(yī)院的正常工作影響小。該技術(shù)在本工程的成功應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為該技術(shù)的進(jìn)一步推廣發(fā)展提供了施工經(jīng)驗(yàn)，也為眾多醫(yī)院提高癌癥治療水平提供了成功的案例，本技術(shù)適用于醫(yī)院原有建筑的有限空間內(nèi)加建直線加速器機(jī)房工程。