一种直线加速器室超厚重混凝土裂缝控制施工方法与流程

1.本发明属于主体结构施工技术领域，主要涉及一种直线加速器室超厚重混凝土裂缝控制施工方法。


背景技术：

2.随着核工业和放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科研实验室方面的广泛应用，出现了保护工作人员不受放射性射线伤害的重要问题。因而对原子射线的防护问题也就成为现代建筑的重要课题之一。
3.而医用直线加速器是用以放射治疗各类肿瘤的大型医疗设备，医用直线加速器产生的电子辐射射线会破坏环境和影响人体健康。传统的防辐射方式是采用铅板、钢板等重金属材料作为挂件，虽然在射线照射下耐久性好，防辐射性能好，但是这种方式设计复杂，造价昂贵，且很难施工。
4.随着现代混凝土行业不断发展创新，混凝土施工技术亦不断提高，防辐射混凝土也在工程中不断得到运用。通过加大混凝土的厚度和容重的方式提高对射线的屏蔽能力是较好的解决方案。但该方法中的大体积混凝土结构技术要求高、施工难度大且具有复杂性，易产生温差裂缝，引发工程安全质量隐患问题，对施工技术及施工管理要求高。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种直线加速器室超厚重混凝土裂缝控制施工方法，可以有效解决上述问题。
6.本发明是这样实现的：
7.一种直线加速器室超厚重混凝土裂缝控制施工方法，利用新型组合式支撑体系，即重型盘扣式钢管架作为支撑体系，通过细化钢筋、增设预应力钢绞线、增加抗裂钢筋网片、优化混凝土配合比、增设降温措施、混凝土浇筑过程控制、带模养护等措施，进行施工质量控制，克服传统的超厚重混凝土施工技术成本较大，周期长，产生裂缝可能性大等技术问题，且极大的降低了大体积混凝土开裂的概率。
8.前述方法中，采用钢筋优化技术，在结构配筋率确定的情况下，通过优化钢筋配置，减小钢筋直径、增加钢筋根数以及在最外层钢筋网设置φ4@100
×
100的抗裂钢筋网片的措施，来抵消部分应力，达到控制裂缝的产生的效果。
9.前述方法中，采用综合内支架技术，通过6.3号槽钢搭设综合内支架，解决因施工过程中的扰动使钢筋发生偏位的问题，达到保证各层钢筋网位置的正确，减少钢筋不均匀变形引起的开裂的效果。
10.前述方法中，采用超厚重预应力混凝土技术，通过在超厚重混凝土墙板中增设预应力钢绞线，通过后张拉钢绞线对结构使用阶段产生拉应力的混凝土区域施加压力，构件承受外荷载后，此项预压应力将抵消一部分或全部由外荷载所引起的拉应力，达到推迟裂缝的出现和限制裂缝的开展。
11.前述方法中，采用bim技术，针对医用直线加速器室的钢筋、预应力钢绞线、以及周边复杂的机电系统的管线预埋，通过4d虚拟建造，解决钢筋碰撞、管线预埋定位的问题。提升施工效率，实现信息的高效传递，达到高效建造的目的。
12.前述方法中，采用全自动温度监测+冷凝水循环+支撑架喷淋智能养护技术，通过计算混凝土水泥水化热绝热温升值、各龄期收缩变形值等数据，采用全自动温度监测系统进行全过程监测，并配合全自动冷凝水循环系统、支撑架喷淋养护、带模板养护等措施，达到保证混凝土内外温差、减小开裂风险的效果。
13.本发明的有益效果是：本发明根据直线加速器室超厚重混凝土施工情况及要求，利用新型组合式支撑体系，通过合理的设计模板支设、钢筋工程、预应力、混凝土以及养护的控制，优化施工过程，有效提升了装配式混凝土建筑在现场的施工工效，提升了施工质量，缩短了施工工期，降低了施工成本，实现了既好又快施工。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
15.图1是本发明实施例提供的3000mm楼板模板装配示意图。
16.图2是本发明实施例提供的3000mm楼板立杆平面布置示意图。
17.图3是本发明实施例提供的1900厚顶板预应力筋支撑钢筋示意图。
18.图4是本发明实施例提供的3000厚顶板预应力筋支撑钢筋示意图。
19.图5是本发明实施例提供的有粘结预应力筋张拉端的结构示意图。
20.图6是本发明实施例提供的有粘结预应力筋张拉端的另一示意图。
21.图7是本发明实施例提供的有粘结预应力筋固定端的结构示意图。
22.图8是本发明实施例提供的有粘结固定端h型压花锚具组合的结构示意图。
23.图9是本发明实施例提供的混凝土浇筑的振捣示意图。
24.图10是本发明实施例提供的凹凸水平施工缝的结构示意图。
25.图11是本发明实施例提供的凹凸水平施工缝的结构示意图。
26.图12是图11中a-a的截面的测温结构示意图。
27.图13是本发明实施例提供的循环冷却装置的结构示意图。
具体实施方式
28.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，实施方式中使用的名称为本领域普遍或惯用的术语，按具体施工领域技术人员理解为准。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本
领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
29.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
30.上下文中涉及到的长度单位均为mm。
31.参照图1-3所示，一种直线加速器室超厚重混凝土裂缝控制施工方法，具体过程包括：
32.1、施工深化准备
33.(1)图纸深化
34.开工前，召开施工专项交底会，组织各分包对施工图纸进行审核深化，分析施工的重难点，制定最优化施工方案。
35.(2)利用bim技术辅助交底
36.对于医用直线加速器室的钢筋、预应力钢绞线、以及周边复杂的机电系统的管线预埋。通过bim技术建模进行4d虚拟建造，解决超厚重的混凝土墙板中钢筋与预应力钢绞线在施工工程相互影响的问题，以及管线预埋定位的问题。提升施工效率，实现信息的高效传递，达到高效建造的目的。
37.(3)混凝土配合比优选
38.医用直线加速器室的防辐射混凝土结构，不仅有防辐射的要求，而且属于大体积混凝土，需要考虑密度、强度、可泵性、控制温升等要求，综合其他成功的经验确定混凝土塌落度为160mm
±
20mm，并经过反复试配不断调整，确定混凝土配合比为：
39.表1混凝土配合比
40.水泥：砂：石子：水：外加剂：混合材(重量份比)0.7-1.2：2-3：3-4：0.3-0.8：0.01-0.06：0.2-0.4
41.较优的混泥土配合比，水泥：砂：石子：水：外加剂：混合材的重量份比为1：2.42：3.55：0.51：0.029：0.27。
42.结合类似核医学工程大体积混凝土结构设计的成功经验以及经过发明人长期类似工程经验的总结及改进,本发明工程医用直线加速器室部分的混凝土结构外加剂采用混凝土用氧化镁(mgo)膨胀剂,该外加剂掺量为2-7％，较优的掺量为3-5％，更进一步的掺量为4％；外加剂掺量(％)＝外加剂重量/胶凝材料(水泥、矿粉、粉煤灰)总重量*100％。
43.2、模板支设过程控制
44.本工程大体积混凝土自重、侧向压力、钢筋荷载大，且存在不规则结构，造成模板支设困难，常规模板支撑体系难以满足受力要求，须采用新型模板支撑体系，以保证结构安全。
45.(1)支撑架体搭设过程控制
46.根据安全、经济、施工方便等选择合适的支模架形式。本超厚顶板、墙板模板支撑架，采用重型盘扣式钢管脚手架的模板支撑体系。模板面板采用18mm厚胶合板，弹性模量e＝6000；方木采用50
×
100mm松木，弹性模量e＝9000。对拉螺栓采用φ16焊接止水环钢筋；
立杆钢管采用q345bφ60
×
3.2mm，横杆采用q235bφ48
×
2.5mm，斜拉杆采用q235bφ48
×
2.5mm，顶托采用及底托均采用z型盘扣配套的φ48丝杆。楼板模板装配、楼板立杆平面布置如图1、2所示。
47.表2支撑架体的技术参数表
[0048][0049][0050]
(2)墙柱与顶板模板施工过程控制
[0051]
直线加速器室区域墙板模的次龙骨均采用100
×
50
×
2方通，沿墙高度侧立放置，且间距200mm,墙板模的主龙骨采用12#工字钢，沿墙高度方向主要间距600mm，水平放置，且用“山形”卡双螺帽紧固，墙板模用φ16@500mm止水对拉螺栓进行拉结，对拉螺栓与墙体钢筋焊接，由墙根部往上沿墙高度、长度方向均匀设置，墙两侧各增设1道45
°
～60
°
单钢管斜撑，其间距与顶板支撑横距或纵距立杆间距模数相配套，即@1800～2000mm左右。
[0052]
表3墙体对拉螺栓参数表
[0053]
[0054][0055]
3、钢筋工程过程控制
[0056]
(1)墙柱钢筋绑扎过程控制
[0057]
医用直线加速器室的防辐射墙的厚度为1100mm、1300mm、1500mm、1800mm、3000mm。墙体的垂直钢筋与水平钢筋在交叉点应每点扎牢，采用双层或多层钢筋网时，应逐层进行绑扎，梅花形布置撑脚，以加固钢筋间距。墙体丁字节点和转角节点处按设计要求施工。
[0058]
(2)顶板钢筋绑扎过程控制
[0059]
医用直线加速器室的防辐射顶板厚度为1900mm、3000mm，顶板钢筋网在交叉点应每点扎牢，采用双层或多层钢筋网时，应逐层进行绑扎。
[0060]
为保证各层钢筋位置的正确，在上下层钢筋网之间，采用槽钢作为钢筋支架。立杆和横梁均采用6.3号槽钢。支架按立柱间距为2000*2000，使所有立柱设置在支撑架体立杆正上方，水平杆置于面筋下部。立柱、横梁和斜杆通过焊接形成一个整体，钢筋支架的稳固性。
[0061]
(3)管线预埋过程控制
[0062]
为保证所有管线预埋以及洞口预留的准确，以及钢筋绑扎质量，应严格按设计要求施工，增设附加钢筋。对尺寸较大的预埋件和洞口，需对钢筋进行焊接固定，避免移位。同时，在结构表面设置φ4@100
×
100的抗裂钢筋网片，用来控制裂缝的产生。
[0063]
4、预应力工程过程控制
[0064]
根据深化图纸，预应力板内配置间距1000mm的φs15.2有粘结预应力钢绞线。预应力钢绞线抗拉强度标准值fptk＝1860mpa，张拉控制应力为0.75fptk＝1395kn/mm2，张拉控制应力195.3kn。混凝土应达到85％设计强度后可张拉有粘接预应力筋。孔道灌浆采用42.5r普通硅酸盐水泥配置的水泥浆，水灰比应控制在0.45，水泥浆氯离子含量不超过0.06％。
[0065]
1900厚度、3000厚度的顶板预应力筋支撑钢筋结构如图3、4所示，水平方向应力筋支架3，竖直方向应力筋支架4，支撑架采用钢筋绑扎采用焊接方式。
[0066]
表4钢筋的支撑架的技术参数表
[0067][0068][0069]
预应力筋按照施工图纸规定进行现场下料，按施工图上的结构尺寸和数量，考虑预应力筋的长度、张拉设备及不同形式的组装要求，同时也考虑每根预应力筋的每个张拉端预留张拉长度及场地的平整度进行下料，且用砂轮切割机切割，严禁使用电焊和气焊。
[0070]
有粘接预应力筋应按照流水施工顺序布筋。在预应力布筋前，应在板底筋上根据预应筋曲线布置大样图绑扎支架点，对有粘结预应力筋，应先从一端穿入波纹管，一边穿一边用连接套管连接，连接套管两端，应采用橡胶热熔套管进行外包处理；波纹管就位后按照图纸要求，将规定数量钢绞线打开后单根或成束从波纹管一端穿入并从另一端穿出，穿筋时注意不要戳伤波纹管，且波纹管两端外露的预应力筋长度要相等。单端张拉预应力筋，应先套好锚垫板再从固定端波纹管穿入。波纹管在每一支架点处用扎丝绑扎固定。
[0071]
有粘结预应力筋张拉端、固定端、有粘结固定端h型压花锚具组合如图5-8所示。有粘结预应力筋张拉端包括钢绞线51、张拉锚具52、锚垫板53、螺旋筋54、波纹管55和混凝土56，钢绞线51一端与张拉锚具52和锚垫板53连接，螺旋筋54设置在锚垫板53外周，波纹管55套设于钢绞线51上，张拉锚具52及延伸出端口的钢绞线51通过混凝土56浇注；混凝土56采用与板同等级强度微膨胀细石混凝土，待预应力筋张拉完成后浇注；另一有粘结预应力筋张拉端包括预应力筋61、锚板62、锚垫板63、螺旋筋64、波纹管65和夹片66，预应力筋61一端固定于锚板62和锚垫板63上，螺旋筋64设置在锚垫板63外周，波纹管55套设于预应力筋61上，夹片66设置在锚板62外侧的预应力筋61上；具体如图5和6。图6为有粘结预应力筋张拉端构造图。有粘结预应力筋固定端包括钢绞线71、压花锚72、螺旋筋73和波纹管74，压花锚72设于钢绞线71一端，每组压花锚72设置螺旋筋73，钢绞线71套接在波纹管74内，具体如图7。有粘结固定端h型压花锚具组合包括预应力筋81、梨型自锚头82、螺旋筋83、波纹管84和
泌水管85，梨型自锚头82设于预应力筋81一端，每组梨型自锚头82设有螺旋筋83，预应力筋81另一端采用波纹管84套设，泌水管85连接波纹管84延伸出板面86；泌水管84的管顶高出板面86标高200mm，h型压花锚具的间距大于100*100；具体如图8。
[0072]
浇筑混凝土时，应认真振捣，保证混凝土振捣密实，尤其是预应力筋张拉端及锚固端周围的混凝土严禁漏振，不得出现蜂窝或孔洞，振捣时，应尽量避免踏压碰撞预应力筋、波纹管、钢筋支架以及端部预埋部件。
[0073]
浇筑梁板混凝土时要有专人看守，以防止浇筑混凝土人员或其它人员将预应力筋、承压板、波纹管、支架位置改变。应至少预留三组混凝土试块作同条件养护以确定张拉日期。
[0074]
5、大体积混凝土工程过程控制
[0075]
(1)混凝土浇筑与振捣过程控制
[0076]
由于直线加速器室墙体较高，采用串筒浇筑混凝土，串筒间距约为3m，需埋入下层混凝土200mm左右。墙体混凝土分层浇筑，每层浇筑高度控制在500mm左右。为不使上下层产生施工冷缝，需在下层混凝土初凝前浇筑上层混凝土，并采取二次振捣法，振捣上层混凝土时振捣棒9应插入下层混凝土50mm左右。振捣棒与模板距离不大于其作用半径的0.5倍，且应避免碰撞钢筋、模板、预埋件等。如图9所示。
[0077]
混凝土下料点应分散布置，连续浇筑混凝土。每层接茬处混凝土需加强振捣，以保证接茬严密，及时清理落地混凝土。
[0078]
(2)施工缝处理措施
[0079]
由于直线加速器室的防辐射要求，不得设置水平通知施工缝，采用如下图所示的凹凸水平施工缝，墙厚度为h，反坎的高度和宽度均为墙厚的1/2，并且焊接止水钢板101，保证混凝土施工质量。如10所示。
[0080]
采用快易收口网制作施工缝的模板简单高效，首先根据施工缝的尺寸裁剪好收口网后安装，收口网模板用φ14的钢筋支撑加固好，再用扎丝绑扎固定。
[0081]
6、测温点保护与大体积混凝土测温过程控制
[0082]
(1)测温点保护
[0083]
测温线预埋完成后，相关施工班组在作业时，容易碰坏测温点预埋线，因此按照测温方案预埋测温线后，应及时向施工班组交底，并在测温点111附近设置警示牌112，提醒施工班组在作业时做好成品保护，保护测温线不受碰损。
[0084]
(2)大体积混凝土测温过程控制
[0085]
根据本项目直线加速器机房浇筑的特点和规范要求制定测温方案，混凝土浇筑后安排专人测温并建立大体积混凝土测温记录台账。钢筋混泥土设置于垫层116上，当混凝土里表温差接近25℃时，立即采取有效的保温措施。可采取覆盖薄膜+保温板的方法保温，降低混凝土里表温差。根据混凝土水化原理和测温记录数据发现，混凝土入模后，约12h后升温速率加快，约19h后升温速率下降。约50h后温度开始下降。测温点111的温度探头113设置在捆扎钢筋114下侧，并用胶带纸粘贴在钢筋上并用海绵条115隔热，并用传导线117与控制器连接。测温点布置如11、12所示。
[0086]
7、混凝土保温与养护过程控制
[0087]
本项目直线加速器室大体积混凝土养护过程中实行智能化管理，根据室外温度及
时调整养护温度，防止温差过大产生裂缝。
[0088]
墙体表面混凝土带模养护，并喷雾保湿，养护时间≥28d。顶板混凝土采用薄膜、毛毡覆盖，并喷雾保湿，养护时间≥28d。底板混凝土采用蓄水养护，养护时间≥14d。为避免直线加速器室内部温度过高，混凝土浇筑完成后在架体内设置喷淋管，喷淋降温。养护时应注意减少水分蒸发，覆盖薄膜、毛毡时不要暴露混凝土表面，薄膜内有凝结水为佳，密切注意天气情况，遇5级以上大风天气时，使用重物压住塑料布，防止混凝土表面水分散失。待混凝土养护时间达到要求，且混凝土内部与表面、混凝土表面与大气温度差均＜25℃后，方可撤除覆盖材料。喷雾养护时需注意喷雾量，避免顶板及侧墙出现大面积水，以保持混凝土表面潮湿为宜。
[0089]
因医用直线加速器室的防辐射墙的厚度为1100mm、1300mm、1500mm、1800mm、3000mm，顶板的厚度为1900mm、3000mm。为保证混凝土内部与表面、混凝土表面与大气温度差，在结构中间设置循环冷却管。冷却管采用φ32mm的标准铸铁水管，管与管之间的连接采用与之配套的街头，且接头部分采用胶带纸缠裹，以防漏水，使用完毕后注浆风控，出露部分应割除。排水系统131连接冷却水源132和水泵133，水泵133与进水口134连接，排水系统131与出水口135连接，进水口134与出水口135连接循环冷却管136，如图13所示。
[0090]
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。