直線加速器用房監理工作重點難點及控制措施

朱效鋒

浙江泛華工程咨詢有限公司 浙江 杭州 310005

1 引言

浙江大學醫學院附屬第二醫院濱江院區直線加速器用房建設工程為地下1層框架一剪力墻結構，建筑面積為2902m2，該直線加速器用房的混凝土墻及部分頂板設計為防輻射重晶石混凝土作為防射線的遮蔽體。本工程機房底板面標高為-7.500，頂板都為超重板，存在少量超重梁，下掛混凝土樓板厚2.5m，其余樓板為1.2m，采用重晶石混凝土，設計要求密度大于3.0T/m”。機房以外存在較多超重梁，搭設高度5.25-5.65m，頂板厚160-200mm，其余頂板為普通C35混凝土。

大體積防輻射重晶石混凝土澆筑是直線加速器用房施工的關鍵工序。工程質量是否能滿足設計要求，與施工單位的水平有直接關系，同時也考驗監理單位的管理水平。我有幸成為浙江大學醫學院附屬第二醫院濱江院區直線加速器用房建設工程的監理，我想談一下大體積防輻射重晶石混凝土施工過程中質量與安全控制重點，難點及控制措施

2 事前控制措施

審批專項施工方案 ，編寫監理細則，論述方案的可行性，通過試驗確定重晶石配比、材料產地、砼密度、混凝土抗裂劑配比等 。并組織多次專題會議，對施工方案進行優化。保證重晶石混凝土在施工質量滿足設計需要，由于高大模板施工，還需要系統組織專家論證，并根據參加論證專家提出的意見進行修改后才能實施。

3 事中控制措施

以設計、規范和審批后施工方案為依據，以巡視、旁站和平行檢驗為方法，從材料，施工過程到隱蔽工程驗收層層把控，對加速器施工質量與安全進行全過程管控，確保施工方案的落實，不出現違反強制性標準的情況，在施工過程中發現違反強制性標準或不按方案施工的情況及時聯系施工單位，并下達監理通知單要求其整改。

4 事后分析

通過對前期工作的充分準備、預判，精細化的管控措施，風險源的逐條梳理，總結工作中的存在經驗與問題，監理工作提前介入各個環節的管控是非常有必要的。

5 施工準備階段

5.1 技術準備

熟悉施工圖紙，審核施工組織設計及專項施工方案，編寫監理細則，特別是對方案里組織架構、技術措施、技術準備、材料選用，配比、大體積混凝土施工方法，高大支模架安全專項施工方案的審核。其中高大支模架施工方案應有施工單位組織專家對專項方案進行專家論證。施工單位應根據論證報告修改完善專項方案專項施工方案，應有施工單位技術負責人審核簽字加蓋單位公章，并由總監理工程師審查簽字，加蓋執業印章后方可實施。

保證施工質量首要必須保證工程原材料的質量，根據直線加速器用房的特殊要求，防輻射混凝土應能屏蔽主要的y射線和中子射線的要求，防輻射混凝土中不僅須含重元素還要含有一定數量氫原子和水的氫元素。所以對原材料要求較高，要嚴格按照專項施工方案檢查施工單位所選材料，配比是否符合要求。對進場重晶石比重進行現場測重并進行密度計算。

開工前列出施工材料詳細清單上報審批，根據材料清單落實施工材料進場。所有材料都有質量保證書或復試報告清單以確保工程質量。原材料選擇管控。水泥；其質量因符合GB175--1999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》和GB/T18736-2002《高強高性能混凝土用礦物外加劑》的相關要求[1][3]。外加劑；選用緩凝高效減水劑，可明顯提高混凝土的和易性泵送性和耐久性，28天強度可提高25%以上，延遲水泥水化時間，笨送外加劑的質量需符合GB50119--2003《混凝土外加劑應用技術規程》的相關要求[2]。骨料；選用重晶砂，含泥量少于1%;重晶石選用最大粒徑為31.5MM連續級配的優等品，其硫酸鋇含量不得低于90%,內含石膏或黃鐵礦的硫化物及硫酸鹽含量不超過70%。重晶石防輻射混凝土的重點在于重晶石原材料的質量的控制。經市場調研與實驗證明選定湖北省鄖西金貝礦業開發有限公司生產的礦石。該原石密度基本大于3.8T/M，為重晶石與重晶石砂混合料比例為55%和45%重晶石規格為10--30MM,重晶石砂規格為0--10MM。

防輻射混凝土配合比設計的管控；按照JBJ55-2000、J64-2000《普通混凝土配合比設計規程》的相關規定進行配合比設計。坍落度控制在100-200MM之間。通過多次試驗得出比較合理的混凝土配比見表1。

表1 混凝土配比比例

按以上配比攪拌，C35重晶石混凝土比重為3.2噸每立方防輻射混凝土的制備與運輸全過程監理監控，要求混凝土公司進行專門制備，施工時啟用單獨攪拌樓專門計量攪拌，重晶石現場需到場復檢，每200立方取樣一次，經檢驗合格后方可使用。派監理員在混凝土攪拌站旁站攪拌過程。

由于本工程的特殊性，本工程墻體和頂板一次性澆筑不留置施工縫，分層澆筑過程種旁站監理員必須保證施工單位上層混凝土的澆筑時間必須在下層混凝土初凝前，以確保防輻射與混凝土防裂效果。

高大支模架的管控:由于本工程涉及重晶石混凝土與大體積混凝土，在直線加速器機房地下室位置，該區域總荷載大于15KN/M且集中線性荷載大于20KN/M。

根據住房城鄉建設部辦公廳關于實施《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》有關問題的通知，建辦(2018）-31號文，此模板工程屬于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程范圍。

5.2 施工階段

以設計圖紙、規范和審批后施工方案為依據，以巡視、旁站和平行檢驗為方法，從材料，施工過程到隱蔽工程驗收層層把控，對加速器施工質量與安全進行全過程管控，確保施工方案的落實，不出現違法違反強制性標準的情況，在施工過程中發現違反強制性標準或不按方案施工的情況及時聯系施工單位，并下達監理通知單要求其整改。

6 混凝土裂縫控制措施

6.1 測溫點布置

四面墻板1.2m部分4處，在其中部沿高度方向各取1處，分別在距砼表面10cm及結構中間部位布置2個測溫點，一共設8個測溫點。

頂板：大體積頂板2處，在其中部沿高度方向取2處，分別在距混凝土表面以下10cm及結構中間部位布置2個測溫點，共計4個測溫點。

外環境：在墻板與頂板加厚部分中心部位，離混凝土表面以外10cm處各布置一處環境溫度測點。

6.2 測溫工具的選用

采用表盤式干式溫度計與水銀溫度計。

6.3 測溫實施計劃

基礎測溫成立測溫小組時，配備專業的監理人員參加，測溫前要經過專業培訓。測溫管安裝時位置應準確，并與鋼筋及固定架絕熱。

在澆筑期間，每隔兩小時測溫一次，在澆筑完畢后3天內，每兩小時測溫一次。4－7天每四小時一次、8－14天每八小時一次。砼入模溫度每工作班不少于三次。大氣溫度每天不少于四次。

測溫人員要對測溫工作高度重視，責任心強，精心工作，嚴禁偷懶，認真做好測溫記錄。在測溫期間，如果發現溫控超過指標，應以保溫為基本點，采用加蓋草袋、覆膜等措施，并向有關人員及時報告。

6.4 大體積混凝土熱工計算

大體積混凝土因體積較大，由水化熱引起混凝土內部的最高溫度與外界氣溫之差相當大，為了保證混凝土的質量，應預先進行熱工計算判斷溫度之差，以便制定相關措施。此熱工計算所用的各項參數為C35混凝土的配合比，以期預算混凝土的內部溫度與表面溫度之差大致是否在25℃以內，以決定是否采取其它的施工措施。

混凝土澆筑塊厚度越薄，水化熱溫升階段則越短，最高溫度的峰值出現較早，并且很快有降溫趨勢；混凝土在澆筑后3天為水化熱高峰期，溫度在70℃左右，時下最低氣溫為25℃，需要減少溫差20℃。

6.5 大體積混凝土降溫措施及養護

大體積混凝土澆筑完畢后，水泥水化熱可使砼內外溫差過大。降溫時、內部對外部形成約束，表面將產生很大的應力，前一個星期強度不足時，表面會產生裂縫。對砼的結構強度與抗輻射性能產生很大影響。因此采用預埋冷卻水管，用循環水降低混凝土內部溫度。冷卻水管采用普通25mm鍍鋅水管，構板厚度≧1m的，在其內部做1層冷卻水管網；在≧1.2m的厚處設置兩層冷卻水管，在2.5m厚頂板內做2層冷卻水管(布設間距按等分長度設置)，每層冷卻水管獨立于水，都分別可從蓄水池內引接自由水，以便更好的控制混凝土內部溫度。

混凝土初凝后，應馬上在頂板四周邊沿處砌筑300*240mm厚磚墻并內外粉刷壓光，（形成一個小型的蓄水池，并對頂板面層進行保溫養護作用）同時向頂板上注入自來水，并使用小型水泵與每層冷卻水管的進水口進行連接，向冷卻水管內注入自來水。同時經過冷卻水管的水流從進水對角方向重新排入頂板的蓄水池內，形成水流循環養護。循環水池中的水溫與混凝土內部溫差不得超過25℃，需安排專門測溫人員進行測溫。一般情況下水泥水化熱最高溫度發生在澆筑后的3-7d，在這段時間內，需保證水泵20小時以上時間運行狀態，確保降溫措施的有效實施。墻板外部采用濕毛毯覆蓋, 保持24小時濕潤, 養護條件的好壞對防止中子射線效果有較大影響。

混凝土澆水養護時間： 為了保證澆筑的混凝土有適宜的硬化條件，表面初凝后就開始就開始在薄膜表面灑水養護，經測量24小時混凝土內外溫差低于20度才能去掉覆蓋在表面的薄膜，表面直接灑水養護，養護時間不得少于14d。混凝土強度未達到1.2N/mm2前，不得在其上進行下一道工序施工。降低混凝土塊體里外溫度和減慢降溫速度來達到降低塊體自約束應力和提高混凝土抗拉強度，對混凝土的養護是非常重要的。

6.6 混凝土裂縫控制措施

混凝土中裂紋的產生和發展，應主要從降低混凝土溫度應力和提高混凝土的極限抗拉強度來控制，因此確保施工過程的各個環節都是非常重要的， 根據混凝土溫度應力和收縮應力的分析，必須嚴格控制各項溫度指標在允許范圍內，才不使混凝土產生裂縫，以更好的保證抗輻射效果。

具體措施如下：

a、滿足設計強度要求的基礎上，控制水泥用量，以減少混凝土內部溫度。

b、凝土中摻加減水劑，可以減少混凝土中水化熱量，從而減少裂縫的產生。

c、混凝土中摻加粉煤灰。粉煤灰的摻入既可以替代部分水泥，又能明顯地降低混凝土的水化熱，同時還可以改善混凝土的流動性。

d、混凝土內摻加抗裂纖維，以減少裂縫的產生。

e、嚴格控制砂、石質量，利用中砂，石子采用5～30mm 級配石，含泥量控制在1.5%，可提高混凝土的抗拉強度。

f、混凝土澆筑完成后，不斷澆水養護，充分發揮水泥水化作用，提供混凝土早期強度，減少混凝土收縮而產生的裂紋。

g、混凝土澆筑完畢，第一次振搗后，在初凝之前再進行第二次振搗，以減少因混凝土收縮沉降過程中產生開裂。

h、合理調整混凝土初凝時間確保無施工冷縫。

混凝土的初凝時間應根據不同部位、澆筑混凝土工程量、氣溫、運距確定，合理地確定初凝時間可以有效保證混凝土在澆筑中不因攪拌、輸送或其它不可預見因素而導致混凝土出現冷縫。此外混凝土廠家的供給必須以現場混凝土澆筑量及澆筑速率為準，澆筑中要做到連續不間斷的澆筑，上層混凝土要在下層混凝土初凝之前澆筑，同時振搗工作要到位，以便不出現施工冷縫。

做到事前觀察、振搗實行掛牌制，確保振搗質量，監理員在澆到過程中全程旁站。

混凝土成型密實度高，可使混凝土的耐久性增加，從而有效遏制裂縫的產生，達到抗輻射的預期效果。

事先熟悉圖紙并現場觀察，對基礎內預留孔、梁節點及鋼筋密集處位置應做到心中有數，保證澆筑時對重點部位加強振搗，特別是梁鋼筋密集處更要加強振搗。

每次監督施工單位澆筑振搗人員落實情況，挑有實際經驗的、責任心強的老師傅振搗，保證振搗有序，避免過振、局部漏振現象發生。

隱蔽工程驗收：施工單位自檢合格后，監理方必須進行隱蔽驗收，根據設計圖紙，著重對鋼筋的規格、型號、數量、連接構造和預埋件、冷卻水管位置、標高等進行檢查驗收，由于直線加速器結構墻、板體積大，鋼筋密，構造復雜，這就要求監理要高度重視，責任心強，分階段、分斷面、多層次的進行驗收，每個細節都要驗收，保證鋼筋工程符合設計及規范標準。

監理的安全管控：監理按照審批后的安全專項方案進行了直線加速器機房施工安全控制工作，從進場支模架的驗收到支模架的搭設和高密度混凝土的澆筑，監理對每個危險源都進行深入細致的檢查，要求施工項目部對進場施工人員做好安全技術交底工作以及安全監控工作，施工中明確分工統一指揮，設專人負責安全工作，召開現場安全會。每一個機房內模板支撐體系搭設完后，施工方均報監理進行了驗收，符合要求后才允許施工方進行下一道工序施工。最終在院方、施工方、監理項目部的共同努力下，直線加速器結構施工從支模架搭設、模板的專配、鋼筋綁扎到最后的大體積混凝土澆筑整個過程均未出現安全事故，取得圓滿成功。