GF4型混凝土重型防辐射梁板结构施工工法Word格式文档下载.docx
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适用于具有产生放射性设备及辐射源的外围围护混凝土结构。
4.工艺原理
GF-4型混凝土采用密度大、含结合水多的重晶石、重晶砂等粗细骨料，骨料中有大量结合水，氢元素含量多，能有效防护中子流；
以低水化热水泥为胶凝材料，同时加入水、减水剂、缓凝剂等外加剂；
通过优选原材料和科学的配合比设计，形成具有重度大、和易性好等特点的防辐射混凝土，进而增加结构对X射线和γ射线的自防护性能。
GF-4混凝土浇入模内成型后与钢筋骨架共同形成具有特殊防辐射性能的混凝土结构，能够有效防止射线穿透，避免了对周围人员、环境造成的危害。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程（见图1）
图1施工工艺流程
5.2施工操作要点
5.2.1防辐射结构钢筋、模板及支撑系统施工
1、钢筋绑扎
钢筋绑扎前应仔细检查钢筋的品种、规格、型号、尺寸是否与设计图纸相符，钢筋下料是否准确无误。
钢筋绑扎时钢筋的间距、钢筋连接、搭接长度、钢筋弯钩长度、均要满足设计及规范的要求，钢筋绑扎要牢固，避免在浇筑混凝土时因振捣、碰撞导致钢筋移位，产生钢筋间距加大及漏筋现象。
钢筋绑扎时应严格控制纵向受力钢筋的水平和垂直度、钢筋间距、钢筋锚固长度和搭接长度、各节点钢筋绑扎成型质量。
为保证混凝土浇筑均匀密实，对钢筋间距较小、较密区域，应及时与设计沟通，在取得设计同意后，按设计意见适当加大钢筋间距。
墙、板内的预埋件、管线、预留洞孔均要一次性埋设到位，不得遗漏，且位置、尺寸预留要准确无误，不得进行二次凿除开孔或埋设。
2、模板及支撑体系安装
医用直线加速器室梁、板、墙均较厚大，且GF-4型混凝土容重较大，一般在3.4t/m³
以上，所以模板及其支撑必须有足够的刚度、强度和稳定性。
模板采用15mm厚木模板，支撑体系采用以20#工字钢作为主龙骨、次龙骨、水平杆及立杆，形成支撑体系，GF-4型混凝土一次性浇筑到位，保证GF-4型混凝土无施工缝产生。
①、支撑体系设计：
通过对支撑体系安全性计算，梁、板、墙模板均采用15mm厚木模板。
梁板结构的次龙骨采用Ⅰ20a型工字钢，根据结构长度通长布置，次龙骨间距500mm；
主龙骨采用Ⅰ20a型工字钢，通长布置，间距1m；
支撑系统的立柱采用Ⅰ20a型工字钢，间距1m，立杆底部焊接300mm×
300mm×
10mm钢板，并采用M16膨胀螺栓固定在底板混凝土上；
支撑系统的水平拉杆采用Ⅰ20a型工字钢，间距为1.2m，水平拉杆与立柱上分别焊接300×
200×
10mm钢板，并采用M18高强度螺栓连接固定；
梁侧与墙侧采用Φ16穿梁螺栓（地下外墙部位采用Φ16止水螺栓），由于抗辐射需要，对拉螺栓均不做周转。
主、次龙骨安装如（图2）所示。
图2主次龙骨安装效果
②、水平杆设计：
为保证支撑系统的稳定性，支撑系统立柱在距地面200mm处设一道纵横双向水平扫地钢梁，扫地钢梁采用Ⅰ20a型工字钢，在工字钢端部及立杆工字钢平面焊接两块300mm×
200mm×
10mm钢板，钢板采用M18高强度螺栓连接。
立杆在扫地杆以上每隔1.5m加设一道纵横水平拉梁，水平拉梁采用Ⅰ20a型工字钢，立杆在距楼板模板下层托梁200mm处设一道纵横双向水平拉梁，拉梁采用Ⅰ20a型工字钢，在工字钢端部及立杆工字钢平面焊接两块300mm×
为了防止支撑结构局部突然失稳，增加了斜撑的数量和纵横两面支撑连接，形成了一个含有多个多余约束的超静定结构体系，斜撑同样采用Ⅰ20a型工字钢。
立柱及水平钢梁安装如（图3）所示。
图3立杆及水平杆安装效果
③、剪力墙模板支撑体系设计：
墙体模板采用15mm厚木模板；
竖向次龙骨采用50mm×
100mm木方，间距不大于200mm；
水平主龙骨采用Φ48mm×
3.5mm双钢管，间距为300mm；
对拉螺栓采用Φ16螺栓（地下外墙部位采用止水螺栓），对拉螺栓间距为400mm×
300mm，并不做周转。
为防止墙体在浇筑混凝土时因侧压力较大而发生倾倒，所以在墙体外侧采用间距为1000mm×
1000mm的双钢管进行外撑，内侧利用支撑体系水平杆（Ⅰ20a型工字钢）进行内撑。
剪力墙模板安装如（图4）所示。
图4剪力墙模板安装效果
④、二次浇筑墙体预留槽口处理：
为达到防辐射效果并减少成本，二次浇筑墙体在顶板处预留槽口，槽口宽度与二次浇注墙体同宽，槽口四周用木模板进行隔断，木模板内侧镶贴苯板，使浇筑后的混凝土在槽口处形成敞口锯齿形状，锯齿尺寸为50mm×
50mm，以达到防辐射效果，而且减少因传统做法在施工缝处加盖铅板而增加的成本。
如（图5）所示。
图5二次浇筑墙体预留槽口示意图
⑤、模板支设：
墙体钢筋绑扎→墙体内侧模板支设→梁、板支撑及模板安装→梁、板钢筋绑扎→预埋件、预埋管、预留洞口的预留、预埋（墙体对拉螺栓不预留套管）→墙体外侧模板安装→支撑体系检查、加固。
5.2.2GF-4型重型防辐射混凝土制备
1、原材料选用
水泥：
因抗辐射混凝土结构截面尺寸较大（均在1000mm以上），所以采用的水泥应选用低水化热的水泥，并适当减少水泥用量，防止因水泥水化热较大使混凝土结构产生温度裂缝。
水泥采用P.O42.5级硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
水泥用量不宜过大，水泥用量过多时，混凝土重度则下降。
骨料：
粗、细骨料以重晶石、重晶石砂为主，其表观密度一般大于4.3t/m³
，BaSO4含量不低于90%，石子含泥量不大于1%。
重晶石粒径控制在5-25mm之间，重晶石砂粒径控制在0.15-5mm之间。
为确保浇筑后的GF-4型混凝土均匀密实，骨料进场后须做级配和表观密度检测，合格后方可使用。
外加剂：
向GF-4型混凝土中添加适当的减水剂和塑性防裂工程纤维，质量应符合GB50119－2013《混凝土外加剂应用技术规程》的相关要求。
2、GF-4型混凝土配合比设计
考虑防辐射混凝土骨料的比重较大,混凝土易分层,为避免因骨料重而引起骨料离析,坍落度不能太大,出机混凝土坍落度应控制在140±
20mm。
混凝土的配合比为水泥:
砂:
碎石:
水:
缓凝高效减水剂=1:
1.9:
3.4:
0.42:
0.01,（每立方米混凝土加入100Kg重晶石）施工过程中,测定砂、石的含水率，及时调整配合比。
5.2.3GF-4型重型混凝土运输及泵送
采用专车运输供应；
每车装料时，罐体要高速搅拌，运输途中低速搅拌，防止混凝土离析；
装载运输量控制在普通混凝土的60～65%；
供应速度应保证混凝土连续施工要求。
混凝土汽车泵选用大功率泵车进行泵送，尽量使混凝土沿水平输送，主管长度控制在50m以内。
严格控制重晶石混凝土的质量，进场的每车混凝土必须经目测无离析，现场实测坍落度符合要求后，才能入泵。
泵送时采用对称浇筑，保证浇筑过程中对支撑体系受力保持均匀。
鉴于重晶石混凝土的泵送具有一定的难度，现场泵送施工时，一定要根据现场情况先进行有针对性的泵送试验；
成功后再组织浇筑作业。
5.2.4GF-4型混凝土浇筑及养护
①、GF-4型混凝土浇筑
混凝土浇筑应分层进行，每层厚度不超过300mm，且上下层间不超过混凝土初凝时间，不允许留设任何规范允许外的水平施工缝。
墙混凝土浇至梁底后应稍加停息约1-1.5小时左右，让混凝土达到初步沉落，再浇上部混凝土。
震动棒应插入墙板下层混凝土5cm左右，以防发生水平裂缝。
由于直线加速器机房的特殊性，GF-4型混凝土采取整支整浇施工工艺。
墙、梁、板均一次浇筑完成，上部结构在水平、竖向方向均不留设施工缝。
浇筑时应采取整体平面分段，对称浇筑的方法，保证混凝土浇筑质量，减少混凝土对支撑体系的冲击。
浇筑过程中应分层、一个坡度、循序渐进，进行浇筑。
GF-4型混凝土浇筑并振捣完后，根据现场实际情况，将重晶石子均匀地撒在混凝土表面，并振捣均与，从而解决因骨料下沉、浆料上浮而产生离析的问题。
②、保温保湿养护
在混凝土表面具备上人强度后，立即采用塑料布进行连续无缝全面覆盖，其上部覆盖多层草帘被并洒水进行保温保湿养护，覆盖层数根据测温数据确定；
竖向结构采用多层草帘被挂设捆绑覆盖，覆盖层数根据测温数据确定。
保温养护不少于14天，保湿养护不少于28天。
当混凝土内部与表面温度之差不超过20℃，且混凝土表面与环境温度之差也不超过10℃时，逐层拆除保温层，当混凝土内部与环境温度之差接近内部与表面温差控制值时，则全部撤掉保温层。
5.2.5模板及支撑体系拆除
支撑体系的拆除将根据同条件养护试块试压强度值确定，待试压强度值达到100%后方可对支撑体系进行拆除，并符合规范及设计要求。
支撑体系拆除时，应注意对二次浇筑墙体附近的预留浇筑口周边部位的梁板结构，进行支撑。
保湿养护。
模板拆除后应立即对混凝土进行保湿养护，水平养护采用洒水养护，竖向结构采用塑料薄膜进行保湿养护，保湿养护时间应不少于28天。
5.2.6设备安装
放射设备由专业设备厂家进行安装，完成后方可进行下道工序施工。
5.2.7二次浇筑墙体及预留槽口混凝土浇筑
直线加速器设备安装完成后，方可对二次浇筑墙体进行浇筑。
混凝土浇筑由机房顶部预留的槽口进行浇筑，浇筑过程中应采用串筒或溜槽进行浇筑，防止混凝土发生离析现象；
混凝土浇筑应分层浇筑，每层浇筑应不超过300mm，并应振捣密实；
混凝土浇筑直至槽口上泛浆体为止，随后在槽口上均与布撒重晶石子，并用抹子压实抹平。
6.材料与设备
主要包括：
GF-4型混凝土、大功率混凝土汽车泵、串筒、振捣棒、木抹子、塑料布、草帘被、苯板、20#工字钢、焊机、水泵、喷雾器、铁锹、混凝土试模、塌落度筒、测温仪器等。
7.质量控制
GF-4型混凝土重型防辐射梁板结构的施工质量除应符合设计及《混凝土质量控制标准》（GB50164-2011）、《预拌混凝土》（GB/T14902-2012）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）（2011版）、《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）中的有关规定外，还应按照本工法表7.1中规定的标准进行控制。
表7.1GF-4型混凝土重型防辐射梁板结构的施工质量控制表
主控项目
检查内容
质量要求
检查方法
1
重晶石外观质量
颜色均匀，级配均匀并符合要求，质量证明文件完整齐全。
检查外观及质量证明文件。
2
GF-4型混凝土配合比
严格按照配合比设计进行搅拌，并符合设计要求。
派专人进行监督。
3
GF-4型混凝土塌落度
混凝土塌落度符合设计要求。
塌落度筒现场实测。
4
型钢外观质量
无缺棱掉角、锈蚀、裂痕，满足设计要求。
外观检查及质量证明文件。
5
型钢焊接质量
按照一级焊缝控制，并符合设计要求。
现场探伤检查。
一般项目
允许偏差（mm）
型钢主次龙骨水平度
l/1000
尺量。
预留孔中心偏移
10.0
地脚螺栓中心偏移
5.0
卷尺测量。
型钢立杆标高
±
水准仪测量。
轴线位置
基础
15
钢尺检查
6
墙、柱、梁
8
7
剪力墙
垂直度
层高
≤5m
经纬仪或吊线、钢尺检查
9
＞5m
10
纬仪或吊线、钢尺检查
全高（H）
H/1000且≤30
经纬仪、钢尺检查
11
标高
水准仪或拉线、钢尺检查
12
全高
30
8.安全措施
直线加速器机房施工过程中，除了应遵守国家和地方有关施工现场安全管理有关规定和规范外，同时还应根据工程特点编制具体施工安全技术措施和施工方案。
⑴、施工前由项目部技术负责人对施工人员进行安全技术交底。
⑵、搭拆支撑架时工人必须戴安全帽，系安全带，穿防滑鞋。
作业层上的施工荷载应符合设计要求，不得超载。
不得在支架上集中堆放模板、钢筋等物件。
⑶、施工期间不得随意割除水平连接工字钢及纵横向扫地杆等加固杆件。
⑷、施工人员上下施工时，必须走施工梯，严禁攀爬模板支架上下。
⑸、临道搭设的支架外侧应有防护措施，以防坠物伤人。
施工作业场所有坠落可能的物件一律先行撤除或加以固定，高处作业中所用的物料均应堆放平稳。
不得任意乱置或向下丢弃物件，传递物件禁止抛掷。
⑹、设专人负责对支架进行经常检查和保修工作。
⑺、施工中对支架发现有缺陷和隐患时必须及时解决，危及人身安全时必须停止作业。
⑻、拆除支顶架前，应清除支顶架上的材料、工具和杂物。
⑼、模板及支撑体系搭设、拆除以及混凝土浇筑期间，应设置警戒区和警戒标志，由安全员在现场监护，严禁无关人员进入模板下方警戒区域。
9.环保措施
直线加速器结构施工时，应保护作业场区周围环境，避免造成污染，通常采取下列环境保护措施：
⑴现场施工时，要注意避免噪声污染，作业时间应避开周围居民的休息时间。
⑵施工现场做到工完场清。
施工场所内的各种建筑垃圾要及时清理，并在场内做好无污染处理后，统一运至场外垃圾堆放点。
严禁现场随意堆放、焚烧或乱弃垃圾。
⑶施工中的落地灰应及时清理。
10.效益分析
应用本工法，给企业带来了极为可观的综合效益，包括：
10.1工序简单、缩短工期
直线加速器的支撑体系由原来的钢管扣件脚手架体系改为型钢支撑体系，这大大简化了工序，减少劳动力的投入，并且有足够的操作空间，从而在施工过程中加快了施工速度，缩短了工期。
10.2减少材料、降低成本
直线加速器机房对防辐射要求较高，若采用普通混凝土，混凝土施工完成后需要使用铅板进行覆盖防护，增加成本。
采用GF-4型混凝土可以不需要采用铅板进行二次防护，从而达到降低成本的效果。
10.3施工质量可靠、可达到较高的质量标准
直线加速器支撑体系采用型钢支撑，与扣件式钢管脚手架相比其刚度及稳定性更加优越，从而保证了GF-4型混凝土一次性浇筑完成，施工过程中不产生施工缝，从而保证直线加速器具有更好的防辐射效果。
10.4施工成本低、经济效果好
10.4.1GF-4型混凝土重型防辐射梁板结构施工技术与传统混凝土结构施工工艺相比的主要区别是所采用的混凝土粗、细骨料不同、支撑体系不同等，其浇筑方法与传统工艺基本无异。
以大连医科大学附属第三医院直线加速器机房施工为例，其顶板厚度为1.4m，净空高度5.6m，梁厚度2.6m，梁宽4.05m，墙体厚度分别为1.31m、1.4m，迷宫墙通道宽度2.1m。
按照传统普通混凝土工艺施工，其使用铅板进行防护，根据防辐射要求铅板厚度为34mm，其铺设计算面积如下：
（9.1X5.6X2+1.85X5.6X2+4.05X4.4X2+1.35X5.6X2+2.1X5.6X2+6.75X5.6X2+1.15X5.6+
6.45X5.6）X2=630.16m³
铅板密度按照防辐射要求为11.34t/m³
，则铅板重量为：
630.16X0.034X11.34=242.96t
二次浇筑墙体顶部接缝处采用铅板厚度为50mm，宽度为100mm，则计算铅板重量如下：
（5.64X0.1X0.05X2+1.11X0.1X0.05X2+1.35X0.1X0.05X2+1.11X0.1X0.05X2+1.0X0.1X0.05X2+1.11X0.1X0.05X2+4.54X0.1X0.05X2+1.11X0.1X0.05X2）X2=0.17t
按照市场价格，铅板为18000元/吨，铅板费用如下：
（630.16+0.17）X18000=113.46（万元）
按照普通混凝土进行浇筑，其结构尺寸为顶板厚2m，梁厚3.2m，墙厚2m，其产生混凝土工程量如下：
25.18X5.6X2+1.85X2X5.6X3+7.45X2X5.6X3+4.05X3.2X4.4X3+6.75X2X5.6X2+
1.15X5.6X2X2+6.45X2X5.6X2+25.18X14.66X2=1825m³
10.4.2按照GF-4型混凝土施工，GF-4型混凝土所产生的工程量如下：
23.8X5.6X1.31+1.85X1.4X5.6X3+6.07X1.4X5.6X3+4.05X2.6X4.4X3+6.75X1.31X5.6X2+
1.15X5.6X1.31X2+6.45X1.31X5.6X2+23.8X13.28X1.4=1153m³
按照市场价格，GF-4型混凝土为3500元/m³
，费用如下：
1153X3500=40.355（万元）
按照GF-4型混凝土施工与普通混凝土比较，其节约占地面积如下：
25.18x0.69x2+10.66x0.6x2=74.54㎡
10.5环保、经济效果显著
10.5.1环保效果好
采用以型钢支撑的GF-4型混凝土，大大减少了施工缝的产生，从而防止了辐射外露对周围人员、环境产生的危害，环保效果显著。
而采用普通混凝土施工的直线加速器其防辐射效果低，其覆盖铅板进行防护也无法保证辐射不泄露。
10.5.2经济效果显著
GF-4型混凝土与普通混凝土附加铅板防护相比，其成本更加经济，施工更加方便，在保证质量效果的同时达到节约成本的目的。
11.应用实例
GF-4型混凝土重型防辐射梁板结构施工技术的应用，保证了混凝土结构实体质量，工艺简单、缩短工期。
不但从根本上杜绝了传统工艺技术所带来的诸多弊病，而且还节约了施工成本，降低了劳动力的投入，减少建筑垃圾排放，减轻了环境污染，为公司带来了巨大的经济效益和社会效益。
，建筑面积320㎡，工程于2013年9月初开始，2013年10月底结束。
为了满足防辐射要求，其结构设计采用GF-4型混凝土进行施工。
其顶板厚度为1.4m，净空高度5.6m，梁厚度2.6m，墙体厚度分别为1.31m、1.4m，迷宫墙通道宽度2.1m。
顶板、墙体配有4层双向钢筋网片，GF-4型混凝土等级为C35，设计要求GF-4型混凝土密度不小于3.5t/m³
。
针对GF-4型混凝土密度大、大体积超厚结构等施工技术难点，施工过程中采用本工法进行施工，严格控制施工过程的质量。
施工结束后对机房结构进行认真检查，检查过程中无结构裂缝、结构无渗漏、无蜂窝麻面现象，结构尺寸均符合规范及设计要求，达到了良好的效果。
通过应用本工法，在经济成本方面共节约成本约73.105万元，减少普通混凝土用量约672m³
，减少占地面积约74.54㎡，经济效果显著；
在保证施工质量和节约成本的同时，工期方面共节省了约10天，从而缩短了工期。
直线加速器施工完毕后经环境保护部门检测，直线加速器机房有效的屏蔽了辐射源发射的射线，达到了国家验收标准，并一次性验收合格，环境保护效果显著。
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