废束站高精度施工技术

黄斌伟

（广东省建筑工程机械施工有限公司 广州510500）

0 引言

中国散裂中子源是一台探索物质微观结构的超级显微镜［1］，是我国首台、世界第四台脉冲式散裂中子源［2］。

国内外未见针对内置可移动型屏蔽铁盒的废束站综合施工技术的研究报道。

国内目前只有一些关于防辐射屏蔽混凝土结构及屏蔽机房的报道，如王敏芝等人［3］介绍了直线加速器辐射屏蔽防护混凝土结构施工技术；朱小周等人［4］公开“一种防辐射混凝土结构”（CN203799681U）；潭怡等人［5］公开了“一种用于177 压水堆核电站反应堆的堆芯屏蔽结构”（CN103871492A）；胡春勇等人［6］公开了一种可移动屏蔽机房；梁玉成等人［7］提出了一种可移动式柜式电磁屏蔽机房；何广春等人［8］介绍了一种可移动式电磁屏蔽机房。

国外方面，只有关于屏蔽辐射可移动的工作设备的文献［9，10］。

1 工程概况

设备运行会产生一些废弃的质子束流，这些束流会对环境产生辐射，废束站为专门处理废弃束流的工作场所。某项目共有4 个废束站，其中3 个为固定型废束站，1 个为内置可移动型屏蔽铁盒的废束站［11］。废束站结构外形如图1 所示，体积最大的废束站为3.6 m×3.6 m×4.0 m。屏蔽铁为屈服点235 MPa 的碳素结构半镇静钢，厚度为20 cm或15 cm。

图1 废束站示意图Fig.1 Schematic Diagram of Waste Beam Station

2 技术难点及解决思路

2.1 技术难点

⑴收集废弃束流时，废束站屏蔽铁块温度会升高。为防止升温产生的膨胀对外围混凝土造成破坏，需在屏蔽铁块与外围混凝土之间精准留置5～10 mm的热效空间。

⑵束流通道在屏蔽体内部由若干块带孔的钢板装配而成，其精度要求非常高。在水平方向上，钢板孔中心与束流中心的偏差须小于3 mm；垂直方向上，钢板孔中心不得低于束流中心，且偏差须小于6 mm。

⑶废束站深埋于地下近10 m的位置，水压高、防水难度大。

⑷可移动式废束站如何保证屏蔽性能、可吊离性能及高精度定位的要求。

2.2 解决思路

2.2.1 热效空间精度保障技术

在地下密闭结构施工中，通过安装带龙骨的钢板作为屏蔽铁块外侧隧道墙体的内模，用钢筋混凝土预制板作为顶板底模，并作为永久结构，有效地保证了屏蔽铁块与四周墙体、顶板的热效空间。

2.2.2 涉放结构地下水全隔离技术

共设置了4 道防水：结构自防水+外包止水钢板薄板+钢筋混凝土保护层+防水卷材，实现了涉放结构隔离地下水。

2.2.3 薄板焊接应力控制技术

超大薄板与钢龙骨的焊接采用光电焊、后连续焊，控制焊接温度等措施，有效地控制薄板的隆起变形。

2.2.4 屏蔽铁分层分块组合施工技术

优化钢屏蔽铁的安装顺序和安装工艺，保证了屏蔽体的高精度安装。

2.2.5 高精度定位技术

通过限制偏差、预组装、联测、三维测量、预低标高、等高模板、钢板调整法技术措施控制及调整精度，解决了高精度定位的难题，实现了高精度定位的工艺要求。

2.2.6 二次结构预留施工技术

在切割口周边预留二次结构钢筋及止水钢板的方式，解决了切割前期完成的隧道顶板，吊离屏蔽铁盒后，隧道顶板二次结构的封闭和防水的难题。

3 关键技术

3.1 固定型废束站屏蔽体建造技术

3.1.1 安装废束站屏蔽铁

⑴先施工屏蔽铁基础预埋件，用于定位和固定最底层屏蔽铁块。

⑵根据计算机模拟结果，按由下至上、由里向外的顺序安装屏蔽钢板（见图2）。

图2 钢板安装示意图Fig.2 Schematic Diagram of Steel Plate Installation

⑶安装第一块带孔的钢板时，利用薄钢片和准直器调整、确定钢板高度和钢板孔的中心位置，确保孔中心与束流钢板中心的误差小于2 mm。按由内至外、从小到大的顺序安装带孔束流钢板。

⑷最后安装其余的钢板，用薄钢板和铁砂填塞钢板间的空隙。

3.1.2 施工废束站屏蔽墙板

⑴安装模板：屏蔽铁块施工完成后，在距离屏蔽铁外20 mm 处拼焊薄钢板形成墙体的内模板。钢板焊接在钢龙骨上（见图3），钢龙骨由10#槽钢焊制而成。内模板与屏蔽铁间的微小狭窄均匀空间即为热效空间。同时为下一步的不锈钢包衬施工焊制好龙骨，龙骨的竖向间距1.5 m。拼装厚度1.8 cm 的夹板形成墙体外模板。

图3 侧墙内模板龙骨安装示意图Fig.3 Schematic Diagram of Installation of Formwork Keel in Side Wall

⑵安装钢筋、浇筑混凝土：安装墙身钢筋和模板，分层浇筑混凝土。废束站顶板采用叠合板施工技术，利用带预拱的预制板加现浇盖板确保顶部热效空间。

3.1.3 施工废束站外包衬防水

⑴施工薄板包衬：将加工好的5 mm 厚薄板焊接在预埋的龙骨上。为减小焊接变形、增加薄板的刚性，先用小直径的焊条点焊。控制焊接电流和电弧电压，避免焊接速度过快、热量过大。

⑵施工外包混凝土及防水卷材：在屏蔽铁块外围浇筑一层钢筋混凝土保护层（见图4），保护层厚度为20 cm。这层钢筋混凝土保护层包裹住整个屏蔽铁块，达到保护不锈钢包衬的目的。为确保防水效果，在钢筋混凝土保护层外铺一层聚合物防水卷材，最后再在外侧砌水泥砖保护防水卷材。

图4 外包混凝土示意图Fig.4 Schematic Diagram of Outsourcing Concrete

3.2 移动型废束站预留二次结构施工技术

可移动型屏蔽铁盒吊离前需切断结构钢筋、切割掉屏蔽铁盒上方的隧道顶板。为了保证在屏蔽铁盒吊离隧道后已切除的部分顶板的第二次结构施工及防水处理，绑扎顶板钢筋时在切割口周边预留二次结构钢筋及止水钢板（见图5）；在切割范围四边外50 mm 设置预留上下排钢筋，直径及间距同结构相应方向配筋；在切割范围四边外安装150 mm×4 mm 止水钢板，采用搭接接长，接口满焊［12］。

图5 预留钢筋及止水钢板示意图Fig.5 Schematic Diagram of Reserved Steel Bar and Water Stop Steel Plate

4 结语

本技术在中国散裂中子源项目中得到成功应用，技术保证了屏蔽铁块与四周墙体（顶板）狭窄均匀的热效空间、防止了外混凝土的开裂、减小了钢板焊接变形并确保地下水的隔离，解决了切割已完成隧道顶板吊离屏蔽铁盒后二次结构封闭和防水难题，实现了废束站的屏蔽效果及内置屏蔽铁盒可吊离、高精度定位等功能，取得了良好的效果。

研究成果对辐射处理项目和类似的地下密闭结构具有参考价值。