质子重离子隔墙洞口封堵及管道清洗防辐射施工技术VIP

质子重离子隔墙洞口封堵及管道清洗 防辐射施工技术 郑成广 陈逯浩 徐磊 俞建强 高文志 上海建工一建集团有限公司 上海 2 0 0 1 2 0 摘要 ：上海市质子重离子医院是国内首个拥有质子和重离子放疗技术的医院，其建筑对防辐射屏蔽等级要求极高。介 绍了超厚墙板结构预留洞的留设及无缝封堵技术，以及防辐射束流管道模块化预制及安装技术、屏蔽防辐射工艺冷却 水系统的洁净度控制技术等，以满足工程防辐射的需要，为类似工程提供借鉴。 关键词：质子重离子；防辐射 ；预留洞及封堵束流管道；工艺冷却水 中图分类号：T U 7 6 1 t + 4 文献标志码：B D OI 1 0 1 4 1 4 4 j c n k i j z s g 2 0 1 6 0 4 0 4 1 An t i Ra d i a t io n Co n s t r u c t i o n T e c h n o lo g y o f Ho l e Pl u g g i n g a n d P i p e l i n e Cl e a n i n g f o r P r o t o n He a v y I o n P a r t i t i o n Wa l l ZHENG Ch e n g g u a n g CHEN L u h a o XU L ei YU J i a n q i a n g GAO We n z h i S h a n g h a i C o n s t r u c t io n N o 1 ( G r o u p ) C o ， L t d S h a n g h a i 2 0 0 1 2 0 ； 0 引言 质子和重离子技术是放疗中的一种，是国际公认的放 疗尖端技术，质子和重离子同属于粒子线，与传统的光子 线不同 ，粒子线可以形成能量布拉格峰 ，能够在对肿瘤进 行集中爆破的同时，减少对健康组织的伤害。相对于开展 百年之久的传统放疗 ，质子重离子治疗代表了放疗的最高 技术和未来趋势，由于技术和价格因素，仅在德国、日本 和美国等少数国家开展 。上海市质子重离子医院为国内首 个具有质子重离子治疗肿瘤技术的医院，其特殊的功能势 必会给工程建 设提出各种各样的要求 ，尤其是在防辐射方 面对整个工程施工提出了挑战。 为了使工程顺利进行 ，项 目部在多个问题上进行了 创新，采取了适应此类工程的新型技术，使得工程圆满竣 工 1 技术难点分析 1 1 防辐射结构预留洞留设及封堵要求高 质子放疗区中各治疗室及同步环的结构外形复杂且墙 板厚度较大 ，同时这2 个区域内的预 留洞 口较多 ， 考虑到较 高的防辐射要求，对洞口留设的精确度及抗变形能力提出 挑战。 大量设备穿越墙体，考虑到墙体的防辐射屏蔽作用， 结构留洞封堵难度大，同时高辐射源处的封堵材料需进行 固 建 筑 施 工 8 卷 期 周期性 替换 ，对封堵材料和封堵工艺都提 出了更 高的要 求。 1 2 束流管道定位精度高 质子重离子放疗区域均通过成排束流管道敷设电缆及 个别控制电缆 ，束流管道采用迷道形式防辐射设计 ，在线 缆敷设后通过封堵来实现与非P T 区的隔离，达到防辐射要 求。成排束流管道需置于混凝土防护墙 中，而防辐射墙体 厚度较大 ，浇筑混凝土时振动也非常剧烈 ，很有可能使预 埋就位的束流管道产生位置偏移 ，引起将来使用上的不便 及安全隐患 ，因此束流管道的精确定位技术将对整个工程 的施工质量起到重要作用。 1 3 屏蔽防辐射工艺冷却水系统洁净度要求高 工艺冷却水系统用于冷却质子重离子医疗装置 ( P T) 中所有热耗较大的电子设备，并作为对某些温度变化敏感 部件的恒温调节手段。因屏蔽防辐射的需要，对冷却水的 纯净度要求非常高，需采取手段提高冷却水的纯净度。 2 主要施工技术 2 1 超厚墙板结构预留洞留设及无缝封堵技术 2 1 1超厚墙板结构预 留洞 留设技 术 由于传统的木模在巨大的侧应 力挤压下 ，极易变形 ， 会对墙体的防辐射要求产生较大影响，因此，采用钢箱替 换木模来进行洞口的预留，并采用型钢支架对其进行固 定 ，可避免此类问题 的发生 ，以满足洞口留设 的精度及抗 变形要求。 2 1 2超厚墙板 结构叠砖 无缝封堵技 术 为满足结构留洞的封堵以及高辐射源周期性替换需 师_， 租 瑚 ； =x m 一 l 饕 瓣 一 0 嚣 案 嚣 _ 攀 嚣 解 垮 ： 爨 嚣 戚 淹 杼 匈 繇热 简 地臣 智借_ 稿 郑成广 陈逯浩徐磊 俞建强 高文志：质子重离子隔墙洞 口封堵及管道清洗防辐射施工技术 求，采用防辐射混凝土叠砖结合防辐射沙袋作为主要的封 堵方式，在结构预留洞与设备之间的空隙处采用防辐射混 凝土叠砖垒砌，形成初步封堵，当叠砖与设备之间出现无 法填实的空隙时，再采用沙袋进行填实，形成二次封堵。 其中防辐射混凝土叠砖的制作工序包括混凝土浇筑 、养 护 拆模和防护。叠砖无缝封堵如图1 所示。 图1 超厚墙板结构叠砖无缝封堵 1 ) 防辐射叠砖配合比设计。叠砖 由标准混凝土制成， 应具备较好的防辐射性 ，在进行配合比设计时 ，通过对水 泥、粉煤灰和矿粉中的微量元素单独进行检测分析，同时 对总的微量元素的含量也应进行分析核对，直至所有叠砖 材料中的微量元素C o 、A g 、I r 含量小于0 0 5 g k g ，微量元 素E u 、S m、G d 、D y 、T m含量小于0 0 1 g k g ，以满足防辐 射需求。 2) 高精度叠砖模具设计与组装。为满足模板刚度、 强度以及整体稳定性，所有叠砖模板均采用双联或三联式 定型钢模。为确保混凝土砖表面平整度及尺寸偏差要求， 将抹面设置为截面积最小，且堆叠时不和其他面接触的一 面，其他五面均通过模具成型完成，模具平面如图2 所示。 模具组装前必须清理干净，不留水泥浆和混凝土薄片。模 板隔离剂不得有漏涂或流淌现象。模板的安装与固定要求 平直、紧密、不倾斜，并且尺寸要求准确3 】 。 图2 混凝土砖三联模平面示意 3) 高标准叠砖混凝土浇筑与养护。混凝土浇筑 前 ， 应对模板和支架进行检查，确保牢固后方可进行混凝土浇 筑。混凝土采用振动台振动，高频插入式振动器补振，混 凝土应振到停止下沉 ，无显著气泡上升 ，表面平坦一致 ， 呈现薄层水泥浆为止。在浇筑过程中，振动棒不得碰撞 模板。为了确保模具的周转利用率，叠砖采用低温蒸汽 养护。蒸养可在原生产模位上进行。蒸养分静停、升温、 恒温和降温4 个阶段。静停一般可从墙体混凝土全部浇筑 完毕开始计算，升温速度不得大于1 5 K h ；恒温时段温度 ( 5 5 5 ) ；降温不宜大于1 5 K h 。 4 ) 叠砖模具拆除。试压混凝土强度，当混凝土强度大 于设计强度的7 0 以上时，才可拆除模板，移动构件。拆 模的过程中，要保证轻手轻脚，拆好的砖块放在柔性材料 之上，避免与坚硬物体的碰撞，最大限度地保证叠砖表面 和棱角的完好。 5 ) 叠砖维护、包装及运输。叠砖拆模后 ，进行防尘涂 层施工。防尘涂层采用混凝土保护液，在涂刷之前要将叠 砖表面擦洗干净，待干燥后对叠砖进行保护液的涂刷，要 求确保叠砖6 4 “ 面均能刷到，且不能影响叠砖外观平整度等 质量。叠砖包装及运输时堆放在专用托盘上，叠砖与托盘 采用绑扎带固定。为确保成品不受损，每堆叠砖的边角采 用保护套措施。为防止天气影响，托盘外包装材料采用热 缩塑料包装。 6 )叠砖的质量检验。外观质量要求叠砖表面应光洁平 整、无砾石穴，内部无空腔区，边缘和拐角无缺口，防尘 涂层不影响表面质量，要求叠砖密度大于2 0 5 0 k g m3 。 2 2 防辐射束流管道模块化预制及安装技术 2 2 1模块化柬流管道设计 模块化束流管道是 由束流管道本体及3 块钢板模块组 合形成。束流管道由无缝钢管制作，根据迷道式防辐射要 求，特殊角度弯头在管道预制厂进行加工、装配。成排管 道模块由钢模板制作，根据图纸中管道尺寸、位置及管道 间相对距离进行定位开孔，3 块钢模板外形尺寸完全一致 ， 其中管道两端的2 块钢模板开孔位置尺寸完全一致，主要起 到了管道间定位的作用，中间1 块钢模板根据迷道式管道水 平 、垂直方向上偏差进行放线、开孔 ，此处混凝土膨胀或 收缩引起的应力变化而产生的挠度最大，在该位置设置钢 模板进行加强，可有效避免管道变形，如图3 所示【4 。 图3 模块化束流管道 2 2 2模 块化束流管道制作及施 工 1 ) 束流管道加工应注意无应力配管以及焊接时可能引 起的变形，防止成排束流管道与钢模板进行对接组合时发 生错位现象。 2 0 1 6 4 B u ild in 0 C o n slru ctio n 圈 郑成广 陈逯浩 徐磊 俞建强 高文志：质子重离子隔墙洞口封堵及管道清洗防辐射施工技术 2 ) 对钢模板进行定位开孔，束流管道两端钢模板开孔 直径略大于束流管道直径，以此作为环焊焊缝。 3 ) 将束流管道水平插入钢模板，在束流管道弯头处用 水平尺进行水平校准，然后点焊定位，其他束流管道按照 对称位置依次 电焊定位。中间钢模板按照放线开孔偏心方 向在束流管道中心位置相接，中间钢模板位置校准必须与 第1 块定位钢模板平行， 后对称依次进行点焊。之后将束流 管道 另一端钢模板依照前面的方法进行定位 。在3 块模板经 过位置及水平校准后进行环缝满焊。 2 3 屏蔽防辐射工艺冷却水系统洁净度控制技术 2 3 1清洗要求 根据防辐射需要 ，管道系统清洗要求如下 ：一是在整 个工艺冷却水循环系统内没有大于1 0 0 m的粒子，二是在 整个 工艺冷却水循环系统内没有磁性粒子 ，例如铁。管道 管件的清洗工作分为2 步，先在安装前，将所有管道、管 件 、阀门、热交换器和水箱等进行预清洗 ，待系统安装完 成后，再采用循环化学清洗的方法进行第2 次清理。 2 3 2 清洗工 艺程序 1 ) 高压水冲洗。高压水冲洗主要是去除管道内表面在 制造过程中形成的金属氧化物及装卸运输过程产生的颗粒 等 ； 2 ) 浸泡清洗 ( 常温)。浸泡洗的目的是利用酸洗液与 金属氧化物进行化学反应 ，生成可溶性物质而除去 ； 3 ) 水冲洗。水冲洗的 目的主要是为了去除表面的灰尘 或清洗后表面残留的溶剂 ； 4 )内表面擦洗。用白色纯棉布擦拭清洗管件内壁，不 能有发黑、发黄污渍，否则重新清洗； 5 ) 去离子水冲洗。去离子水冲洗的目的主要是为了去 除表面清洗后表面残 留的溶剂和擦拭下来的颗粒物 ； 6 ) 压缩空气干燥 ； 7 ) 检查验收 。采用专业清洗试纸检查管道配件 ，判定 是否合格 ； 8 ) 包装 。在管道管件验收完成后 ，对管道末端进行塑 料薄膜包覆。 2 3 3施工过程中管道洁净措施 1 ) 采用氩弧联焊。工艺冷却水管道所用管材及配件在 安装前均经过专业清洗 ，施工过程 中采用氩弧联焊的焊接 方式尽最大可能减小焊渣 、铁屑等污染。 2 ) 采用法兰连接形式。工艺冷却水管道采用法兰连接 方式，在确定安装尺寸及位置后，通过清洗工艺保证系统 的洁净。 2 3 4 系统安装后清洗工艺 系统安装完成后 ，采用循环化学清洗的方法 ，具体步 骤如下I 5 】 。 准备工作一水冲洗一脱脂一水冲洗一酸化一水冲洗一 I 建 筑 施 工 第 3 8 卷 第 4 期 钝化一水冲洗一废液处理 1 )循环清洗前应做好准备工作 ，确保系统安装工作 已经完成，水压试验已经完成，各个设备已用临时管道接 通 ； 2 ) 化学清洗前后都需要进行水冲洗 ，其主要 目的分别 为去除管道内表面中的浮尘及安装过程遗留的其他污物和 去除表面的灰尘或清洗后表面残 留的溶剂，当p H 值在6 8 时水冲洗完成； 3 ) 脱脂 ( 常温 ) 的目的是除去管道表面的油脂 ，并能 使酸洗液、钝化液更完全、彻底地与不锈钢表面接触 ； 4 ) 酸洗 ( 常温 ) 的目的是利用酸洗液与金属氧化物 、 焊瘤、药渣进行化学反应，生成可溶性物质而除去，酸洗 药剂采用硝酸添加缓蚀剂配制而成 ，当系统进行溶剂的铁 离子含量及酸浓度趋于平衡时，表明酸洗结束； 5 ) 钝化采用的溶剂为更浓的硝酸加缓蚀剂，当系统进 出的溶剂的铁离子含量及酸浓度趋于平衡时钝化结束 。 3 结语 通过工程 的实际检 验 ，混凝土墙板结构 留洞及无 缝 封堵均达到防辐射要求 ，混凝土叠砖也满足了各项性能指 标 ；防辐射屏蔽的设计及安装也采用了新的施工工艺，充 分符合 了绿色施工的要求；防辐射束流管道模块化预制及 安装则成为了一项创新性的实用技术；冷却水的洁净度也 达到了相应的要求。 各项施工技术难题的解决使得工程很好地满足了业主 对于建筑物高精度的定位以及高等级的防辐射屏蔽要求， 形成了一系列符合绿色施工要求的施工工艺和方法 ，特别 针对高等级防辐射屏蔽的需求，总结了一系列切实可行的 新工艺和新方法 ，有效保护了周边环境 ，保证 了工作人员 的健康安全问题，符合可持续发展政策要求，为类似工程 的实施起到了良好的示范作用。 参考文献 口 任俊和， 费立敏， 祁东升， 等 不锈铜洁净压力管道施工技术卟安装， 2 0 1 4 ( 8 ) ：2 6 2 8 【2 蔡文鹭 质子重 离子放 疗 区屏 蔽墙 防辐射混凝 土关键技术 l_ J 建筑 施工 2 0 1 2 ( 6 )