半导体芯片作为现代信息技术的核心,对全球经济发展起着至关重要的作用。随着科技的进步,我国半导体产业发展速度迅猛,形成了全方位的竞争格局,其技术创新、市场规模、产业布局都在发生深刻变化。半导体的应用领域也在不断扩大,除了传统的航天、通信、科研等,还拓展到了智能家居、物联网、人工智能、无人驾驶等新兴领域在半导体产业的电子芯片厂房中,洁净室是其关键部位与核心区域,该核心部位楼板的形式和做法是保证其洁净度等级的关键技术,而目前奇氏板的结构形式正适应其技术要求和发展需要。
1、工程概况
南京某集成电路晶圆级先进封测生产线建设项目,位于南京市浦口经济开发区,项目总建筑面积约5万㎡,共1个单体及附属设施,建筑地上3层、局部5层,高度23.98m。该项目建成后主要从事晶圆级集成电路高端封装业务,其生产区域要求空气达到百级洁净标准,同时要求抗微震、抗噪声等,因此在洁净厂房采用了奇氏板结构。该生产厂房长153m、宽80m,为框架结构,梁板厚度650mm,奇氏筒内径390mm,奇氏板铺设投影面积10,858㎡,孔数为26,432个。
2、工艺结构特点及原理
2.1结构特点
奇氏板结构是由奇氏模板和钢筋混凝土组成,施工工艺不同于普通钢筋混凝土楼板结构。奇氏板是在楼板上留有大量孔洞的一种楼板结构,其作用是通过保证空气在楼板孔洞中的流通和循环,使悬浮在空气的微粒通过这些孔洞进入上层空间并进行集中处理,使室内操作区间空气达到高标准洁净等级。电子厂房对洁净度要求很高,需要在楼板上留设通风洞来保证洁净度,且生产设备较重,对楼板的承载力要求高,整个楼板均由密肋梁组成。奇氏板在支撑架搭设、模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑、混凝土养护等工序上均有其自身的特点,且对施工质量要求极髙。
2.2工艺原理
奇氏板结构对平整度要求极高,2m范围内偏差不大于2mmW。需严格对满堂脚手架搭设、模板组装、钢筋绑扎、奇氏筒安装等工序的标高进行复核。奇氏筒的定位放线也是重中之重,需对每一个奇氏筒进行准确的定位。采用十字放样法对奇氏筒进行定位,十字交叉处即为筒身安装中心点,误差不得大于2mm。
传统施工是主梁绑好之后放入奇氏筒,再进行次梁绑扎,导致奇氏筒在钢筋施工过程中极易损坏。改变施工顺序,先进行主次梁(井字梁)钢筋绑扎,再安装奇氏筒(见图1),可大大降低施工难度,同时节省工期,避免材料浪费。混凝土与奇氏筒之间的复合作用,决定了整个结构的承载力和性能,基于每种组成材料性能的结构优化,也对整个结构的承载力和性能起着决定作用。

3、施工工艺操作要点
工艺流程见图2。根据标高控制基点,在奇氏板下支撑体系搭设时,标高控制程序就应介入。为保证奇氏板整体标高,在铺设建筑模板的过程中,水平控制仪的标高应同步介入。并按照结构标高要求严格控制,采取加密测量、精确控制的办法,确保在不可拆卸的奇氏板铺设前控制底部标高,从而保证奇氏板面层标高。

钢筋绑扎阶段也要严格控制标高,不得因绑扎难度出现局部起拱和扭曲的变形等。在混凝土浇筑前,应复核奇氏筒标高及加固情况,确保浇筑完成面平整度符合要求。
3.1盘扣式脚手架搭设
盘扣式脚手架按照模板方案搭建支承排架,再铺设横、纵双向型钢龙骨,调节支承排架上的
可调顶托,使各条骨架顶面必须在同一水平面,使用激光找平仪校正水平(见图3)。

3.2 组装模板
满铺建筑模板(2mm厚涂塑夹板)建筑模板采用新木质模板,尤其注意建筑模板接缝处要对齐,不能高低不平,2m范围内平整度要求不大于2mm,再次用激光找平仪校正水平(见图4),建筑模板铺设完成后,清洁模板表面,不允许有铁钉,混凝土等残渣存在。

3.3 定位放线
按照设计施工图纸要求在建筑模板上画出放样线放样线的十字交叉处为奇氏板安装的中心点,误差不能大于2mm(见图5)。
3.4 奇氏筒底盘安装
严格按照已做好的放样线安装底盘,底盘上有加工好的4条标线,4条标线尽量对齐放样线中十字交叉处延伸出的线,减少偏差,按照对角线原则依次打螺丝孔,打螺丝孔过程中不能让定位盘移位,8个螺丝孔不可少打、漏打。后续铺排钢筋,施工过程中注意保护下部已安装好的定位盘(见图6)。

3.5 “井”字梁(次梁)钢筋绑扎
奇氏板结构楼层内“井”字梁非常密集,钢筋的用量比较大。钢筋的绑扎需按主、次梁分阶段分方向依次施工。先完成周边主梁,再开始一个方向的次梁钢筋绑扎;钢筋需架高绑扎(见图7),可保护奇氏简底盘不受损伤,工人操作方便。钢筋保护层采用同标号混凝土垫块,垫块间距不大于1000mm。操作时注意不能移动损坏底盘,须电焊作业时,做好防护措施。施工完成后架高钢筋用的方木钢管等需清理出场。施工人员行走时不能踩踏安装好的底盘,防止泥渣堵塞底盘中心螺丝孔。钢筋绑扎完成后,需进行标高复核,确保整体施工平整度。

3.6 奇氏筒安装
安装顺序:底盖安装,简身安装,螺杆安装,上盖安装。
(1)底盖安装。在安装好的定位盘上加装底盖,对准位置后使用适当力度压到位,如安装过程中发现有定位盘已变形损坏,须先更换。
(2)简身安装。奇氏筒的搬运过程中,需做好成品保护,避免撞击、挤压、摩擦。吊装至指定位置后,将奇氏筒的下端套入下盖定位圈,注意不要碰撞周边钢筋。
(3)螺杆安装。简身安装完成后,将螺杆任意端对准底盖中心螺丝孔,拧入到固定位置即可,不需大力扭死。使用钳子等工具时不能夹上端螺纹处,以免影响后面螺母的安装。
(4)上盖安装。螺杆拧固后,套入上盖,对准位置吻合好,再扭紧顶部螺丝,固定死奇氏板简身。

3.7 奇氏筒上盖防漏浆及加固处理
奇氏筒安装完成后,其简身上端和上盖边缘间缝隙用胶带纸密封,将胶带纸沿缝隙平整、牢固地粘贴一周。废弃胶带纸不能遗弃在工地,不能粘在简身上。补缝要贴合奇氏板模板,不得遗漏。雨天模板上还有积水时,不能进行密封工作。防漏浆处理完成后(见图8),使用木方下压固定奇氏板,用铁丝连接固定到钢筋梁上。奇氏板模板固定的同时即可进行密封工作(见图9)。

3.8 混凝土施工
(1)混凝土浇筑前,要对标高进行复测,并清理整个区域的垃圾、杂物。由于混凝土浇筑量大,要确保混凝土的供应及时。按照先浇柱后浇梁、板的顺序,分两次浇筑。分层浇筑(见图10),振捣,柱分层高度不超过500mm,梁分层高度不超过300mm。

(2)下层混凝土浇筑完成后,可拆除奇氏筒上方固定木方,浇筑最上层时,边浇筑边找平。由于密肋梁柱节点位置缝隙较窄,在混凝土浇筑过程中,应适当增加振捣时间,确保浇筑密实。
(3)混凝土浇筑完成后,立即将表面初步刮平,然后用木模搓平以闭合收缩裂缝,在混凝土初凝前,用铁抹子压实、收光。处在临界初凝期开始进行机械收光,砼浇筑终凝4h,在砼表面开始覆盖(麻袋、塑料彩布等)浇水养护。
4、施工质量控制
4.1 检查验收
(1)盘扣脚手架标高控制。盘扣架每批次材料进场后必须检查其完整性。架体搭设过程中,顶托、双钢管及木方标高均须进行测量控制。
(2)模板组装平整度控制。底模板铺设时统一标高,不起拱。底模板铺设完成后及时用精密水准仪复核板面标高,及时调整,确保底模板平整度控制在2mm/2m范围内。
(3)混凝土表面平整度控制。采用扫平仪进行混凝土面粗平施工;采用6m长刮尺及水平靠尺,以奇氏筒边缘标高为基准进行整体精平施工;采用精密水准仪配合复查板面标高,及时进行调整。
4.2 成品保护
奇氏简进场后或者运输到板面后堆放于指定位置,堆放处下部垫木方模板,上下桶中间垫夹板和土工布。堆方高度不得超过3层;奇氏简吊运过程中采用特制吊篮进行吊装,吊篮内侧设置一层5cm挤塑式聚苯乙烯隔热保温板作为保护层,吊篮内简体放置高度不超过2层,上下桶中间垫夹板和土工布;奇氏筒用人工挑运时,上下檐口的保护纸不得拆除;在施工区域安装前后,均需做好奇氏简成品保护。成形效果展示见图11。

5、结语
本项目奇氏板结构采用不可拆除模板,其预制特性使得建筑施工过程更加高效。在过程中严格把控每一道工序,利用一系列处理措施,如反复复测标高、十字放样、防漏浆处理、奇氏简木方加固等,确保奇氏板楼层质量以及平整度满足设计要求。
通过改进传统的施工工序,节省了工期,降低了施工成本,减少了传统建筑材料的使用量,降低了对环境的影响,具有显著的节能环保效果。奇氏板施工技术的应用对于优化建筑结构、节能环保、提高施工效率、增强抗震性能、降低维护成本、促进技术创新、提高美学价值和社会效益等方面都具有重要的意义。
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