董澤榮 潘 峰 徐大為 王 兆

上海建工五建集團(tuán)有限公司 上海 200063

2020年，新冠肺炎疫情席卷全球。在國(guó)內(nèi)，應(yīng)急醫(yī)療設(shè)施和方艙醫(yī)院等臨時(shí)醫(yī)院成為了快速提供醫(yī)療資源、加速收治新冠肺炎患者的應(yīng)急處置載體。而在這些應(yīng)急醫(yī)療設(shè)施中，武漢火神山、雷神山醫(yī)院和上海市公共衛(wèi)生臨床中心應(yīng)急救治臨時(shí)醫(yī)療用房等新建項(xiàng)目都采用了集裝箱箱式房的集成建造模式。本文擬對(duì)應(yīng)急傳染病醫(yī)療設(shè)施在工程建造方面的發(fā)展歷程及未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究。

1 行業(yè)背景

早在第二次世界大戰(zhàn)期間，集成建筑由于預(yù)制和模塊化的特點(diǎn)，開始作為軍事人員臨時(shí)住宿大量使用。戰(zhàn)后，世界各地尤其是日本和歐洲有著大量的城市重建需求，通過異地工廠集中預(yù)制構(gòu)件來進(jìn)行城市建造無疑成為一種最優(yōu)化選擇。而在美國(guó)，模塊化建筑的商業(yè)應(yīng)用（如酒店、辦公室、醫(yī)院和學(xué)校）也在20世紀(jì)70年代開始出現(xiàn)[1]。

在醫(yī)療系統(tǒng)的建設(shè)方面，國(guó)外已經(jīng)開始醫(yī)院建設(shè)的空間模塊化研究。美國(guó)的HKS建筑設(shè)計(jì)公司在單元病房的模塊建構(gòu)上擁有先進(jìn)的設(shè)計(jì)成果。美國(guó)的GOLD（Global Ocean and Land Developers）公司也推出了移動(dòng)模塊化醫(yī)院系統(tǒng)[2]，系統(tǒng)中各部門空間均在工廠進(jìn)行完整預(yù)制，并設(shè)計(jì)成同樣大小的獨(dú)立模塊，運(yùn)輸至目的場(chǎng)地后根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)醫(yī)院的組合建設(shè)。

如今，集成建筑已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于施工現(xiàn)場(chǎng)、防災(zāi)救治等臨時(shí)建筑中。國(guó)內(nèi)的應(yīng)急傳染病防治建筑始于2003年SARS疫情時(shí)的小湯山醫(yī)院。雖然僅用了9 d就完成了建設(shè)，但小湯山醫(yī)院是以整體式鋼筋混凝土盒式房屋，部分采用輕鋼結(jié)構(gòu)板房的方式實(shí)現(xiàn)醫(yī)療空間的快速搭建[3]，實(shí)際空間使用狀態(tài)與空間物理?xiàng)l件并不完全符合醫(yī)療使用的標(biāo)準(zhǔn)。而在此次新冠肺炎疫情的應(yīng)急醫(yī)療項(xiàng)目建設(shè)期間，除武漢、上海外，全國(guó)多地也相繼選用了集裝箱模塊化的形式新建或擴(kuò)建了病區(qū)護(hù)理單元。這與集裝箱房屋標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)保、便捷的特點(diǎn)息息相關(guān)，且國(guó)內(nèi)疫情暴發(fā)時(shí)值春節(jié)，各地的生產(chǎn)建設(shè)工作趨于停滯，集裝箱房屋是唯一能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模采購(gòu)的建設(shè)材料。相比小湯山醫(yī)院的混凝土盒式房屋，集裝箱房屋在功能、技術(shù)與材料等方面更進(jìn)一步，所采用的裝配式體系工業(yè)化程度也更高。

2 建筑形式

應(yīng)急傳染病醫(yī)療設(shè)施一般采用“三區(qū)兩通道”設(shè)計(jì)，“三區(qū)”是指清潔區(qū)、半污染區(qū)和污染區(qū)；“兩通道”是指醫(yī)護(hù)人員和患者在進(jìn)入污染區(qū)時(shí)，應(yīng)分別設(shè)置獨(dú)立入口（或通道），醫(yī)護(hù)人員和患者應(yīng)通過不同的出口退出，且醫(yī)護(hù)人員返回清潔區(qū)的口部與其進(jìn)入污染區(qū)的口部應(yīng)分別設(shè)置，不得合用[4]。由于應(yīng)急傳染病醫(yī)療設(shè)施只收治傳染病患者，一般不設(shè)置門急診，整個(gè)設(shè)施又可從功能上大致分為病區(qū)護(hù)理單元、醫(yī)護(hù)生活區(qū)和醫(yī)技區(qū)這3個(gè)區(qū)域。醫(yī)護(hù)生活區(qū)設(shè)置在清潔區(qū)內(nèi)，病區(qū)護(hù)理單元和醫(yī)技區(qū)則分別設(shè)置在污染區(qū)和半污染區(qū)。清潔區(qū)、醫(yī)護(hù)通道和污染、半污染區(qū)、患者通道對(duì)建筑的設(shè)計(jì)和功能要求是不同的。病區(qū)護(hù)理單元密閉要求高，而醫(yī)技區(qū)則側(cè)重于空間和荷載，醫(yī)護(hù)生活區(qū)相關(guān)要求要低一些。為兼顧工期和使用功能，病區(qū)護(hù)理單元、醫(yī)技區(qū)和醫(yī)護(hù)生活區(qū)往往采用不同的建筑形式。

北京小湯山醫(yī)院二部工程[5]分為生活區(qū)、限制區(qū)和隔離區(qū)，均為單層，采用鋼筋混凝土盒式房屋＋輕鋼結(jié)構(gòu)板房的建筑形式。武漢火神山醫(yī)院分為1號(hào)病區(qū)、2號(hào)病區(qū)、醫(yī)技區(qū)、ICU部和后勤保障用房，除2號(hào)病區(qū)為2層外，其余為單層，采用集裝箱箱式房屋與鋼框架＋輕型墻板體系的建筑形式。武漢雷神山醫(yī)院分為醫(yī)療救護(hù)區(qū)和醫(yī)護(hù)生活區(qū)，醫(yī)療救護(hù)區(qū)為單層，醫(yī)護(hù)生活區(qū)為2層，醫(yī)療救護(hù)區(qū)采用集裝箱箱式房屋與鋼框架＋輕型墻板體系，醫(yī)護(hù)生活區(qū)采用輕鋼活動(dòng)板房的建筑形式。上海市公共衛(wèi)生臨床中心應(yīng)急救治醫(yī)療用房項(xiàng)目分為應(yīng)急病房樓和配套用房，應(yīng)急病房樓為2層，配套用房為單層，采用集裝箱箱式房屋與鋼框架的建筑形式。

3 基礎(chǔ)形式

新建應(yīng)急傳染病醫(yī)療設(shè)施的選址一般位于相應(yīng)場(chǎng)區(qū)配套設(shè)施齊備、交通便利的地段，宜利用現(xiàn)有醫(yī)療設(shè)施的空地或鄰近地塊[6]。既有建筑改造成應(yīng)急醫(yī)療設(shè)施時(shí)，也應(yīng)選擇院區(qū)內(nèi)相對(duì)獨(dú)立的建筑或區(qū)域。因此選址的基礎(chǔ)形式要因地制宜，根據(jù)場(chǎng)地條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。如火神山醫(yī)院局部存在軟弱土，換填后場(chǎng)地仍有高差，為節(jié)約工期，由條形基礎(chǔ)改為平板式筏形基礎(chǔ)結(jié)合方鋼支墩的形式。方鋼抬高集裝箱，形成架空空間，為管線安裝提供了作業(yè)空間，保證了負(fù)壓病房的通風(fēng)隔潮[7]。雷神山醫(yī)院采用了H型鋼支墩、條形支墩和平板式筏形基礎(chǔ)等多種基礎(chǔ)形式，隔離區(qū)在墊層上滿鋪HDPE防滲膜，再根據(jù)具體承載要求選擇筏形基礎(chǔ)或支墩。施工過程中又將鋼框架和混凝土支墩改為成品貝雷梁，既滿足受力要求，形成架空空間，又節(jié)省了人力，縮短了工期。

4 封堵工藝

應(yīng)急傳染病醫(yī)療設(shè)施的負(fù)壓效果取決于封堵工藝的質(zhì)量。為保證病毒不擴(kuò)散，需確保臨時(shí)傳染病醫(yī)院隔離病區(qū)的氣密性，負(fù)壓病房氣密性程度是能否有效阻斷病毒擴(kuò)散的關(guān)鍵。因此，必須從土建結(jié)構(gòu)、給排水系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等各個(gè)專業(yè)進(jìn)行分析應(yīng)用，選用合適的封堵材料與封堵方法，保證建筑結(jié)構(gòu)的密閉性。武漢火神山醫(yī)院在箱式房骨架間隙，采用發(fā)泡劑＋專用鐵皮蓋板（變形縫蓋板）＋防霉密封膠＋錫箔紙封堵；墻板與箱式房結(jié)構(gòu)骨架間隙采用自粘錫箔紙＋防霉密封膠封堵；穿墻部位采用發(fā)泡劑＋自粘錫箔紙；管道出室內(nèi)地面、墻面采用防水密封膠＋丁基防水膠封堵[8-9]。武漢雷神山醫(yī)院吊頂采用發(fā)泡劑＋結(jié)構(gòu)密封膠＋錫箔膠帶封堵；墻板采用紙膠帶＋硅酮密封膠＋鋁箔膠帶封堵；傳遞窗采用硅酮密封膠＋鋁箔膠帶封堵；穿墻部分采用發(fā)泡劑＋鋁箔膠帶封堵；管道出室內(nèi)地面、墻面采用防水密封膠＋丁基防水膠封堵[10]。上海市公共衛(wèi)生臨床中心應(yīng)急救治醫(yī)療用房項(xiàng)目墻面、頂鋼板連接處采用防水硅膠＋防腐漆封堵；門、窗框/傳遞窗穿墻處采用發(fā)泡劑＋防水硅膠＋防腐漆封堵；室內(nèi)送、排風(fēng)管穿墻處/線槽穿墻處采用發(fā)泡劑＋防火堵泥＋石膏＋防水硅膠封堵。

5 屋面工程

為兼顧使用功能和工期，應(yīng)急醫(yī)療建筑的屋面系統(tǒng)會(huì)在實(shí)際施工過程中進(jìn)行優(yōu)化?；鹕裆结t(yī)院屋面管線系統(tǒng)復(fù)雜，特別是氧氣管道附近不宜采用焊接工藝，盡量采用機(jī)械連接。經(jīng)優(yōu)化，將中間立桿原有焊接連接改成鐵絲綁扎，將檁條與鋼管焊接改成扣件＋綁扎連接。彩鋼瓦與彩鋼瓦、彩鋼瓦與檁條、排水溝與排水溝間連接節(jié)點(diǎn)采用射釘、燕尾釘和自攻螺釘?shù)倪B接方式，操作簡(jiǎn)易、質(zhì)量可控[11]。

雷神山醫(yī)院原設(shè)計(jì)采用鋼結(jié)構(gòu)屋頂，但鋼結(jié)構(gòu)屋頂需定制加工，施工周期長(zhǎng)、自重大、工藝復(fù)雜，在臨時(shí)工程中應(yīng)變性較差，因此，研究深化設(shè)計(jì)鋼管彩鋼瓦組合式屋面，采用鋼管作為主支撐架體，槽鋼作為檁條，彩鋼瓦作為屋面板，四周采用防雨布或彩鋼瓦封閉，滿拉纜風(fēng)繩加固，既滿足屋面使用功能，保證取材方便、工藝簡(jiǎn)單、施工快速、自重小、靈活多變，達(dá)到快速施工效果，又減小結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)[12]。

6 工序穿插

火神山醫(yī)院將項(xiàng)目分為4個(gè)分區(qū)，由4家單位進(jìn)行建筑主體結(jié)構(gòu)施工，其余參建單位在此分區(qū)基礎(chǔ)上承擔(dān)對(duì)應(yīng)優(yōu)勢(shì)專業(yè)施工。從整體上將工程分為4個(gè)階段：場(chǎng)地平整、基礎(chǔ)施工、箱式房安裝、室內(nèi)機(jī)電及醫(yī)療設(shè)備安裝，進(jìn)行室內(nèi)、室外工序分析，專業(yè)之間穿插施工[13]。

雷神山醫(yī)院采取全專業(yè)穿插施工，空間上按傳染病醫(yī)院的潔凈或非潔凈獨(dú)立系統(tǒng)區(qū)域進(jìn)行劃分，各小單體間自成體系，施工互不干擾，再按移交順序進(jìn)行流水施工。在時(shí)間上每個(gè)單體合理安排先后工序、無縫銜接，并按不同部位多個(gè)工序同時(shí)施工[14]。

上海市公共衛(wèi)生臨床中心應(yīng)急救治醫(yī)療用房項(xiàng)目對(duì)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行精心策劃，將施工分為基礎(chǔ)及預(yù)埋管施工、集裝箱安裝、屋面安裝、輕鋼結(jié)構(gòu)安裝、室內(nèi)機(jī)電設(shè)備安裝、室外總體施工和裝飾施工等部分，計(jì)算每一部分的計(jì)劃工期，同步穿插各專業(yè)施工。采用邊設(shè)計(jì)邊施工的模式，通過市場(chǎng)調(diào)研和建工集團(tuán)的規(guī)?；瘍?yōu)勢(shì)，保障了材料、設(shè)備、勞動(dòng)力的供應(yīng)。

7 BIM技術(shù)應(yīng)用

不同于2003年建造的小湯山醫(yī)院，火神山、雷神山醫(yī)院的建設(shè)利用BIM技術(shù)降低了邊設(shè)計(jì)邊施工的難度。雷神山醫(yī)院通過BIM的數(shù)字化建造技術(shù)，指導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)拼裝，極大縮短了項(xiàng)目建設(shè)工期。模擬分析了室外風(fēng)環(huán)境，有利于場(chǎng)地內(nèi)氣體排放的迅速稀釋和擴(kuò)散。通過CFD軟件模擬隔離病房氣流組織，病房?jī)?nèi)形成了“U形”通風(fēng)環(huán)境，降低了醫(yī)護(hù)人員感染的風(fēng)險(xiǎn)[15]?；鹕裆结t(yī)院應(yīng)用BIM技術(shù)，分析、比選建造方案，確定快速建造ICU樓和醫(yī)技樓的結(jié)構(gòu)體系、組合截面、連接節(jié)點(diǎn)方案。全面運(yùn)用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)快速建造，經(jīng)過提煉和整理得到AutoCAD格式的線模型，導(dǎo)入Tekla軟件，實(shí)現(xiàn)多人聯(lián)機(jī)搭建BIM模型，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工詳圖設(shè)計(jì)，解決建筑形狀不規(guī)則、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜、桿件碰撞問題。通過BIM模型進(jìn)行施工技術(shù)交底，促使施工管理效率達(dá)到預(yù)期[16]。

8 集裝箱箱式房規(guī)格尺寸

雷神山醫(yī)院采用了名義尺寸為3.0 m×6.0 m×2.9 m、2.0 m×6.0 m×2.9 m的2種規(guī)格模塊單元；火神山醫(yī)院主要采用了名義尺寸為3.0 m×6.0 m×2.9 m的單一規(guī)格；而上海市公共衛(wèi)生臨床中心對(duì)上部荷載要求較為集中的區(qū)域選擇名義尺寸為3.0 m×3.0 m×2.8 m的定型化加工箱體，其他病房及走廊區(qū)域等統(tǒng)一選用6.0 m×3.0 m×2.8 m規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)箱體進(jìn)行整體拼裝。

9 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)的應(yīng)急集裝箱建筑始于2003年SARS疫情期間的小湯山醫(yī)院，經(jīng)過2008年汶川地震、2010年玉樹地震，到火神山醫(yī)院、雷神山醫(yī)院，已經(jīng)發(fā)展了17個(gè)年頭[17]。雖在應(yīng)急抗災(zāi)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，但行業(yè)內(nèi)并沒有統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。特別是當(dāng)應(yīng)用在傳染病應(yīng)急防治時(shí)，集裝箱建筑不僅要滿足建筑規(guī)范，還應(yīng)滿足醫(yī)療負(fù)壓隔離的需求。現(xiàn)有的集裝箱在進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試時(shí)[18]，一般也只考慮了力學(xué)性能、熱工性能、防火性能和隔聲性能，僅滿足了相應(yīng)建筑驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

表1統(tǒng)計(jì)了與集裝箱醫(yī)療用房相關(guān)的一些現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其中，除了為新冠防疫制定的圖集20Z001-1《應(yīng)急發(fā)熱門診設(shè)計(jì)示例（一）》和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CECS 661—2020《新型冠狀病毒感染的肺炎傳染病應(yīng)急醫(yī)療設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》以外，其余標(biāo)準(zhǔn)僅從集裝箱模塊化的角度考慮，雖然標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)規(guī)格尺寸、結(jié)構(gòu)形式、室內(nèi)裝潢、設(shè)備與管線或多或少進(jìn)行了推薦性要求，但相比傳染病防治的負(fù)壓隔離要求還相去甚遠(yuǎn)。當(dāng)遇到突發(fā)疫情時(shí)，能采購(gòu)到的集裝箱很難符合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須由設(shè)計(jì)、施工和各專業(yè)單位進(jìn)行大量的前期深化工作，施工效率不高。

表1 和集裝箱醫(yī)療用房相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

10 前景展望

集成建筑作為關(guān)鍵資源，在新冠肺炎疫情應(yīng)急醫(yī)療設(shè)施建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。集成建筑裝配化程度的提升、工藝技術(shù)的革新和參建單位管理水平的進(jìn)步，也讓各地的應(yīng)急醫(yī)療設(shè)施與2003年的小湯山醫(yī)院相比，無論是使用功能、建設(shè)周期還是建設(shè)規(guī)模上都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。其中，集裝箱組合房屋由于其標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)保、便捷的特點(diǎn)被大量應(yīng)用在應(yīng)急病房的建造技術(shù)當(dāng)中。

然而，集裝箱病房研究領(lǐng)域的空白以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的缺失給應(yīng)急病房的建造工作帶來了不小的困難。經(jīng)過此次疫情，眾多的集裝箱生產(chǎn)廠家和施工單位也開始響應(yīng)負(fù)壓隔離病房的要求，各大專利檢索平臺(tái)中也能看到新一代新型集裝箱負(fù)壓病房專利申請(qǐng)，不僅僅是集裝箱的框架加工、圍護(hù)制作、管線安裝均在工廠完成，負(fù)壓病房本體、新風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)也統(tǒng)一集成在了集裝箱中。

如何規(guī)范集裝箱的規(guī)格尺寸，融入“平疫結(jié)合”“平戰(zhàn)結(jié)合”理念，充分考慮未來公共醫(yī)療衛(wèi)生的不確定因素，可從此次新冠肺炎疫情的防疫經(jīng)驗(yàn)中得到啟示，即充分考慮負(fù)壓傳染病隔離的醫(yī)療要求，進(jìn)一步集成各大機(jī)電管線系統(tǒng)，確保以后突發(fā)性公共衛(wèi)生事件中有更完備的技術(shù)支持和物資儲(chǔ)備。負(fù)壓應(yīng)急儲(chǔ)備集裝箱病房的研究和標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一仍有很長(zhǎng)的路要走。