趙海鵬

同濟大學(xué)附屬同濟醫(yī)院 上海 200065

隨著城市化進程的不斷加快，城市人口也在不斷增長，增加了城市醫(yī)療資源的保障壓力。另外，近年來由于醫(yī)療服務(wù)體系設(shè)置不夠合理，醫(yī)療資源配置不均衡，三級診療制度還未真正落實，導(dǎo)致了醫(yī)療資源和患者不可避免地向中心城區(qū)醫(yī)院集中。在此背景下，城市醫(yī)療體系規(guī)模的擴大和各專業(yè)的進一步完善成為緩解醫(yī)療資源壓力的主要手段之一。鑒于此，如何在保障醫(yī)院正常運營的基礎(chǔ)上進一步拓展現(xiàn)有醫(yī)院內(nèi)部的可利用空間，優(yōu)化醫(yī)療功能布局，在改善醫(yī)療流程的同時降低拓建擴容影響成為當(dāng)前需要持續(xù)思考的問題[1-3]。

1 城市醫(yī)院擴容的思考方向

1）提高空間利用率。地處城市核心區(qū)域內(nèi)的醫(yī)院，往往始建年代較早，因早期規(guī)劃前瞻性不足、地下空間開發(fā)技術(shù)尚未成熟等原因，使得醫(yī)院存在因空間利用率不足而導(dǎo)致的諸如缺少必要門急診、病房、醫(yī)技等業(yè)務(wù)空間，布局不合理、環(huán)境差、停車困難等問題，大大影響了患者的醫(yī)療體驗。為解決以上矛盾，醫(yī)療空間的拓展成為必要的舉措，但由于地處鬧市，醫(yī)院周邊環(huán)境復(fù)雜，土地資源稀缺，醫(yī)院空間向外擴展受到極大限制。為此，在醫(yī)院內(nèi)部充分開發(fā)地下空間將成為醫(yī)院后續(xù)空間擴容的首要方向。

2）提升既有醫(yī)療建筑功能。由于早期建造的醫(yī)療建筑使用周期較長，部分建筑甚至具有一定的歷史傳承功能，在各類醫(yī)療設(shè)施的不斷迭代更新下，早期用于醫(yī)療的該類建筑在使用功能、結(jié)構(gòu)承載、內(nèi)部裝修等方面已漸漸不能滿足新時代背景下醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展要求。在響應(yīng)住建部提倡的分類審慎處置既有建筑，推行小規(guī)模、漸進式有機更新和微改造的背景下，既有建筑通過保護性修繕加固等手段，提升原區(qū)域內(nèi)醫(yī)療建筑使用功能，用以滿足現(xiàn)代化的醫(yī)療設(shè)施要求將成為后續(xù)既有建筑功能提升的首要方向。

3）降低拓建擾動。穩(wěn)定持續(xù)和高質(zhì)量的醫(yī)療服務(wù)是人民健康的重要保障。因此，醫(yī)療建筑擴容過程中，如何保持醫(yī)療服務(wù)不間斷，如何保證醫(yī)院醫(yī)療服務(wù)品質(zhì)不受改造施工影響，也是醫(yī)療建筑拓建擴容過程中需要思考的一項重要問題。傳統(tǒng)拓建過程中所產(chǎn)生的噪聲、揚塵、光源污染，以及敞開式的深基坑都會對醫(yī)院內(nèi)部人員的身體、心理狀態(tài)和周邊的既有建筑、管線安全造成一定程度的影響。為此，通過選用更加安全、可靠的地下空間施工技術(shù)，采用精細化、信息化的管控手段和裝備，從而保證醫(yī)院運營、拓建無縫銜接成為降低拓建擾動的重要方向。

2 城市醫(yī)院擴容的對策技術(shù)

如前文所述，目前城市醫(yī)療建筑亟待升級，而拓建過程中存在可利用場地小、文明施工要求高、影響醫(yī)院正常運營等問題，在此背景下從城市醫(yī)院擴容的角度出發(fā)，如何在狹小場地內(nèi)“變”出空間，提升功能，低擾動改擴建，成為醫(yī)療體系建筑拓建擴容的三大思考方向。以下就針對這3方面的思考方向并結(jié)合現(xiàn)有先進城市醫(yī)院建筑更新擴容技術(shù)體系進行介紹。

2.1既有建筑和周邊地下空間開發(fā)技術(shù)

由于城市核心地帶土地已被大面積地開發(fā)利用，醫(yī)院內(nèi)部和周邊可利用場地極其狹小，周邊環(huán)境保護要求極高，采用傳統(tǒng)的在大面積空地進行順作開挖開發(fā)地下室的施工技術(shù)方案往往存在明顯弊端。

針對上述問題，目前已具備的成熟的地下空間施工新技術(shù)工藝包含：平推逆作法增設(shè)地下空間技術(shù)、既有建筑原位地下空間開發(fā)技術(shù)、緊鄰既有建筑保護建筑深基坑施工技術(shù)等（表1）。

表1 既有建筑和周邊地下空間拓建技術(shù)

以上技術(shù)的儲備已能適應(yīng)多種情況下的城市核心地區(qū)地下空間開發(fā)需求，為醫(yī)療體系在地下空間的拓展奠定了技術(shù)儲備的基礎(chǔ)。隨著地下空間開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，在不遠的將來醫(yī)療體系空間的拓展將向著更深、更安全的方向發(fā)展。

2.2既有建筑結(jié)構(gòu)更新技術(shù)

對于難以滿足現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備和醫(yī)療條件的建筑，通過既有基礎(chǔ)補強和高效結(jié)構(gòu)加固等先進施工技術(shù)，對既有建筑進行整體加固、加層，提升建筑整體承載力，從而擴展既有建筑的醫(yī)療使用功能。

在滿足原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和相關(guān)承載力的前提下，結(jié)合建筑低擾動改建技術(shù)、機電管道設(shè)備更換和擴容改造技術(shù)等可實現(xiàn)建筑不停業(yè)改造。

對于有歷史風(fēng)貌保護要求的醫(yī)療建筑，在實現(xiàn)建筑功能提升的背景下，利用“熱水瓶換膽”技術(shù)、保留外墻鋼支撐臨時保護技術(shù)、永久結(jié)構(gòu)代替臨時支撐的保留外墻支護體系、既有建筑超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，UHPC）單面延性加固技術(shù)等新技術(shù)和新材料，可在保留風(fēng)貌外墻的前提下實現(xiàn)醫(yī)療建筑的內(nèi)部功能升級（表2）。

表2 既有建筑結(jié)構(gòu)更新技術(shù)

2.3“低擾動”改擴建技術(shù)

首先，城市核心區(qū)醫(yī)療體系擴容工程的實施，不僅是傳統(tǒng)土木工程先進施工技術(shù)的集大成者，同時對于文明施工、信息化施工也是極大的考驗。在醫(yī)院內(nèi)部空間拓展和建筑改建過程中采用逆作法施工工藝、醫(yī)療設(shè)備管線安全保護技術(shù)等先進施工技術(shù)達到有效保護周邊既有建筑的目的。

其次，采用人流組織和安全防護隔離技術(shù)、改擴建施工噪聲揚塵隔離技術(shù)等實現(xiàn)對于現(xiàn)場醫(yī)院內(nèi)部醫(yī)患人流的疏導(dǎo)以及對于聲、光、塵的隔離。

最后，在信息化技術(shù)層面采用改擴建全過程智慧管理技術(shù)，通過BIM軟件結(jié)合智慧工地大腦系統(tǒng)平臺，將人員管理、安全管理、現(xiàn)場管理等3個方面綜合統(tǒng)一管理，實現(xiàn)精細管理，從而真正實現(xiàn)低擾動拓展理念。

3 城市醫(yī)院擴容實例

上海市同濟醫(yī)院內(nèi)科醫(yī)技綜合樓項目位于上海市普陀區(qū)新村路389號同濟醫(yī)院中心區(qū)域。新建項目緊貼原有外科醫(yī)療教學(xué)大樓東側(cè)建造，建成后與原有大樓連為一體，內(nèi)部相通（圖1）。

圖1 場地平面

該工程包括2層地下空間和16層地上醫(yī)療建筑?；用娣e2 631 m2，基坑挖深11.85 m?；又車o鄰多棟醫(yī)療既有建筑，西側(cè)緊貼外科醫(yī)療教學(xué)大樓，西南側(cè)鄰近原有甘泉樓門廳，北側(cè)靠近5層科研樓，內(nèi)有大型醫(yī)療設(shè)備和實驗室，周邊既有醫(yī)療建筑與在建基坑的距離在0.5～15.0 m之間，在擁有密集醫(yī)療建筑的場地內(nèi)施工，為工程帶來了極大的挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下幾點：

1）場地內(nèi)可用面積極小，內(nèi)科醫(yī)技綜合樓與周邊既有建筑距離十分有限，在布置臨時道路后已無法滿足材料堆場的需求。

2）“零距離”施工難度大，在建深基坑緊貼外科醫(yī)療教學(xué)大樓，基坑圍護施工過程中危險性高、難度大。

3）環(huán)保要求極高，同濟醫(yī)院為三甲醫(yī)院，承擔(dān)著周邊居民的大量門診和住院任務(wù)，人車流極大。原有外科綜合樓下部為醫(yī)技空間，上部為擁有數(shù)百張床位的住院病房，在醫(yī)院擴容期間無法停診，因此擴容工程不僅必須保證深大基坑的施工安全，還需要嚴格控制施工時的振動、噪聲和揚塵，嚴防擴容施工干擾醫(yī)院正常運營。

結(jié)合工程特點，同時為了保證擴容工程能夠安全、低擾動、精細化開展，該工程地下空間開發(fā)主要采用“緊鄰既有建筑保護建筑深基坑施工技術(shù)”作為主要開發(fā)思路，同時采用低擾動改擴建技術(shù)，保證了擴容過程中醫(yī)院的正常運營。以下對該工程醫(yī)療建筑擴容改建過程中運用的主要技術(shù)手段進行介紹。

3.1“零距離”低擾動圍護施工技術(shù)

1）“零距離”圍護優(yōu)化技術(shù)。該工程基坑西側(cè)圍護結(jié)構(gòu)中心距離原有外科醫(yī)療教學(xué)大樓外墻邊僅為850 mm，原方案地下連續(xù)墻外擴后距離外科醫(yī)療教學(xué)大樓外立面僅300 mm左右，施工工作面受限，如采用原有地下連續(xù)墻圍護形式施工，無論是鎖口管吊裝，還是液壓千斤頂放置等都會遇到極大困難。同時在吊裝鋼筋籠時，由于地下連續(xù)墻鋼筋籠質(zhì)量過大，會造成極大的安全隱患。為此，經(jīng)過技術(shù)討論優(yōu)化，該位置的基坑圍護調(diào)整為MJS工法樁套打鉆孔灌注樁的形式，簡化施工工序，降低單次起吊鋼筋籠質(zhì)量，從而降低整體施工風(fēng)險。

2）“零距離”快速成樁技術(shù)。由于與外科樓距離僅為300 mm左右，普通灌注樁設(shè)備無法滿足現(xiàn)場實際施工需要，為此，該工程西側(cè)圍護灌注樁成孔采用先進的“零距離”切削式快速成孔系統(tǒng)進行施工，該設(shè)備不僅可實現(xiàn)“零距離”施工成孔，而且可以在降低施工風(fēng)險的同時很好地控制鉆孔灌注樁樁位和垂直度。

3.2“微創(chuàng)”逆作法成套施工技術(shù)

工程采用“微創(chuàng)”逆作法成套施工技術(shù)，在緊鄰?fù)饪漆t(yī)療教學(xué)樓的情況下開挖深11.85 m的基坑，利用地下室梁、板作為水平支撐體系，有效提高基坑支撐剛度，減小基坑變形和對周圍既有建筑的影響，在有效解決場地狹小問題的同時降低了深基坑施工對病患心理的影響。

1）“微創(chuàng)”逆作法高效施工流程：場地清障平整→圍護（西側(cè)“零距離”）施工→降水施工→B0板挖土和結(jié)構(gòu)施工→B1層挖土和結(jié)構(gòu)施工→底板挖土和結(jié)構(gòu)施工→落低深坑區(qū)域底板施工→豎向結(jié)構(gòu)補缺。

2）“微創(chuàng)”逆作法數(shù)字調(diào)垂關(guān)鍵技術(shù)。為滿足逆作法一柱一樁鋼立柱1/500的垂直度要求，工程采用目前行業(yè)內(nèi)最為先進的一柱一樁雙聯(lián)式激光測垂技術(shù)，結(jié)合“調(diào)垂盤法”進行調(diào)垂。通過后期測量，鋼管柱垂直度均能滿足設(shè)計要求，保證了高效、高精度的地下空間拓建。目前，第四代高精度一柱一樁雙聯(lián)式全過程垂直度監(jiān)測設(shè)備已開始在逆作法工程中全面運用，該設(shè)備通過鋼管柱內(nèi)外各設(shè)1臺主、副測斜儀，可實現(xiàn)一柱一樁鋼立柱施工全過程垂直度動態(tài)監(jiān)測，理論測斜精度達到1/1 000。該設(shè)備在工程上的運用取得了良好的效果，所有鋼立柱均滿足設(shè)計要求。

3）“微創(chuàng)”逆作節(jié)點高效連接技術(shù)。為了進一步提高醫(yī)療建筑逆作法地下擴容的施工效率，工程采用了逆作法節(jié)點的高效連接技術(shù)。逆作法梁柱節(jié)點連接位置，格構(gòu)柱與梁連接時，梁主筋可以從格構(gòu)柱中間和兩邊穿過，確保鋼筋的連續(xù)，同時為了增加抗剪力，也可在連接部位焊接牛腿鋼板，或是用加腋法繞過格構(gòu)柱連接。

B0層梁板結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點采取倒置埋件的形式。當(dāng)首層土方挖除后，將格構(gòu)柱割除至梁底標(biāo)高，然后將埋件與格構(gòu)柱焊接連接，此節(jié)點既確保B0板主筋節(jié)點處連續(xù)，又施工便利，同時也滿足節(jié)點受力要求。

在運用了上述逆作法成套施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，整個施工過程中的基坑、管線變形均保持在可控范圍內(nèi)。同時，將施工產(chǎn)生的污染封閉在逆作法頂板以下，創(chuàng)造了良好的就醫(yī)環(huán)境和感官效果，施工期間大大降低了醫(yī)院病患的心理壓力，取得了良好的效果。

3.3數(shù)字化精細施工技術(shù)

為應(yīng)對工程場地狹小、施工難度高、節(jié)點復(fù)雜的問題，工程采用BIM信息化技術(shù)，針對場地部署策劃、復(fù)雜部位逆作節(jié)點模擬、管線綜合模擬與優(yōu)化等進行了多維度、多部位、全過程的數(shù)字化模擬。

1）場地部署策劃。工程前期策劃階段利用BIM軟件建立三維場地布置模型，1∶1還原施工現(xiàn)場，合理規(guī)劃堆場、行車路線等，在各個工況下模擬場地情況，很好地解決了施工現(xiàn)場場地狹小、協(xié)調(diào)難度大等問題，并有效避免重復(fù)調(diào)整場地布置的情況。

2）復(fù)雜部位逆作節(jié)點模擬。在工程逆作法地下結(jié)構(gòu)施工過程中，逆作法梁柱連接節(jié)點、后期豎向結(jié)構(gòu)連接節(jié)點、底板深坑交會節(jié)點等均是逆作法地下整體結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵點。為此，本項目運用BIM軟件將整個逆作階段的梁柱節(jié)點、深坑交會節(jié)點、鋼筋互相穿越的形式等進行精細的三維模擬建模，通過將模擬結(jié)果與實際經(jīng)驗相結(jié)合，及時調(diào)整原有設(shè)計存在的問題，達到鋼筋穿越形式最優(yōu)化、各類節(jié)點形式合理化等目的。

3）管線綜合模擬與優(yōu)化。由于采用逆作法需要進行B0板加固，加固位置可能會影響管線的排布。為此，在前期階段利用建筑BIM模型，確定樓層各區(qū)域?qū)痈吆凸芫€排布的空間關(guān)系。該工程采用BIM技術(shù)對整個關(guān)鍵醫(yī)療管線和其他設(shè)備管線進行碰撞模擬，同時有針對性地優(yōu)化和調(diào)整管線位置，避免二次鑿除加固混凝土，達到一次性出圖的目的，可有效地節(jié)省材料，減少二次返工的情況出現(xiàn)。

4 結(jié)語

以上醫(yī)療建筑改建擴容工程實例和技術(shù)介紹表明，在城市核心區(qū)內(nèi)的醫(yī)療建筑擴容項目由于施工環(huán)境復(fù)雜、無外延場地、周邊保護要求極高等諸多問題，改擴建難度很大。針對上述問題，目前包括既有建筑和周邊地下空間開發(fā)技術(shù)、既有建筑結(jié)構(gòu)更新技術(shù)、低擾動改擴建技術(shù)等均已有一定的技術(shù)儲備，并在同濟醫(yī)院內(nèi)科醫(yī)技樓項目的建設(shè)過程中得到實施，達成了良好的效果。

下一階段隨著既有建筑地下空間開發(fā)技術(shù)的持續(xù)進步，逆作法、平移、托換等技術(shù)的持續(xù)完善，地下空間拓展將向更深、環(huán)境更復(fù)雜區(qū)域持續(xù)拓展。

既有建筑結(jié)構(gòu)更新技術(shù)將會有更多類似UHPC等高效材料的進一步涌現(xiàn)，結(jié)構(gòu)加固將向著更快、更輕便的方向發(fā)展。隨著主動降噪設(shè)備、封閉式防塵裝備、機電不停業(yè)擴容設(shè)施等的進一步完善，完全意義上的不停業(yè)無縫建造將真正實現(xiàn)，通過不斷更新迭代的先進科學(xué)施工技術(shù)手段的運用，建筑的擴容能力和技術(shù)必將全面滿足醫(yī)療體系發(fā)展的需要。