既有醫院改擴建工程的關鍵快速施工技術

王志剛

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

背景項目為長三角某智慧互聯網醫院的改擴建工程，由新建入口展示廳和原有醫院改建2部分工程組成。其中，新建部分位于原建筑地下室區域，為地上1層、地下1層大空間建筑，建筑面積為480 m2，改建部分為原有6層病房樓的1層、2層，改建建筑面積為2 360 m2。建筑功能上通過改擴建增加智慧診室、智慧病房、MDT，5G技術與物聯網系統覆蓋、智慧數據中心、展示與教學中心等，醫療配套上增加CT、MRI、ICU用房、醫療氣體及其配套專業機房等。

2 快速改擴建的重、難點與分析

2.1 醫院邊運營邊施工，減少相互影響

原醫院為區域性節點醫院，區域范圍內沒有可替代的醫院，同時建設期間為新冠疫情防控時期，原醫院必須滿足并保持醫療服務狀態，不可停業施工，項目按以下3點進行建筑設計與施工組織。

1）改擴建與施工后勤區域必須與醫院進行物理隔離，并分隔出相對獨立的進出通道，剝離原建筑機電安裝與建筑功能并恢復醫院使用，建立施工區域臨時給排水與電力系統。

2）施工期間必須嚴格執行綠色工藝與采用綠色施工措施，必須嚴格控制施工作業時間、噪聲、粉塵、振動、污水，最大限度減少建筑施工對醫院的影響，避免個別作業而停運。

3）機電工作改造、調試、接通期間，必須與醫院院長辦、后勤、設備科進行相關排摸、調整、預演和應急準備，在有限工期內，選擇合適的醫院非正常運營時間，規避電力閃斷，管道漏水，通信、HIS系統斷連等主要風險的發生及其次生風險的延續影響。

2.2 限時工期內完成醫療建筑，必須嚴格排兵布陣爭分奪秒

建設單位要求3個月內完成改擴建與調試工程，同時項目接到開工指令時無臨時設施搭設時間。根據項目特性與合同工作內容，改建與新建工程均需分3個階段進行，其中醫院工序繁多，必須安排緊湊，各項自由時間較少，總體工期相對緊張。

改建工程中，第1階段為建筑功能剝離與施工準備階段，工期10 d，需要把改造區域的水電、消防、空調、建筑弱電、醫療弱電排摸清楚并完成房屋檢測，在不影響地下室放射科、體檢中心的正常使用前提下，把改造區域機電系統從正常使用的病房樓中有序剝離并構建滿足醫院的臨時應對系統，隨后大范圍拆除原有二次結構、安裝與裝飾工程；第2階段為正常建筑改造階段，工期50 d，進行一次結構加固改造、二次墻體布置、防水防潮處理、精裝飾、各類機電系統管道安裝、機房調整、機電設備更換；第3階段為醫療與弱電工程施工階段，工期20 d，凈化工程、醫用氣體、ICU、CT、MRI廠家進駐施工，精裝飾補缺收尾，建筑弱電、5G技術、醫療弱電、智慧設備進行安裝與單系統調試。

新建工程中，第1階段為地下室拆改與基礎施工階段，工期20 d，拆除地下室空間范圍的結構并同時進行巖土勘探排摸復核，在滿足醫院醫廢垃圾車與靈車的永久通行條件下，完成地下空間內的樁基與基礎施工；第2階段為裝配式施工與總體工程施工階段，工期50 d，進行二層預制鋼結構與砌體結構、門窗與外裝飾工程、安裝系統與精裝工程、擋土墻構造等的施工；第3階段為新老功能對接與綜合調試階段，工期20 d，新建門廳與改造區域的連接通道打通與各類伸縮縫處理，各項安裝系統接入、智慧工程設備安裝與調試，綜合調試與聯動調試，并進行標識標牌與宣傳布展工作。

2.3 建筑專業與醫療、智慧工程集成度要深，要返工少、工期短，一次性實現率高

本項目的建筑各大專業工程、醫療專業設備工程、建筑配套工程均含在EPC設計施工總承包工程范圍內，總承包、總集成、總控制的管理要求很高，單位眾多，協調工作相當繁雜，為保證快速施工、快速建造、工期短，必須返工少，一次性實現率高，采取的技術策略必須按照以下3點進行。

1）采用施工現場人力資源使用少的短工期、簡工藝、外加工或工廠預制的成品材料和設備。

2）采用BIM技術與設計總集成，現場根據實際施工情況，及時動態反饋調整，強調多專業協同處理，及時溝通和相互校核，各專業圖紙與BIM的深度必須滿足可以施工的二次深化設計標準，即設計內容無遺漏可直接生產，專業與工序界面清楚，施工有銜接，節點兼容性好，易靈活調整。

3）執行醫療、智慧工程專業方案桌面預演，預防阻礙工期事件的發生，圖紙上防止預留、預埋、承載力、空間容量、電量、制冷量、各類數據端口、特殊物理和環境要求的錯誤或遺漏，特別是工序界面上的設備洞線、進場前建筑功能與機電安裝條件，避免專業單位只知需求，不知需求前置與深層次配套的影響，避免專業工程關鍵節點無法交付而導致工程滯工、緩工。

3 改擴建中的關鍵快速施工技術

3.1 地下增層擴建設計與快速施工技術

3.1.1 樁基工藝設計與選擇

新建2層大廳地下室位于原建筑地下1層外墻與懸臂擋土外墻間具有一定底板與結構的16 m寬開放空間內，由于新建上部結構必須采用扁擔式空間懸挑構造，其地下室必須設置12根結構立柱作為基礎的平衡結構，且西側第1跨形成的地下空間要作為醫廢垃圾車等大型車輛通行的永久通道，使得可用于施工的空間非常狹小和緊湊，局部區域又受到地下室凈高4.2 m的限制，同時還得考慮成樁質量、工期與作業機械空間需求、趕工是否可以多點鋪開平行施工，從施工技術角度只能選擇機械小巧、能貼近障礙物施工的靜壓錨桿樁工藝，最終選擇32根MGZA30-2.5(8)作為樁基礎。

3.1.2 一樁一探

由于原有結構樁基及其竣工圖紙缺失，而且樁位偏差不確定性很高，無法真實探知原樁基位置，為避免對新建成樁造成影響，必須采用一樁一探，保證新建樁基設計方案可行。由于場地下方普遍存在厚600 mm底板層（厚100 mm整澆層、厚400 mm結構、厚100 mm墊層），故采用人工水鉆法開φ100 mm@800 mm深孔進行試探，若能完整取芯，則保證小概率不遇原工程樁，后續排鉆擴洞形成壓樁入口。為了復核原巖土報告的準確性，工程采用多功能鉆鑿一體機，在水鉆探孔位置對巖土取樣復核，發現原報告大致相符，即底板下方有普遍厚3 m以上黃褐色粉質黏土和厚5 m以上褐黃色砂質粉土的影響，故會對壓入樁施工產生較大阻力。為了保證靜壓錨桿樁的施工效率，采取多功能鉆鑿一體機水沖法引孔17 m，減少施工過程中的打樁阻力，采用末端雙控法控制樁基成樁質量（圖1）。

圖1 地下室新老結構與室外剖面關系示意

3.1.3 發揮原結構優勢

項目采用新老結合的樁基承臺復合基礎（圖2），而工程樁屬于抗壓樁，利用原有結構底板做上口小、下口大的反向喇叭口，作為內嵌錨固，內鑿底板的同時剝除原有底板鋼筋，并利用其和錨固體鋼筋一起，焊接為整體，再把靜壓錨桿樁的錨桿接長錨入新建承臺基礎，承臺基礎整體澆筑形成整體后，即可充分發揮原結構底板的承載優勢。

圖2 復合承臺做法示意

3.1.4 半坡構造的特殊處理

為了保證地下室范圍新建結構的獨立性和穩定性，除了基礎結構與原結構整體有連接以外，其他構件必須脫離。為了確保地下室頂板能與室外正負零道路相接，主體結構上采取了單側懸挑5 m的跳橋構造。另外一側根據向地下室傾斜的斜坡地勢，補充設置重力式擋墻，將室外土體抬高至室內標高，并留設沉降收縮縫。

3.2 裝配結構設計與快速施工技術

3.2.1 一次結構裝配式

為了保證PC預制率和加快施工效率、縮短工程周期，新建的一次結構優先選擇鋼結構，其柱、梁體系截面選型上優先選擇市面上能成品采購或者加工廠中成品的H形、工字形與方通鋼件進行設計，避免特殊加厚型以及必須采用工廠二次加工的材料截面。應根據次梁間距及額外考慮增加300 kg/m2的施工荷載分析樓層板承載和撓度，一般選厚1.5 mm以上閉口型壓型鋼板或鋼筋桁架樓承板（鋼筋綁扎量更少），避免因混凝土樓板過厚、施工振搗與堆料、設置樓板支撐架而影響施工節拍，而且樓層和屋面在鋼筋工序完成后還可以立即澆筑混凝土，縮短工期。在考慮樓板側模時，分析樓板局部懸挑長度、屋面翻口擋水高度、機電安裝出屋面管井洞口等因素，采用厚2 mm以上L形一體化折鋼板進行封邊，并采用內襯槽鋼或角鋼加固，上翻高度為建筑完成面上方200 mm，屋面板與翻口整體澆筑可有效減少漏水風險（圖3）。

圖3 一次結構相關節點

3.2.2 二次結構裝配式

本項目單層層高7.8 m，建設單位要求有大量豎向條窗且落地，而外立面因醫院建筑2層以上嚴禁使用玻璃幕墻，必須采用斷熱鋁合金中空玻璃窗，條窗外掛豎向獨立鋁合金裝飾條。為了滿足外裝飾要求，一般二次砌體結構采用加砌混凝土砌塊，落地窗洞口兩側采用混凝土構造柱，窗頂采用混凝土過梁，整體上至少需要布置1道混凝土圈梁環通。為了加快工期，減少施工節拍，必須拋棄傳統鋼筋模板混凝土制作這種低效率的施工方式，優先選擇鋼結構體系形成圈梁、過梁、門頭梁、構造柱再進行填充砌筑的方式，該做法使得各作業面在鋼結構施焊完畢后可立即砌筑；砌體結構中分布筋焊接也免去了植筋加復驗的程序，加快了進度；其中窗洞孔四周也采用鋼構體系一次成形，外窗工程可以搶一個節拍，直接實測實量并立即安排加工，安裝時也避免了聚合物防水砂漿塞填工序，直接發泡加耐候膠密封封堵，減少了漏水隱患。該做法也提前完成外立面形成閉水環境，加快了室內裝飾與弱電設備施工工序的節拍。其次，采用了全鋼構模式作為二次結構體系，各類裝飾構件生根可焊范圍很大，使外立面裝飾施工的便捷性大幅度增加，調整操作性很強。最后，女兒墻翻邊也采用鋼結構，免去大量等電位和埋鐵施工的作業時間，方便了鋁板包邊避水，也增加了建設單位在開辦后增設招牌或調整招牌的便利性（圖4）。

圖4 二次結構相關節點

3.3 醫療配套加固改造設計與快速施工技術

3.3.1 CT、MRI用房

改建區域整體調整了原建筑的使用功能，一層部分房間調整為放射科CT、MRI使用用房，首先結構承載復核應當考慮醫療及其配套設備的永久荷載，屏蔽裝飾鉛板、銅板的附加荷載要求。其次，施工中應當復核轉運過程中在行進路線上的結構承載力，預留設備洞口和配套加固的需求。結構加固工程，應考慮地下室DR放射科機房、檢驗科在施工期間保持使用狀態，只可采取樓面加固措施，并將原10 cm整澆層全數鑿除進行樓面減荷，后期屏蔽裝飾墻板、吊頂（鉛、銅、裝飾面板），采取在上層梁板生根的鋼龍骨懸掛模式，地面在屏蔽層施工完畢后整體澆筑泡沫混凝土。建設單位推動醫療供應商重新設計設備基礎參數，取得最小的技術尺寸參數，甚至取得免基礎安裝模式，盡量減少設備基礎對結構體系增加額外荷載。當設備錨固件有打入深度要求時，可以把錨固點調整至結構主梁位置上。項目通過設備供應爭取采取免基礎安裝模式，經計算還得在主梁面層上采用厚0.167 mm、質量為300 g的碳纖維布加固。醫療設備進場轉運，CT醫療設備采取的是各構件分拆進場再組裝的思路，行徑路線無需加固；MRI設備因技術原因，主磁體必須帶外殼、帶臨時冷卻設備進場安裝，室外門洞預留、機房洞口必須提前開鑿預留，其洞口上方砌體結構在灰縫處雙側洗槽內嵌5 mm角鋼作為臨時門過梁，托換后拆除下方隔墻，待設備進場后恢復。

3.3.2 ICU及其配套

二層局部病房房間調整為ICU房間，需新增醫用凈化空調、醫用氣體、醫用吊塔、懸臂吊橋，同時必須設置消防排煙系統，二層吊頂層高必須達到2.4 m的基本要求，經BIM管綜設計，走廊區域ICU與其配套凈化機房設置在走廊末端最合理。由于原建筑層高過低還得采取管線調整，安排部分機電系統管線，主要是消防干管必須走結構梁的1/3跨中，故采取水鉆開洞后用碳纖維與粘鋼加固。醫療設備掛吊區域必須利用結構主梁，增加附屬鋼構次梁與回轉平臺整合作為新型的醫療設備基礎，避免固定件直接安裝樓板增加樓板集中荷載，同時也避免了在固定作業時，鉆孔打穿樓板、機械錨固脹碎樓板等情況發生，影響樓上病房使用。

3.4 裝配式精裝飾設計與快速施工技術

3.4.1 裝配式精裝飾設計原則

為了保質保量限時完成工程建設，設想室內精裝飾施工盡量一步到位，減少界面基層處理、防開裂、濕作業、涂料工序，從而縮短工期是本項目實踐的核心要義，工程設計在平面規劃上布局規整，在材料上選擇得法是關鍵。

3.4.2 裝配式功能房間

項目部本身為醫療建筑，一般使用無毒、環保、抗菌、易消毒的材料，設計策劃時發現，在潔凈區域經常采用密封整體材料安裝速度快、效果好成為突破口，故在各類醫療功能區均采用超流平高光鋁板（圖5），并可向頂板彎弧與頂面形成鋁板整體體系，在后勤區采用抗菌預涂防火板的醫療板體系，新建大廳內采用搪瓷鋼板增加厚重感，機房采用保溫、吸聲、裝飾一體板。此類多合一整體板材一般采用縱橫龍骨，龍骨形成的腔體空間有利于建筑機電與醫氣采用明管敷設，從而減少暗埋工序，保證安裝施工的進度。

圖5 超流平高光鋁板弧形墻頂實景

對于醫院走廊中有大量管弄問題，項目采用暗門（雙門）設置（除消防箱外），內門延用原防火門，外側采用天地軸的滿粘防火石膏板的鋁板暗門（圖6、圖7）。

圖6 雙開門節點做法

圖7 暗門節點做法

系統功能類集成面板做法應當大范圍采用。走廊采用帶裝飾面板設備集成帶，集成風口、照明、煙感、噴淋、廣播、各類隱藏式監控等功能，該集成帶有一定寬度與厚度，與眾多機電功能相接，對空間要求較高，應當在BIM管道綜合設計中機電安裝重要一環進行重點考慮并預留。病房中的醫療設備帶采用隱藏式醫療單元倉，集成醫用搖臂PDA、醫用三氣（氧氣、壓縮空氣、負壓）、醫護對講等功能，還能附帶各類插座、數據接口，甚至兼容自帶網關的房間中控，單元倉通過標準接口面板逐個接入功能，保證末端的一次成形，各類專用接口可得到隱藏，不用長時間暴露而影響使用壽命。

3.4.3 裝配式衛生間

醫院衛生間等多水用房比較多且為建筑改造中工序最多的部位，防水施工、瓷磚鋪貼，裝配式裝飾施工宜采取整體衛浴模式，但是房間布局形狀、尺寸大小不適合按此思路進行，退而求其次選擇整板安裝的陶瓷巖板，從而滿足安全衛生防水、防火耐高溫、抗污易清潔、耐刮磨耐腐蝕、易靈活定制的醫療建筑特性。在具體實施上，衛生間滿凈高刷1道厚1.5 mm的JS聚合物水泥基防水材料，再黏結陶瓷巖板，能系統地提升衛生間防水與隔潮效果。

4 結語

本項目有著邊運營邊改建、高品質和嚴工期的特點，雖然幾項快速施工技術具有不可復制性和推廣性，但是在裝配結構設計與施工技術中的 鋼結構、免模板、簡工藝 理念及其采取的措施，在裝配式精裝飾設計與快速施工技術中的 作業一步到位 理念及其采取的措施，仍具有參考意義和繼續研究發展深化的可能。