既有医院改扩建工程的关键快速施工技术

2021-02-23王志刚

建筑施工 2021年11期

王志刚

上海建工集团股份有限公司上海 200080

1 工程概况

背景项目为长三角某智慧互联网医院的改扩建工程，由新建入口展示厅和原有医院改建2部分工程组成。其中，新建部分位于原建筑地下室区域，为地上1层、地下1层大空间建筑，建筑面积为480 m2，改建部分为原有6层病房楼的1层、2层，改建建筑面积为2 360 m2。建筑功能上通过改扩建增加智慧诊室、智慧病房、MDT，5G技术与物联网系统覆盖、智慧数据中心、展示与教学中心等，医疗配套上增加CT、MRI、ICU用房、医疗气体及其配套专业机房等。

2 快速改扩建的重、难点与分析

2.1 医院边运营边施工，减少相互影响

原医院为区域性节点医院，区域范围内没有可替代的医院，同时建设期间为新冠疫情防控时期，原医院必须满足并保持医疗服务状态，不可停业施工，项目按以下3点进行建筑设计与施工组织。

1）改扩建与施工后勤区域必须与医院进行物理隔离，并分隔出相对独立的进出通道，剥离原建筑机电安装与建筑功能并恢复医院使用，建立施工区域临时给排水与电力系统。

2）施工期间必须严格执行绿色工艺与采用绿色施工措施，必须严格控制施工作业时间、噪声、粉尘、振动、污水，最大限度减少建筑施工对医院的影响，避免个别作业而停运。

3）机电工作改造、调试、接通期间，必须与医院院长办、后勤、设备科进行相关排摸、调整、预演和应急准备，在有限工期内，选择合适的医院非正常运营时间，规避电力闪断，管道漏水，通信、HIS系统断连等主要风险的发生及其次生风险的延续影响。

2.2 限时工期内完成医疗建筑，必须严格排兵布阵争分夺秒

建设单位要求3个月内完成改扩建与调试工程，同时项目接到开工指令时无临时设施搭设时间。根据项目特性与合同工作内容，改建与新建工程均需分3个阶段进行，其中医院工序繁多，必须安排紧凑，各项自由时间较少，总体工期相对紧张。

改建工程中，第1阶段为建筑功能剥离与施工准备阶段，工期10 d，需要把改造区域的水电、消防、空调、建筑弱电、医疗弱电排摸清楚并完成房屋检测，在不影响地下室放射科、体检中心的正常使用前提下，把改造区域机电系统从正常使用的病房楼中有序剥离并构建满足医院的临时应对系统，随后大范围拆除原有二次结构、安装与装饰工程；第2阶段为正常建筑改造阶段，工期50 d，进行一次结构加固改造、二次墙体布置、防水防潮处理、精装饰、各类机电系统管道安装、机房调整、机电设备更换；第3阶段为医疗与弱电工程施工阶段，工期20 d，净化工程、医用气体、ICU、CT、MRI厂家进驻施工，精装饰补缺收尾，建筑弱电、5G技术、医疗弱电、智慧设备进行安装与单系统调试。

新建工程中，第1阶段为地下室拆改与基础施工阶段，工期20 d，拆除地下室空间范围的结构并同时进行岩土勘探排摸复核，在满足医院医废垃圾车与灵车的永久通行条件下，完成地下空间内的桩基与基础施工；第2阶段为装配式施工与总体工程施工阶段，工期50 d，进行二层预制钢结构与砌体结构、门窗与外装饰工程、安装系统与精装工程、挡土墙构造等的施工；第3阶段为新老功能对接与综合调试阶段，工期20 d，新建门厅与改造区域的连接通道打通与各类伸缩缝处理，各项安装系统接入、智慧工程设备安装与调试，综合调试与联动调试，并进行标识标牌与宣传布展工作。

2.3 建筑专业与医疗、智慧工程集成度要深，要返工少、工期短，一次性实现率高

本项目的建筑各大专业工程、医疗专业设备工程、建筑配套工程均含在EPC设计施工总承包工程范围内，总承包、总集成、总控制的管理要求很高，单位众多，协调工作相当繁杂，为保证快速施工、快速建造、工期短，必须返工少，一次性实现率高，采取的技术策略必须按照以下3点进行。

1）采用施工现场人力资源使用少的短工期、简工艺、外加工或工厂预制的成品材料和设备。

2）采用BIM技术与设计总集成，现场根据实际施工情况，及时动态反馈调整，强调多专业协同处理，及时沟通和相互校核，各专业图纸与BIM的深度必须满足可以施工的二次深化设计标准，即设计内容无遗漏可直接生产，专业与工序界面清楚，施工有衔接，节点兼容性好，易灵活调整。

3）执行医疗、智慧工程专业方案桌面预演，预防阻碍工期事件的发生，图纸上防止预留、预埋、承载力、空间容量、电量、制冷量、各类数据端口、特殊物理和环境要求的错误或遗漏，特别是工序界面上的设备洞线、进场前建筑功能与机电安装条件，避免专业单位只知需求，不知需求前置与深层次配套的影响，避免专业工程关键节点无法交付而导致工程滞工、缓工。

3 改扩建中的关键快速施工技术

3.1 地下增层扩建设计与快速施工技术

3.1.1 桩基工艺设计与选择

新建2层大厅地下室位于原建筑地下1层外墙与悬臂挡土外墙间具有一定底板与结构的16 m宽开放空间内，由于新建上部结构必须采用扁担式空间悬挑构造，其地下室必须设置12根结构立柱作为基础的平衡结构，且西侧第1跨形成的地下空间要作为医废垃圾车等大型车辆通行的永久通道，使得可用于施工的空间非常狭小和紧凑，局部区域又受到地下室净高4.2 m的限制，同时还得考虑成桩质量、工期与作业机械空间需求、赶工是否可以多点铺开平行施工，从施工技术角度只能选择机械小巧、能贴近障碍物施工的静压锚杆桩工艺，最终选择32根MGZA30-2.5(8)作为桩基础。

3.1.2 一桩一探

由于原有结构桩基及其竣工图纸缺失，而且桩位偏差不确定性很高，无法真实探知原桩基位置，为避免对新建成桩造成影响，必须采用一桩一探，保证新建桩基设计方案可行。由于场地下方普遍存在厚600 mm底板层（厚100 mm整浇层、厚400 mm结构、厚100 mm垫层），故采用人工水钻法开φ100 mm@800 mm深孔进行试探，若能完整取芯，则保证小概率不遇原工程桩，后续排钻扩洞形成压桩入口。为了复核原岩土报告的准确性，工程采用多功能钻凿一体机，在水钻探孔位置对岩土取样复核，发现原报告大致相符，即底板下方有普遍厚3 m以上黄褐色粉质黏土和厚5 m以上褐黄色砂质粉土的影响，故会对压入桩施工产生较大阻力。为了保证静压锚杆桩的施工效率，采取多功能钻凿一体机水冲法引孔17 m，减少施工过程中的打桩阻力，采用末端双控法控制桩基成桩质量（图1）。

图1 地下室新老结构与室外剖面关系示意

3.1.3 发挥原结构优势

项目采用新老结合的桩基承台复合基础（图2），而工程桩属于抗压桩，利用原有结构底板做上口小、下口大的反向喇叭口，作为内嵌锚固，内凿底板的同时剥除原有底板钢筋，并利用其和锚固体钢筋一起，焊接为整体，再把静压锚杆桩的锚杆接长锚入新建承台基础，承台基础整体浇筑形成整体后，即可充分发挥原结构底板的承载优势。

图2 复合承台做法示意

3.1.4 半坡构造的特殊处理

为了保证地下室范围新建结构的独立性和稳定性，除了基础结构与原结构整体有连接以外，其他构件必须脱离。为了确保地下室顶板能与室外正负零道路相接，主体结构上采取了单侧悬挑5 m的跳桥构造。另外一侧根据向地下室倾斜的斜坡地势，补充设置重力式挡墙，将室外土体抬高至室内标高，并留设沉降收缩缝。

3.2 装配结构设计与快速施工技术

3.2.1 一次结构装配式

为了保证PC预制率和加快施工效率、缩短工程周期，新建的一次结构优先选择钢结构，其柱、梁体系截面选型上优先选择市面上能成品采购或者加工厂中成品的H形、工字形与方通钢件进行设计，避免特殊加厚型以及必须采用工厂二次加工的材料截面。应根据次梁间距及额外考虑增加300 kg/m2的施工荷载分析楼层板承载和挠度，一般选厚1.5 mm以上闭口型压型钢板或钢筋桁架楼承板（钢筋绑扎量更少），避免因混凝土楼板过厚、施工振捣与堆料、设置楼板支撑架而影响施工节拍，而且楼层和屋面在钢筋工序完成后还可以立即浇筑混凝土，缩短工期。在考虑楼板侧模时，分析楼板局部悬挑长度、屋面翻口挡水高度、机电安装出屋面管井洞口等因素，采用厚2 mm以上L形一体化折钢板进行封边，并采用内衬槽钢或角钢加固，上翻高度为建筑完成面上方200 mm，屋面板与翻口整体浇筑可有效减少漏水风险（图3）。

图3 一次结构相关节点

3.2.2 二次结构装配式

本项目单层层高7.8 m，建设单位要求有大量竖向条窗且落地，而外立面因医院建筑2层以上严禁使用玻璃幕墙，必须采用断热铝合金中空玻璃窗，条窗外挂竖向独立铝合金装饰条。为了满足外装饰要求，一般二次砌体结构采用加砌混凝土砌块，落地窗洞口两侧采用混凝土构造柱，窗顶采用混凝土过梁，整体上至少需要布置1道混凝土圈梁环通。为了加快工期，减少施工节拍，必须抛弃传统钢筋模板混凝土制作这种低效率的施工方式，优先选择钢结构体系形成圈梁、过梁、门头梁、构造柱再进行填充砌筑的方式，该做法使得各作业面在钢结构施焊完毕后可立即砌筑；砌体结构中分布筋焊接也免去了植筋加复验的程序，加快了进度；其中窗洞孔四周也采用钢构体系一次成形，外窗工程可以抢一个节拍，直接实测实量并立即安排加工，安装时也避免了聚合物防水砂浆塞填工序，直接发泡加耐候胶密封封堵，减少了漏水隐患。该做法也提前完成外立面形成闭水环境，加快了室内装饰与弱电设备施工工序的节拍。其次，采用了全钢构模式作为二次结构体系，各类装饰构件生根可焊范围很大，使外立面装饰施工的便捷性大幅度增加，调整操作性很强。最后，女儿墙翻边也采用钢结构，免去大量等电位和埋铁施工的作业时间，方便了铝板包边避水，也增加了建设单位在开办后增设招牌或调整招牌的便利性（图4）。

图4 二次结构相关节点

3.3 医疗配套加固改造设计与快速施工技术

3.3.1 CT、MRI用房

改建区域整体调整了原建筑的使用功能，一层部分房间调整为放射科CT、MRI使用用房，首先结构承载复核应当考虑医疗及其配套设备的永久荷载，屏蔽装饰铅板、铜板的附加荷载要求。其次，施工中应当复核转运过程中在行进路线上的结构承载力，预留设备洞口和配套加固的需求。结构加固工程，应考虑地下室DR放射科机房、检验科在施工期间保持使用状态，只可采取楼面加固措施，并将原10 cm整浇层全数凿除进行楼面减荷，后期屏蔽装饰墙板、吊顶（铅、铜、装饰面板），采取在上层梁板生根的钢龙骨悬挂模式，地面在屏蔽层施工完毕后整体浇筑泡沫混凝土。建设单位推动医疗供应商重新设计设备基础参数，取得最小的技术尺寸参数，甚至取得免基础安装模式，尽量减少设备基础对结构体系增加额外荷载。当设备锚固件有打入深度要求时，可以把锚固点调整至结构主梁位置上。项目通过设备供应争取采取免基础安装模式，经计算还得在主梁面层上采用厚0.167 mm、质量为300 g的碳纤维布加固。医疗设备进场转运，CT医疗设备采取的是各构件分拆进场再组装的思路，行径路线无需加固；MRI设备因技术原因，主磁体必须带外壳、带临时冷却设备进场安装，室外门洞预留、机房洞口必须提前开凿预留，其洞口上方砌体结构在灰缝处双侧洗槽内嵌5 mm角钢作为临时门过梁，托换后拆除下方隔墙，待设备进场后恢复。

3.3.2 ICU及其配套

二层局部病房房间调整为ICU房间，需新增医用净化空调、医用气体、医用吊塔、悬臂吊桥，同时必须设置消防排烟系统，二层吊顶层高必须达到2.4 m的基本要求，经BIM管综设计，走廊区域ICU与其配套净化机房设置在走廊末端最合理。由于原建筑层高过低还得采取管线调整，安排部分机电系统管线，主要是消防干管必须走结构梁的1/3跨中，故采取水钻开洞后用碳纤维与粘钢加固。医疗设备挂吊区域必须利用结构主梁，增加附属钢构次梁与回转平台整合作为新型的医疗设备基础，避免固定件直接安装楼板增加楼板集中荷载，同时也避免了在固定作业时，钻孔打穿楼板、机械锚固胀碎楼板等情况发生，影响楼上病房使用。

3.4 装配式精装饰设计与快速施工技术

3.4.1 装配式精装饰设计原则

为了保质保量限时完成工程建设，设想室内精装饰施工尽量一步到位，减少界面基层处理、防开裂、湿作业、涂料工序，从而缩短工期是本项目实践的核心要义，工程设计在平面规划上布局规整，在材料上选择得法是关键。

3.4.2 装配式功能房间

项目部本身为医疗建筑，一般使用无毒、环保、抗菌、易消毒的材料，设计策划时发现，在洁净区域经常采用密封整体材料安装速度快、效果好成为突破口，故在各类医疗功能区均采用超流平高光铝板（图5），并可向顶板弯弧与顶面形成铝板整体体系，在后勤区采用抗菌预涂防火板的医疗板体系，新建大厅内采用搪瓷钢板增加厚重感，机房采用保温、吸声、装饰一体板。此类多合一整体板材一般采用纵横龙骨，龙骨形成的腔体空间有利于建筑机电与医气采用明管敷设，从而减少暗埋工序，保证安装施工的进度。

图5 超流平高光铝板弧形墙顶实景

对于医院走廊中有大量管弄问题，项目采用暗门（双门）设置（除消防箱外），内门延用原防火门，外侧采用天地轴的满粘防火石膏板的铝板暗门（图6、图7）。

图6 双开门节点做法

图7 暗门节点做法

系统功能类集成面板做法应当大范围采用。走廊采用带装饰面板设备集成带，集成风口、照明、烟感、喷淋、广播、各类隐藏式监控等功能，该集成带有一定宽度与厚度，与众多机电功能相接，对空间要求较高，应当在BIM管道综合设计中机电安装重要一环进行重点考虑并预留。病房中的医疗设备带采用隐藏式医疗单元仓，集成医用摇臂PDA、医用三气（氧气、压缩空气、负压）、医护对讲等功能，还能附带各类插座、数据接口，甚至兼容自带网关的房间中控，单元仓通过标准接口面板逐个接入功能，保证末端的一次成形，各类专用接口可得到隐藏，不用长时间暴露而影响使用寿命。

3.4.3 装配式卫生间

医院卫生间等多水用房比较多且为建筑改造中工序最多的部位，防水施工、瓷砖铺贴，装配式装饰施工宜采取整体卫浴模式，但是房间布局形状、尺寸大小不适合按此思路进行，退而求其次选择整板安装的陶瓷岩板，从而满足安全卫生防水、防火耐高温、抗污易清洁、耐刮磨耐腐蚀、易灵活定制的医疗建筑特性。在具体实施上，卫生间满净高刷1道厚1.5 mm的JS聚合物水泥基防水材料，再黏结陶瓷岩板，能系统地提升卫生间防水与隔潮效果。