对充气膜结构实验室建筑施工工艺的技术改进

陈均响 陈戊荣 李雯琪

深圳华大基因股份有限公司 广东深圳 518000

面对气势汹汹呈多点散发态势的新冠疫情，根据国务院联防联控机制综合组下发的《全员新冠核酸检测实施指南》要求，500 万人口以内的城市应当在2d 内完成全员核酸检测任务。500 万人口以上的城市应当在3d 内完成全员核酸检测任务。政府需要快速响应，因此预留给检测准备的时间极为宝贵。充气膜结构实验室作为核酸检测的主要场所，在抗击疫情实现动态清零中具有重要作用。为快速响应紧急公共卫生检测需求和快速抢占检测市场，达到建设时间的极限压缩要求，充气膜结构核酸检测实验室建设时间的压缩就变得刻不容缓。

1 工程概况及背景

1.1 工程概况

充气膜结构大规模核酸检测实验室是由若干个14.5m×5m 的PVC 充气膜结构组成，穹顶高度3.3m；内部软连接，每个充气膜配备有低压配电系统、空调系统、新风系统、智能集成系统及消防系统等。其中低压配电系统包含上游配电箱、一级配电箱、二级配电箱、三级配电箱，以及配电箱之间的动力电缆端接。弱电系统则包含前后智能门、样本和垃圾传递窗、LED 灯带照明、舱压集成控制系统（风阀、风机、风口和舱压控制柜）和智能门禁系统等。其中4 舱每日可以做到3 万单管人份，6 舱每日可以做到5 万单管，9 舱每日则可以做到10 万单管。

充气膜结构大规模核酸检测实验室具体施工工艺过程包含：

（1）施工前准备。

（2）场地确认，实地勘察。

（3）到货验收：按到货清单清点和分类卸车摆放。

（4）防雨膜铺设，用于对气膜贴地防护。

（5）气膜定位充气：气膜充气前测量定位。

（6）地板革铺设：PVC 地板革按规定尺寸深度预制，并在对应区间进行铺设；

（7）空调及传递窗安装：空调提前预约后，由专业人士上门安装，组织验收后通电前测量供电电压。

（8）配电箱安装、电线电缆铺设：配电箱安装采用三级配电方式，上游配电柜、二级配电箱和三级配电箱。其中二级配电箱采用两路供电或在线式UPS 不间断电源供电。

（9）动力电缆端接：动力电缆敷设可分为三个部分，第一部分是上游配电柜引至二级配电箱；第二部分是二级配电箱至三级配电箱；第三部分是三级配电箱至各舱室的插座。其中，第一部分敷设电缆的长度应根据现场实际需求确定；其余部分气膜设备的电缆已在工厂完成预制。

（10）前门组装：参照智能门的技术要求组装。

（11）LED 灯带安装：根据图纸要求，两路灯带交叉敷设，注意灯带发光面朝向气膜。通电调试前要检查接线是否规范，回路是否正确。

（12）风口安装：裁剪袖口（前门风机上方、主舱内垃圾窗旁）长度约100mm 且向里；百叶朝下安装；风口与袖套抱箍紧固。

（13）洗手池安装：严格按照施工要求组装洗手池，排水管两头按给排水规范连接洗手池和扁水箱。

（14）纯水仪安装，进出水口安装。

（15）通电调试：检查确认所有动力电缆是否已端接，接线是否正确；闭合二、三级配电箱内所有开关，使用500V 绝缘表测试一级配电箱内进线间的相互绝缘电阻。

（16）风机安装：风机接线应由专业电工操作，接线必须正确可靠，尤其是电控箱处的接线编号与风机接线柱上的编号要一一对应。

（17）空调调试：对空调进行验收，并做好记录，签字确认。

（18）消防器材安装：按施工平面图要求室（内）外放置（CO2或者ABC 干粉）灭火器箱。

（19）监控门禁安装：气膜前（后）门都设置有光门禁，光门禁随预制门框配置在一起，安装门禁前应检查光门禁外观是否完整。

(20）压差表安装：检测气膜内各个舱室的实时压差数据。

（21）舱压控制集成柜安装：设备调试遵循先手动后自动的原则，对电动风阀和新风机逐一进行单体调试；调试完成后，再采用一键自动模式。

（22）大型设备家具就位：实验桌、自动化重型设备和生物安全柜应在安装后门之前进舱，其他设备可正常进舱。

（23）后门组装：把组装好的逃生门抬到气膜预留好的空间，并调整合适的位置，参照厂家技术要求组装。

（24）现场清理：材料清理、工机具回收管理和现场警戒管理。

图1 为搭建完毕的广州番禺火眼检测实验室，图2 为北京大兴火眼检测实验室。

图1 广州番禺火眼检测实验室

图2 北京大兴火眼检测实验室

1.2 改进前施工工艺

对华大火眼在北京、青岛、河北等多个充气膜结构核酸检测实验室建设案例进行梳理统计后发现，制约施工工期和交付及时率的因素包括以下几个方面：

（1）理论培训时间长、实操培训时间长；

（2）物资进场至气膜主体充气完成的串行用时长，充气完成至具备调试的串行用时长，缺少拓宽工作面宽度的执行标准；

（3）设备开箱时间长、灯带敷设和调试时间长、地板革裁剪时间长。

2 施工工艺改进方案综述

2.1 部分工艺工序前置

针对充气膜结构检测实验室建设理论培训时间长、实操培训时间长的痛点，调查分析后发现主要问题在于：公司缺乏优秀培训讲师和高质量的培训教材；对施工人员的选用无严格把关；反馈渠道没有效建立，反馈意见价值不大；对电工选拔有任用标准，但没有按照标准执行，客户经常低估深圳华大基因股份有限公司对电工的选拔标准；管理人员和电工分工不清晰和任用标准不明确等。

根据以上问题，公司采取以下措施：

（1）明确人员培训标准和要求，制作短视频和PPT（图3）；

图3 充气膜结构实验室建设每一道工序施工短视频

（2）制定施工人员任用标准，并提前告知对接单位；

（3）建立培训效果信息收集渠道；

（4）培训前要求劳务方通过邮件或微信方式将电工的有效资格证书发至项目部审核；

（5）选报提供施工人员前，要求用人单位提供资格证书，班前会明确组织结构。

2.2 多工序并行施工优化

针对物资进场至气膜主体充气完成的串行用时长，充气完成至具备调试的串行用时长，以及缺少拓宽工作面宽度的执行标准的痛点，仔细梳理后发现现场施工时存在多部门交叉，组织机构混乱；工序优化也缺乏系统的数据支撑。遂采取以下措施：

（1）牵头制定充气膜结构企标和团标等标准，不断优化迭代施工工艺SOP；

（2）建立项目经理部，设立指挥长统一调度；

（3）任务按工序进行人员分工，统计每个工序的用时。

更新后的施工工序流程图见图4。

图4 更新后的施工工序流程图

2.3 工序标准化

针对开箱时间长、灯带敷设和调试时间长、地板革裁剪时间长的痛点，梳理后发现主要问题为：老式木箱设计落后；灯带未按标准提前预制；地板革各舱尺寸未按标准尺寸预制。遂采取以下措施：

（1）改进木箱工艺，标准化制作木箱。木箱改造后，四周均可以打开，且可重复利用，拆箱效率大幅度改善。详见图5。

图5 改进木箱设计和打开方式

（2）灯带按17.5m 预制5 段，9m 预制2 段。

（3）深度预制地板革。

图6 为地板革和灯带标准化预制现场施工图。

图6 地板革和灯带标准化预制现场图

3 结论

采用“物料前置+ 培训前置”双轮驱动，并借助模块化集成技术，最后通过建设前中后流程标准化的方案，施工组织上逻辑严密，技术上科学先进，实践上具体可行。最终克服了作业面狭窄，人员成本高协调难的阻力。改进后的施工工艺试点成果显著：2021 年2 月哈尔滨火眼9h完成建设，助力哈尔滨疫情普查；2021 年5 月深圳盐田火眼8.65h 完成建设，助力盐田普筛；2021 年5 月深圳龙岗火眼8h 完成建设，助力龙岗普筛；2021 年6 月广州番禺火眼7.87h 完成建设，助力广州普筛。详见表1。与改进前的施工方案相比，工期提前了7～10h，劳动生产率提高1.5～2 倍，累计净收益成本比达到1237%。

表1 充气膜结构实验室施工建设指标统计

4 结语

通过施工工艺的改进后，无论从安全性还是经济性方面都取得满意的效果：搭建工期明显压缩，施工成本降低；工作量和施工难度双下降，现场施工紧张有序。通过以上施工工艺的改进，也有效地提高了移动火眼小组执行任务的效率，对突如其来的疫情可快速应对，实验室可快速筛查出阳性患者，及时隔离，避免引起社会恐慌，间接地帮助当地政府和民众快速恢复生产生活。

对于突发性重大公共卫生事件，充气膜结构核酸检测实验室能在短时间内搭建完成，迅速提升当地高通量新冠病毒核酸检测能力。而在疫情平稳后，该实验室还将会在生育健康、传染感染疾病、肿瘤等方面的大规模人群检测上继续发挥作用，成为各地医疗卫生体系改造升级中的“标配”，也将是改善民生健康、促进生命科学研究，以及发展生命健康产业重要的“新基建”。