赵海鹏

同济大学附属同济医院 上海 200065

随着城市化进程的不断加快，城市人口也在不断增长，增加了城市医疗资源的保障压力。另外，近年来由于医疗服务体系设置不够合理，医疗资源配置不均衡，三级诊疗制度还未真正落实，导致了医疗资源和患者不可避免地向中心城区医院集中。在此背景下，城市医疗体系规模的扩大和各专业的进一步完善成为缓解医疗资源压力的主要手段之一。鉴于此，如何在保障医院正常运营的基础上进一步拓展现有医院内部的可利用空间，优化医疗功能布局，在改善医疗流程的同时降低拓建扩容影响成为当前需要持续思考的问题[1-3]。

1 城市医院扩容的思考方向

1）提高空间利用率。地处城市核心区域内的医院，往往始建年代较早，因早期规划前瞻性不足、地下空间开发技术尚未成熟等原因，使得医院存在因空间利用率不足而导致的诸如缺少必要门急诊、病房、医技等业务空间，布局不合理、环境差、停车困难等问题，大大影响了患者的医疗体验。为解决以上矛盾，医疗空间的拓展成为必要的举措，但由于地处闹市，医院周边环境复杂，土地资源稀缺，医院空间向外扩展受到极大限制。为此，在医院内部充分开发地下空间将成为医院后续空间扩容的首要方向。

2）提升既有医疗建筑功能。由于早期建造的医疗建筑使用周期较长，部分建筑甚至具有一定的历史传承功能，在各类医疗设施的不断迭代更新下，早期用于医疗的该类建筑在使用功能、结构承载、内部装修等方面已渐渐不能满足新时代背景下医疗事业的发展要求。在响应住建部提倡的分类审慎处置既有建筑，推行小规模、渐进式有机更新和微改造的背景下，既有建筑通过保护性修缮加固等手段，提升原区域内医疗建筑使用功能，用以满足现代化的医疗设施要求将成为后续既有建筑功能提升的首要方向。

3）降低拓建扰动。稳定持续和高质量的医疗服务是人民健康的重要保障。因此，医疗建筑扩容过程中，如何保持医疗服务不间断，如何保证医院医疗服务品质不受改造施工影响，也是医疗建筑拓建扩容过程中需要思考的一项重要问题。传统拓建过程中所产生的噪声、扬尘、光源污染，以及敞开式的深基坑都会对医院内部人员的身体、心理状态和周边的既有建筑、管线安全造成一定程度的影响。为此，通过选用更加安全、可靠的地下空间施工技术，采用精细化、信息化的管控手段和装备，从而保证医院运营、拓建无缝衔接成为降低拓建扰动的重要方向。

2 城市医院扩容的对策技术

如前文所述，目前城市医疗建筑亟待升级，而拓建过程中存在可利用场地小、文明施工要求高、影响医院正常运营等问题，在此背景下从城市医院扩容的角度出发，如何在狭小场地内“变”出空间，提升功能，低扰动改扩建，成为医疗体系建筑拓建扩容的三大思考方向。以下就针对这3方面的思考方向并结合现有先进城市医院建筑更新扩容技术体系进行介绍。

2.1既有建筑和周边地下空间开发技术

由于城市核心地带土地已被大面积地开发利用，医院内部和周边可利用场地极其狭小，周边环境保护要求极高，采用传统的在大面积空地进行顺作开挖开发地下室的施工技术方案往往存在明显弊端。

针对上述问题，目前已具备的成熟的地下空间施工新技术工艺包含：平推逆作法增设地下空间技术、既有建筑原位地下空间开发技术、紧邻既有建筑保护建筑深基坑施工技术等（表1）。

表1 既有建筑和周边地下空间拓建技术

以上技术的储备已能适应多种情况下的城市核心地区地下空间开发需求，为医疗体系在地下空间的拓展奠定了技术储备的基础。随着地下空间开发技术的发展，在不远的将来医疗体系空间的拓展将向着更深、更安全的方向发展。

2.2既有建筑结构更新技术

对于难以满足现代医疗设备和医疗条件的建筑，通过既有基础补强和高效结构加固等先进施工技术，对既有建筑进行整体加固、加层，提升建筑整体承载力，从而扩展既有建筑的医疗使用功能。

在满足原结构基础和相关承载力的前提下，结合建筑低扰动改建技术、机电管道设备更换和扩容改造技术等可实现建筑不停业改造。

对于有历史风貌保护要求的医疗建筑，在实现建筑功能提升的背景下，利用“热水瓶换胆”技术、保留外墙钢支撑临时保护技术、永久结构代替临时支撑的保留外墙支护体系、既有建筑超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，UHPC）单面延性加固技术等新技术和新材料，可在保留风貌外墙的前提下实现医疗建筑的内部功能升级（表2）。

表2 既有建筑结构更新技术

2.3“低扰动”改扩建技术

首先，城市核心区医疗体系扩容工程的实施，不仅是传统土木工程先进施工技术的集大成者，同时对于文明施工、信息化施工也是极大的考验。在医院内部空间拓展和建筑改建过程中采用逆作法施工工艺、医疗设备管线安全保护技术等先进施工技术达到有效保护周边既有建筑的目的。

其次，采用人流组织和安全防护隔离技术、改扩建施工噪声扬尘隔离技术等实现对于现场医院内部医患人流的疏导以及对于声、光、尘的隔离。

最后，在信息化技术层面采用改扩建全过程智慧管理技术，通过BIM软件结合智慧工地大脑系统平台，将人员管理、安全管理、现场管理等3个方面综合统一管理，实现精细管理，从而真正实现低扰动拓展理念。

3 城市医院扩容实例

上海市同济医院内科医技综合楼项目位于上海市普陀区新村路389号同济医院中心区域。新建项目紧贴原有外科医疗教学大楼东侧建造，建成后与原有大楼连为一体，内部相通（图1）。

图1 场地平面

该工程包括2层地下空间和16层地上医疗建筑。基坑面积2 631 m2，基坑挖深11.85 m。基坑周围紧邻多栋医疗既有建筑，西侧紧贴外科医疗教学大楼，西南侧邻近原有甘泉楼门厅，北侧靠近5层科研楼，内有大型医疗设备和实验室，周边既有医疗建筑与在建基坑的距离在0.5～15.0 m之间，在拥有密集医疗建筑的场地内施工，为工程带来了极大的挑战，主要表现在以下几点：

1）场地内可用面积极小，内科医技综合楼与周边既有建筑距离十分有限，在布置临时道路后已无法满足材料堆场的需求。

2）“零距离”施工难度大，在建深基坑紧贴外科医疗教学大楼，基坑围护施工过程中危险性高、难度大。

3）环保要求极高，同济医院为三甲医院，承担着周边居民的大量门诊和住院任务，人车流极大。原有外科综合楼下部为医技空间，上部为拥有数百张床位的住院病房，在医院扩容期间无法停诊，因此扩容工程不仅必须保证深大基坑的施工安全，还需要严格控制施工时的振动、噪声和扬尘，严防扩容施工干扰医院正常运营。

结合工程特点，同时为了保证扩容工程能够安全、低扰动、精细化开展，该工程地下空间开发主要采用“紧邻既有建筑保护建筑深基坑施工技术”作为主要开发思路，同时采用低扰动改扩建技术，保证了扩容过程中医院的正常运营。以下对该工程医疗建筑扩容改建过程中运用的主要技术手段进行介绍。

3.1“零距离”低扰动围护施工技术

1）“零距离”围护优化技术。该工程基坑西侧围护结构中心距离原有外科医疗教学大楼外墙边仅为850 mm，原方案地下连续墙外扩后距离外科医疗教学大楼外立面仅300 mm左右，施工工作面受限，如采用原有地下连续墙围护形式施工，无论是锁口管吊装，还是液压千斤顶放置等都会遇到极大困难。同时在吊装钢筋笼时，由于地下连续墙钢筋笼质量过大，会造成极大的安全隐患。为此，经过技术讨论优化，该位置的基坑围护调整为MJS工法桩套打钻孔灌注桩的形式，简化施工工序，降低单次起吊钢筋笼质量，从而降低整体施工风险。

2）“零距离”快速成桩技术。由于与外科楼距离仅为300 mm左右，普通灌注桩设备无法满足现场实际施工需要，为此，该工程西侧围护灌注桩成孔采用先进的“零距离”切削式快速成孔系统进行施工，该设备不仅可实现“零距离”施工成孔，而且可以在降低施工风险的同时很好地控制钻孔灌注桩桩位和垂直度。

3.2“微创”逆作法成套施工技术

工程采用“微创”逆作法成套施工技术，在紧邻外科医疗教学楼的情况下开挖深11.85 m的基坑，利用地下室梁、板作为水平支撑体系，有效提高基坑支撑刚度，减小基坑变形和对周围既有建筑的影响，在有效解决场地狭小问题的同时降低了深基坑施工对病患心理的影响。

1）“微创”逆作法高效施工流程：场地清障平整→围护（西侧“零距离”）施工→降水施工→B0板挖土和结构施工→B1层挖土和结构施工→底板挖土和结构施工→落低深坑区域底板施工→竖向结构补缺。

2）“微创”逆作法数字调垂关键技术。为满足逆作法一柱一桩钢立柱1/500的垂直度要求，工程采用目前行业内最为先进的一柱一桩双联式激光测垂技术，结合“调垂盘法”进行调垂。通过后期测量，钢管柱垂直度均能满足设计要求，保证了高效、高精度的地下空间拓建。目前，第四代高精度一柱一桩双联式全过程垂直度监测设备已开始在逆作法工程中全面运用，该设备通过钢管柱内外各设1台主、副测斜仪，可实现一柱一桩钢立柱施工全过程垂直度动态监测，理论测斜精度达到1/1 000。该设备在工程上的运用取得了良好的效果，所有钢立柱均满足设计要求。

3）“微创”逆作节点高效连接技术。为了进一步提高医疗建筑逆作法地下扩容的施工效率，工程采用了逆作法节点的高效连接技术。逆作法梁柱节点连接位置，格构柱与梁连接时，梁主筋可以从格构柱中间和两边穿过，确保钢筋的连续，同时为了增加抗剪力，也可在连接部位焊接牛腿钢板，或是用加腋法绕过格构柱连接。

B0层梁板结构梁柱节点采取倒置埋件的形式。当首层土方挖除后，将格构柱割除至梁底标高，然后将埋件与格构柱焊接连接，此节点既确保B0板主筋节点处连续，又施工便利，同时也满足节点受力要求。

在运用了上述逆作法成套施工技术的基础上，整个施工过程中的基坑、管线变形均保持在可控范围内。同时，将施工产生的污染封闭在逆作法顶板以下，创造了良好的就医环境和感官效果，施工期间大大降低了医院病患的心理压力，取得了良好的效果。

3.3数字化精细施工技术

为应对工程场地狭小、施工难度高、节点复杂的问题，工程采用BIM信息化技术，针对场地部署策划、复杂部位逆作节点模拟、管线综合模拟与优化等进行了多维度、多部位、全过程的数字化模拟。

1）场地部署策划。工程前期策划阶段利用BIM软件建立三维场地布置模型，1∶1还原施工现场，合理规划堆场、行车路线等，在各个工况下模拟场地情况，很好地解决了施工现场场地狭小、协调难度大等问题，并有效避免重复调整场地布置的情况。

2）复杂部位逆作节点模拟。在工程逆作法地下结构施工过程中，逆作法梁柱连接节点、后期竖向结构连接节点、底板深坑交会节点等均是逆作法地下整体结构施工的关键点。为此，本项目运用BIM软件将整个逆作阶段的梁柱节点、深坑交会节点、钢筋互相穿越的形式等进行精细的三维模拟建模，通过将模拟结果与实际经验相结合，及时调整原有设计存在的问题，达到钢筋穿越形式最优化、各类节点形式合理化等目的。

3）管线综合模拟与优化。由于采用逆作法需要进行B0板加固，加固位置可能会影响管线的排布。为此，在前期阶段利用建筑BIM模型，确定楼层各区域层高和管线排布的空间关系。该工程采用BIM技术对整个关键医疗管线和其他设备管线进行碰撞模拟，同时有针对性地优化和调整管线位置，避免二次凿除加固混凝土，达到一次性出图的目的，可有效地节省材料，减少二次返工的情况出现。

4 结语

以上医疗建筑改建扩容工程实例和技术介绍表明，在城市核心区内的医疗建筑扩容项目由于施工环境复杂、无外延场地、周边保护要求极高等诸多问题，改扩建难度很大。针对上述问题，目前包括既有建筑和周边地下空间开发技术、既有建筑结构更新技术、低扰动改扩建技术等均已有一定的技术储备，并在同济医院内科医技楼项目的建设过程中得到实施，达成了良好的效果。

下一阶段随着既有建筑地下空间开发技术的持续进步，逆作法、平移、托换等技术的持续完善，地下空间拓展将向更深、环境更复杂区域持续拓展。

既有建筑结构更新技术将会有更多类似UHPC等高效材料的进一步涌现，结构加固将向着更快、更轻便的方向发展。随着主动降噪设备、封闭式防尘装备、机电不停业扩容设施等的进一步完善，完全意义上的不停业无缝建造将真正实现，通过不断更新迭代的先进科学施工技术手段的运用，建筑的扩容能力和技术必将全面满足医疗体系发展的需要。