探索BIM與裝配式技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用價(jià)值
——以小湯山、火神山、雷神山醫(yī)院建設(shè)為例

徐翰成

（聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院，山東 聊城 252000）

0 引言

經(jīng)過多年不懈的努力，我國科研創(chuàng)新能力得到不斷增強(qiáng)，但與此同時(shí)，新技術(shù)擴(kuò)散不足的短板也隨著時(shí)間的推移逐漸暴露出來，成為制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。現(xiàn)實(shí)生活中，有些新技術(shù)投產(chǎn)的項(xiàng)目看起來收益很可觀（即為相關(guān)各方產(chǎn)生更高的收益），而另一些則沒有，社會(huì)便不會(huì)再接納研發(fā)者認(rèn)為很有價(jià)值的技術(shù)。二者的矛盾主要在于，一個(gè)著眼于問題和解決問題本身，另一個(gè)則是衡量使用技術(shù)產(chǎn)生的成本與效益，這就是學(xué)者和決策者之間存在的思想鴻溝。為了填補(bǔ)BIM和裝配式技術(shù)的這一空白，本文選擇比較典型的小湯山醫(yī)院、火神山、雷神山醫(yī)院作為研究對象，對工程建設(shè)和實(shí)際運(yùn)作情況進(jìn)行對比，通過真實(shí)數(shù)據(jù)分析新技術(shù)運(yùn)用在工程建設(shè)中產(chǎn)生的巨大價(jià)值，以促進(jìn)新技術(shù)在建筑領(lǐng)域的快速推廣。

1 小湯山、火神山、雷神山醫(yī)院的比較

在3家以“山”命名的醫(yī)院中，小湯山醫(yī)院指北京小湯山醫(yī)院，因地處北京小湯山而命名，是2003年“非典”時(shí)期北京建設(shè)的一家傳染病醫(yī)院；火神山醫(yī)院選址武漢蔡甸區(qū)，知音湖畔，選址內(nèi)有原武漢職工療養(yǎng)院；雷神山醫(yī)院選址武漢江夏區(qū)軍運(yùn)村北側(cè)停車場。后二者都是在借鑒小湯山醫(yī)院建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，為抗擊新冠肺炎疫情建立的傳染病醫(yī)院。3家醫(yī)院的詳細(xì)工程信息如表1所示。

從表1中可以看出，3座醫(yī)院均由中央部署，為了抗擊疫情、集中國家力量搶建的臨時(shí)性救災(zāi)建筑，無論是建設(shè)單位資質(zhì)、建設(shè)規(guī)模和難度，還是工期進(jìn)度等，都是非常接近的。但是，火神山醫(yī)院和雷神山醫(yī)院相較于小湯山醫(yī)院而言，具有更好的防護(hù)設(shè)施、更全面的醫(yī)療服務(wù)功能，更加符合GB 50849—2014《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》的建設(shè)要求。根據(jù)該規(guī)范，傳染病醫(yī)院除了遵循常規(guī)醫(yī)院的醫(yī)療功能和格局外，在選址、總圖布局、平面設(shè)置上，需從分區(qū)、流線、通風(fēng)系統(tǒng)、排水設(shè)施、污物處理等方面更加注意衛(wèi)生管理。

表1 小湯山醫(yī)院、火神山醫(yī)院、雷神山醫(yī)院詳細(xì)工程信息對比

在火神山醫(yī)院與雷神山醫(yī)院的設(shè)計(jì)之初，為了能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的隔離效果，病房選擇采用兩側(cè)玻璃加紫外線殺菌的傳遞艙代替普通窗戶，并且每間病房設(shè)置獨(dú)立的新風(fēng)系統(tǒng)與排風(fēng)系統(tǒng)，二者又共同構(gòu)成了負(fù)壓系統(tǒng)。2家醫(yī)院的供電系統(tǒng)也設(shè)置了“三道保險(xiǎn)”，均采用兩路10kV電源，互為備用，另配置柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源，對手術(shù)室、ICU等關(guān)鍵區(qū)域，還配備了供電時(shí)長30min的UPS電源，以備不時(shí)之需。除了上述提到的負(fù)壓和供電系統(tǒng)外，2座醫(yī)院還安裝了現(xiàn)代化的信息系統(tǒng)，分為5大類17個(gè)系統(tǒng)，其中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)、醫(yī)護(hù)對講系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與WiFi系統(tǒng)等，為實(shí)現(xiàn)更全面的醫(yī)療防護(hù)功能提供了堅(jiān)實(shí)的設(shè)施保障。為確保人員隔離，每個(gè)病區(qū)均設(shè)有A、B兩道具有互鎖功能的緩沖門，在得到授權(quán)后方可進(jìn)入A門，B門在A門完全關(guān)閉后才自動(dòng)打開。諸如醫(yī)院的病床、洗手間等，一鍵呼叫醫(yī)護(hù)人員的便捷按鈕，隨處可見，以確保病人和醫(yī)護(hù)人員的安全。公共區(qū)域設(shè)有全天候、無死角監(jiān)控?cái)z像頭，為醫(yī)院安全保駕護(hù)航。至于醫(yī)療污水的處理，2家醫(yī)院嚴(yán)格按照建標(biāo)173—2016《傳染病醫(yī)院建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計(jì)施工，一方面做到各種廢水、垃圾單獨(dú)收集，具體采用“兩布一膜”的工藝，以實(shí)現(xiàn)全封閉式廢水收集；另一方面做到廢物特殊消毒再處理，比如污水要進(jìn)行嚴(yán)格的消毒處理后排放，2座醫(yī)院的水處理工藝標(biāo)準(zhǔn)均遠(yuǎn)高于普通傳染病醫(yī)院。2座醫(yī)院地基基底也采用了新型的HDPE防滲膜。HDPE防滲膜相較普通材料，不僅具有很高的防滲性和良好的耐熱耐寒性，還有很強(qiáng)的抗酸、堿等化學(xué)腐蝕的性能，使其長時(shí)間裸露在嚴(yán)酷環(huán)境中仍能很好地滿足防滲需求，再加之混凝土基層和鋼筋混凝土地面層，可謂3層隔離，確保滴水不漏。對于運(yùn)營階段，2座醫(yī)院的設(shè)計(jì)思路也多傾向設(shè)置雙保險(xiǎn)，往往按照計(jì)算量的2倍進(jìn)行設(shè)計(jì)，如最終的廢水處理站采用雙回路設(shè)計(jì)、隔離防護(hù)系統(tǒng)設(shè)置雙保險(xiǎn)系統(tǒng)，即使一組物資設(shè)備出現(xiàn)問題，另外一組也能滿足功能需求。在極端的時(shí)間環(huán)境條件下建成醫(yī)護(hù)功能如此強(qiáng)大的傳染病醫(yī)院，更印證了現(xiàn)代化技術(shù)巨大的應(yīng)用價(jià)值。

2 BIM＋裝配式創(chuàng)造建造奇跡

建設(shè)如此神速背后有2個(gè)重要的因素，一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)化加模塊化的裝配式技術(shù)，另一個(gè)是BIM技術(shù)。

2座醫(yī)院主要采用裝配式施工，主體為輕鋼結(jié)構(gòu)搭建，病房則是用特殊型鋼焊接而成的標(biāo)準(zhǔn)模箱式房。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及施工工藝標(biāo)準(zhǔn)化的前提下，可最大程度實(shí)現(xiàn)部品部件模塊化預(yù)制，再加上現(xiàn)場裝配化施工，流水作業(yè)，以及房建、配套安裝等同步穿插作業(yè)，能有效地提高建造速度。這與當(dāng)前地產(chǎn)項(xiàng)目建造提速的思路相似。在設(shè)計(jì)及施工標(biāo)準(zhǔn)化的前提下，建立一套集穿插施工、建筑工業(yè)化、裝配式施工及多技術(shù)集成為一體的建造體系，有效地縮短建造周期。

在地產(chǎn)項(xiàng)目施工過程中，大大小小的沖突數(shù)不勝數(shù)，分包與分包之間、分包與總包之間總是扯皮不斷。即便企業(yè)內(nèi)部，各職能部門之間也往往存在分工明確但溝通不暢的情況。而在此次搶建過程中，時(shí)間緊、任務(wù)重，建設(shè)過程涉及基礎(chǔ)工程、土建及裝飾工程、給排水及消防系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)（不含外部線路）、照明與監(jiān)控、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、通信弱電、凈化工程等分項(xiàng)工程，現(xiàn)場各類專業(yè)分包單位多達(dá)上百家，大量工序穿插進(jìn)行卻能做到組織協(xié)同、有條不紊，這就要?dú)w功于另一個(gè)關(guān)鍵因素BIM技術(shù)。BIM的協(xié)同管理功能提高了設(shè)計(jì)和施工的協(xié)同效率，從而確保如期完成任務(wù)。此外，為更好地符合傳染病醫(yī)院的功能特點(diǎn)，依托BIM的仿真模擬和方案比選功能，還進(jìn)行了采光、通風(fēng)、噪聲等功能的優(yōu)化；BIM的參數(shù)化設(shè)計(jì)、可視化交底也為充分發(fā)揮裝配式建筑的速度優(yōu)勢提供了技術(shù)支持。可見，從數(shù)字化設(shè)計(jì)、預(yù)制化生產(chǎn)、裝配式施工再到智能化運(yùn)維，BIM技術(shù)貫穿了雷神山醫(yī)院、火神山醫(yī)院建設(shè)的全過程。如果沒有現(xiàn)代化建造技術(shù)的支撐，要在短短10d內(nèi)建成一所醫(yī)院是根本不可能的。

在全球資源枯竭、環(huán)境惡化的大背景下，綠色建筑、建筑節(jié)能已經(jīng)成為全世界的共識(shí)，資源的高效利用也成為建筑行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。我國未來建筑業(yè)的發(fā)展勢必是以BIM為主導(dǎo)的，面向建設(shè)流程的工程管理優(yōu)化與資源整合；以裝配式技術(shù)為主導(dǎo)的建造技術(shù)升級(jí)、新型材料革新和全產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化。其次，建筑歷來是藝術(shù)與科學(xué)之間微妙的平衡結(jié)果。建筑物的功能和形式是我們在建造之初必須考慮的主要原則之一。回顧人類建筑歷史的發(fā)展，“形式與功能”主題會(huì)經(jīng)常被提及。毫無疑問，建筑首先還是需要保證其可用性，就武漢的方艙醫(yī)院而言，必選滿足其在疫情期間的功能需求，進(jìn)而考慮其經(jīng)濟(jì)性和美觀性。以BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用而言，其很好地賦予了建筑行業(yè)參數(shù)化、模塊化、智能化等未來行業(yè)向數(shù)字化邁進(jìn)的特征。明顯的是，數(shù)字化技術(shù)不僅可以應(yīng)用在此類大型臨時(shí)性救災(zāi)建筑，數(shù)字化在標(biāo)準(zhǔn)化建筑中的使用意義更加深遠(yuǎn)。BIM作為一種數(shù)字化技術(shù)，在功能、舒適、美觀、綠色之間應(yīng)該如何取舍與計(jì)量？如何在功能經(jīng)濟(jì)與美觀之間做到完美協(xié)調(diào)？筆者認(rèn)為，BIM技術(shù)在未來建筑設(shè)計(jì)中會(huì)為我們提供越來越多的答案。

3 結(jié)語

我國經(jīng)過近些年的快速發(fā)展，早已擁有全世界最龐大的建筑市場和建筑產(chǎn)業(yè)，無論從工程建設(shè)的數(shù)量、規(guī)模、速度，還是其他各項(xiàng)指標(biāo)，已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位。此次在火神山醫(yī)院、雷神山醫(yī)院的建設(shè)中對現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，更是代表了我國在智能化建造方面不俗的實(shí)力，也證明了BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用是邁向現(xiàn)代化建造的有效途徑。