探索BIM與裝配式技術在工程建設中的應用價值
——以小湯山、火神山、雷神山醫院建設為例

徐翰成

（聊城大學建筑工程學院，山東 聊城 252000）

0 引言

經過多年不懈的努力，我國科研創新能力得到不斷增強，但與此同時，新技術擴散不足的短板也隨著時間的推移逐漸暴露出來，成為制約產業發展的關鍵因素。現實生活中，有些新技術投產的項目看起來收益很可觀（即為相關各方產生更高的收益），而另一些則沒有，社會便不會再接納研發者認為很有價值的技術。二者的矛盾主要在于，一個著眼于問題和解決問題本身，另一個則是衡量使用技術產生的成本與效益，這就是學者和決策者之間存在的思想鴻溝。為了填補BIM和裝配式技術的這一空白，本文選擇比較典型的小湯山醫院、火神山、雷神山醫院作為研究對象，對工程建設和實際運作情況進行對比，通過真實數據分析新技術運用在工程建設中產生的巨大價值，以促進新技術在建筑領域的快速推廣。

1 小湯山、火神山、雷神山醫院的比較

在3家以“山”命名的醫院中，小湯山醫院指北京小湯山醫院，因地處北京小湯山而命名，是2003年“非典”時期北京建設的一家傳染病醫院；火神山醫院選址武漢蔡甸區，知音湖畔，選址內有原武漢職工療養院；雷神山醫院選址武漢江夏區軍運村北側停車場。后二者都是在借鑒小湯山醫院建設經驗的基礎上，為抗擊新冠肺炎疫情建立的傳染病醫院。3家醫院的詳細工程信息如表1所示。

從表1中可以看出，3座醫院均由中央部署，為了抗擊疫情、集中國家力量搶建的臨時性救災建筑，無論是建設單位資質、建設規模和難度，還是工期進度等，都是非常接近的。但是，火神山醫院和雷神山醫院相較于小湯山醫院而言，具有更好的防護設施、更全面的醫療服務功能，更加符合GB 50849—2014《傳染病醫院建筑設計規范》的建設要求。根據該規范，傳染病醫院除了遵循常規醫院的醫療功能和格局外，在選址、總圖布局、平面設置上，需從分區、流線、通風系統、排水設施、污物處理等方面更加注意衛生管理。

表1 小湯山醫院、火神山醫院、雷神山醫院詳細工程信息對比

在火神山醫院與雷神山醫院的設計之初，為了能夠實現最佳的隔離效果，病房選擇采用兩側玻璃加紫外線殺菌的傳遞艙代替普通窗戶，并且每間病房設置獨立的新風系統與排風系統，二者又共同構成了負壓系統。2家醫院的供電系統也設置了“三道保險”，均采用兩路10kV電源，互為備用，另配置柴油發電機作為應急電源，對手術室、ICU等關鍵區域，還配備了供電時長30min的UPS電源，以備不時之需。除了上述提到的負壓和供電系統外，2座醫院還安裝了現代化的信息系統，分為5大類17個系統，其中，視頻監控系統、醫護對講系統、網絡與WiFi系統等，為實現更全面的醫療防護功能提供了堅實的設施保障。為確保人員隔離，每個病區均設有A、B兩道具有互鎖功能的緩沖門，在得到授權后方可進入A門，B門在A門完全關閉后才自動打開。諸如醫院的病床、洗手間等，一鍵呼叫醫護人員的便捷按鈕，隨處可見，以確保病人和醫護人員的安全。公共區域設有全天候、無死角監控攝像頭，為醫院安全保駕護航。至于醫療污水的處理，2家醫院嚴格按照建標173—2016《傳染病醫院建設標準》設計施工，一方面做到各種廢水、垃圾單獨收集，具體采用“兩布一膜”的工藝，以實現全封閉式廢水收集；另一方面做到廢物特殊消毒再處理，比如污水要進行嚴格的消毒處理后排放，2座醫院的水處理工藝標準均遠高于普通傳染病醫院。2座醫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，還有很強的抗酸、堿等化學腐蝕的性能，使其長時間裸露在嚴酷環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。對于運營階段，2座醫院的設計思路也多傾向設置雙保險，往往按照計算量的2倍進行設計，如最終的廢水處理站采用雙回路設計、隔離防護系統設置雙保險系統，即使一組物資設備出現問題，另外一組也能滿足功能需求。在極端的時間環境條件下建成醫護功能如此強大的傳染病醫院，更印證了現代化技術巨大的應用價值。

2 BIM＋裝配式創造建造奇跡

建設如此神速背后有2個重要的因素，一個是標準化加模塊化的裝配式技術，另一個是BIM技術。

2座醫院主要采用裝配式施工，主體為輕鋼結構搭建，病房則是用特殊型鋼焊接而成的標準模箱式房。在產品設計及施工工藝標準化的前提下，可最大程度實現部品部件模塊化預制，再加上現場裝配化施工，流水作業，以及房建、配套安裝等同步穿插作業，能有效地提高建造速度。這與當前地產項目建造提速的思路相似。在設計及施工標準化的前提下，建立一套集穿插施工、建筑工業化、裝配式施工及多技術集成為一體的建造體系，有效地縮短建造周期。

在地產項目施工過程中，大大小小的沖突數不勝數，分包與分包之間、分包與總包之間總是扯皮不斷。即便企業內部，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，時間緊、任務重，建設過程涉及基礎工程、土建及裝飾工程、給排水及消防系統、供配電系統（不含外部線路）、照明與監控、通風空調系統、通信弱電、凈化工程等分項工程，現場各類專業分包單位多達上百家，大量工序穿插進行卻能做到組織協同、有條不紊，這就要歸功于另一個關鍵因素BIM技術。BIM的協同管理功能提高了設計和施工的協同效率，從而確保如期完成任務。此外，為更好地符合傳染病醫院的功能特點，依托BIM的仿真模擬和方案比選功能，還進行了采光、通風、噪聲等功能的優化；BIM的參數化設計、可視化交底也為充分發揮裝配式建筑的速度優勢提供了技術支持。可見，從數字化設計、預制化生產、裝配式施工再到智能化運維，BIM技術貫穿了雷神山醫院、火神山醫院建設的全過程。如果沒有現代化建造技術的支撐，要在短短10d內建成一所醫院是根本不可能的。

在全球資源枯竭、環境惡化的大背景下，綠色建筑、建筑節能已經成為全世界的共識，資源的高效利用也成為建筑行業未來發展的必然趨勢。我國未來建筑業的發展勢必是以BIM為主導的，面向建設流程的工程管理優化與資源整合；以裝配式技術為主導的建造技術升級、新型材料革新和全產業鏈的優化。其次，建筑歷來是藝術與科學之間微妙的平衡結果。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展，“形式與功能”主題會經常被提及。毫無疑問，建筑首先還是需要保證其可用性，就武漢的方艙醫院而言，必選滿足其在疫情期間的功能需求，進而考慮其經濟性和美觀性。以BIM技術在建筑領域的應用而言，其很好地賦予了建筑行業參數化、模塊化、智能化等未來行業向數字化邁進的特征。明顯的是，數字化技術不僅可以應用在此類大型臨時性救災建筑，數字化在標準化建筑中的使用意義更加深遠。BIM作為一種數字化技術，在功能、舒適、美觀、綠色之間應該如何取舍與計量？如何在功能經濟與美觀之間做到完美協調？筆者認為，BIM技術在未來建筑設計中會為我們提供越來越多的答案。

3 結語

我國經過近些年的快速發展，早已擁有全世界最龐大的建筑市場和建筑產業，無論從工程建設的數量、規模、速度，還是其他各項指標，已經處于世界領先地位。此次在火神山醫院、雷神山醫院的建設中對現代化先進技術的應用，更是代表了我國在智能化建造方面不俗的實力，也證明了BIM技術在裝配式建筑中的應用是邁向現代化建造的有效途徑。