世界各地的英雄们如何在短时间内通过模块化和预制方式建成新冠肺炎医院?

在新冠肺炎疫情期间,建筑、工程和施工行业以惊人的速度在世界各地搭建方舱医院,为抗疫一线人员提供了支持,并从中获得了宝贵的经验。


拥有1000张床位的中国武汉火神山医院是在24小时内确定设计方案并在10天内建成的。

中信设计供图。

Rendering of Huoshenshan Hospital in Wuhan, China

Matt Alderton

2020年8月17日

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自新冠肺炎疫情爆发以来,工程建设行业就积极驰援了那些在抗疫一线奋战的医护人员。在这一非常时期,工程建设行业的专家迅速反应,通过模块化和预制的方式,为面临空前临床需求的社区交付了一个又一个高质量的工程项目。

这些新的做法可在未来的危机事件中,甚至在建筑业逐渐恢复正常运转的过程中得到应用。下面,通过中国、墨西哥和英国这三个国家的实践来举例说明,当时它们面临的是何种异常特殊的要求,面对这种局面它们的团队又是如何迅速行动的,以及从中获得了什么知识和经验。

火神山和雷神山医院

A design plan for the modular Huoshenshan Hospital
中国武汉火神山医院的设计方案。 中信设计供图。

今年1月,中国武汉成为世界上第一个爆发新冠肺炎疫情的城市。随着确诊人数和死亡人数的迅速攀升,当地政府组建了一支由设计和建筑单位组成的全明星团队,以完成一项艰巨的任务:在短短的10天内抢建一座可容纳1000张床位的临时应急医院。

1月23日,也就是农历新年的前两天,武汉宣布全面封城。到下午的时候,电话的铃声已经在中信建筑设计研究总院有限公司(以下简称中信设计)和中建三局第三建设工程有限责任公司(以下简称中建三局三公司)急促地响起。这两个单位分别设计和搭建了火神山医院,采用的方法是预制建筑。

中信设计的数字化设计研究中心主任胡继强说:“在总部的领导下,我们大约在一个多小时内,就组建了一个由60多人组成的设计团队来参与火神山项目的建设。在30分钟之内,我们的设计师们已经在前往现场进行勘察的路上了。我们都渴望参与到这个项目中,希望能为抗击疫情做出贡献。”

按照平时的工期,如此大的项目通常需要6个月的时间来做设计,接下来还需要2到3年的时间进行建设。胡继强说:“人命关天,我们必须跟时间赛跑。”中信设计在5小时内提交了场地平整设计,在24小时内确定了设计方案,并在60小时内交付了施工图设计文件。

中信设计的设计速度很大程度上要归功于他们使用的工作方法。该设计院采用了“接力”的方法进行设计,为了让设计进度不停歇,设计人员采用了两班倒的上班方式。而施工则是同时而不是相继进行的。胡继强说:“我们让各项作业平行推进,有些甚至要倒置推进。基本上,我们的设计、施工、方案修改和调整工作都是在同时进行的。”

技术也是关键。接到项目后,项目协调员通过微信工作群在全公司范围内呼吁大家提供协助。使用BIM(建筑信息建模)技术使团队能够进行可视化设计、整合专业知识并实时共享数据,从而加快了工作的速度。该技术包括欧特克用于数字建模的RevitNavisworks、用于模型渲染的Enscape,以及用于场地平整和规划设计工作的Civil 3D

BIM还促进了快速搭建检测实验室的工作,为武汉及周边地区的筛查和诊断提供了支持。1月29日,中交第二航务工程局有限公司(以下简称中交二航局)受命在短短六天内建成“火眼”实验室。这座占地面积约2000平方米的实验室需要复杂的气压和污染排放系统,因此给项目建造带来了挑战。

Testing equipment at Fire Eye Lab
通过使用BIM技术进行虚拟设计和施工,这座“火眼”实验室仅仅用了6天的时间便落成。 中交二航局供图。

中交第二航务工程局有限公司·中交武汉智行国际工程咨询有限公司的副总经理陈富强说:“项目团队决定使用BIM技术进行虚拟设计和施工。借助BIM模型,新实验室的设计意图得到了充分体现,机电管线的集成也得到了深化设计。该模型对于现场的技术人员与设计人员和业主之间的沟通起到了协助作用,从而避免了机电管线间的碰撞和不必要的返工,节省了大量的施工时间。”

作为医院建设的施工单位,中建三局三公司通过精确策划获得了成功(计划程度精确到了小时,有时甚至到了分钟)。中建三局三公司“两山”现场BIM工程师吴业文说:“比如说,在场地平整好了之后,基础浇筑和箱房运输就必须立即同时展开。如果太早会导致交通拥挤,太晚又会影响工序。所以说,每个步骤都需要精确策划,包括劳力、设备、运输和材料都要配套跟上。”

 Aerial view of Leishenshan Hospital
这座可容纳1600张床位的雷神山医院是通过动态设计流程创建并在13天内完工的。 中建三局三公司供图。

在专业规划的帮助下,中建三局三公司以相同的预制方法在武汉迅速建起了第二座可容纳1600张床位的临时性应急医院——雷神山医院。这座医院是由中南建筑设计院股份有限公司(以下简称中南院)设计的。他们召集了80多位设计人员,其中有40多位是在除夕当晚以惊人的速度招募到的。这些设计人员在3天内便完成了施工图纸的制作。

中南院的副总建筑师、雷神山医院项目负责人张颂民说:“这个项目是单体建筑,通过集装箱箱体装配和钢框架装配的方式快速建成。这个工程的挑战在于,需要根据施工人员、材料和机器的部署情况实时对设计图纸进行调整。在三天的期限内,中南院已经完成了大部分图纸,但设计人员仍需要在项目现场配合施工进度修改图纸。”整个医院能够在短短的13天内建成,中南院的动态设计流程可谓是功不可没。

CEMEX医院(墨西哥)

A prefabricated building built by Mexican firm CEMEX
CEMEX使用预制房屋设计技术开发出了移动医院模型。 CEMEX供图。

墨西哥在2月下旬出现首例新冠肺炎确诊病例。到3月中旬的时候,墨西哥的建筑材料制造商和经销商CEMEX意识到,若想满足即将到来的对重症监护的需求,墨西哥将需要更多的病床。可是CEMEX平时并没有直接参与医院建设的业务。

CEMEX负责工程、基础设施以及政府项目的经理Enrique Rodríguez说:“我们真的想以某种方式提供支持,然而,我们平时参与的那些日常基础项目(道路、水坝或风电场)与抗击疫情并没有直接的关系。原来我们有一个内部项目,就是用预制方法为偏远地区的工作人员搭建补贴住房。此时有人提出,何不借鉴这个项目的做法来制造并安装预制医院。这个想法符合国家的需求,确实能让广大民众受益。”

在技术业务部门Construhub的带领下,CEMEX对补贴住房项目进行了激光勘测,并在Revit中对其重新进行了设计。该移动医院模型的建筑以此为出发点,得到了正在寻求为该项目添砖加瓦的墨西哥企业的合作开发。他们的团队在一起共同设计,以减少后期的变更命令;他们甚至给公共卫生机构提供了在施工开始之前虚拟步入现场的机会。

Interior of a modular hospital built by CEMEX
在CEMEX搭建的医院内拍摄的照片。 CEMEX供图。

完善BIM模型花了不到三周的时间。接下来,建设医院的工作便在这些地方开始了:新莱昂州的蒙特雷、奇瓦瓦州的华雷斯城、锡那罗亚州的库利亚坎、萨卡特卡斯州的弗雷斯尼洛、墨西哥州的塔兰潘特拉,以及普埃布拉州的普埃布拉市。从BIM获得的效率加快了这六家临时医院的建设,在搭建过程中使用了预制的抗菌混凝土,并在15天内安装完毕。

Rodríguez说:“BIM帮助我们保持了这个医院项目的关键特点:预制、耐用、智能且价格合理。这代表了参与该项目的多家跨学科的公司为了获得从设计到建造的最佳方案而付出的巨大努力。我们始终与客户保持着顺畅和透明的沟通。这是实现可满足患者护理和医护人员需求的实用型医院模式的关键。”

伯明翰南丁格尔医院(英格兰)

Workers set up hospital beds at NHS Nightingale Hospital Birmingham
为了在英格兰搭建NHS伯明翰南丁格尔医院,450名Interserve的员工和承包商以及60名来自英国陆军廓尔喀部队的军人进行了9万个工时的工作。 Interserve供图。

当人们意识到新冠肺炎的传染性很强时,多国政府禁止了大型聚会、各种会议和集体活动。结果,世界各地的会议中心都空空如也,英国的会议中心也不例外。这场疫情使得国家对方舱医院的需求激增,此时英国政府把眼光转向了空置的会议中心,希望用这些场所来支持英国国家医疗服务系统(NHS)并建立方舱医院。

3月24日,英国的NHS宣布要在东伦敦的伦敦展览中心(ExCeL London)搭建其第一家方舱医院。医院以大家都熟悉的现代护理创始人弗洛伦斯·南丁格尔(Florence Nightingale)的名字命名。接着在几天后的3月28日,NHS选择了Interserve Construction搭建其第二家方舱医院:位于伯明翰国家展览中心(NEC)的NHS伯明翰南丁格尔医院。

选择Interserve是一个合理的决定,因为它帮助建造了国家展览中心,而且其办公室就在附近。项目主管Vince Kesterton说:“我们得到通知说,NHS在两周内将需要800张重症监护病床。这让我们倍感压力,因为没有这么大规模的项目可以在两周内完成。这种进度根本不现实。”

为了让这一史无前例的任务变得能够管理,Kesterton列出了必须完成的要事清单,然后从后向前安排,以确定需要哪些资源以及何事需在何时完成的时间表。“很快我们就意识到,我们需要每周7天、每天24小时、每天八小时三班轮换工作,而且我们需要让整个供应链协同工作。”Kesterton要求分包商停止其他项目的工作,尽可能多地向伯明翰派遣工人。由此组织的团队由450多名Interserve的员工和承包商以及60名来自英国陆军廓尔喀部队的军人组成。他们花费了9万多个工时,建成了一座相当于11个足球场的方舱医院。

Kesterton说:“不用说,人们都希望每天有标准的工作时间。但是我们必须非常严格地执行我们的任务计划,以确保我们能够做到全天候三班倒,实现高效。由于这个项目非同寻常,人们都乐意加班加点地工作,每个人每天平均都要工作10到11个小时,展现出了大量的高尚风格。”

A crane positioned next to hospital equipment at Nightingale Hospital construction
南丁格尔医院的建设活动在五个展厅协调展开,并以全天候三班倒的方式进行。 Interserve供图。

该项目分布在五个展厅中,工作人员使用PlanGrid(欧特克的一种云解决方案)对施工活动进行策划,记录进度并对问题进行沟通。建筑工作多管齐下,在一个展厅中铺设地板的同时,在另一个展厅中安装隔墙,而在另一个展厅中安装电缆。每当在一个展厅中发现可能影响另一个展厅进度问题的时候,工作人员就会对此进行拍照并在云中共享以寻求解决问题的办法。

Kesterton说:“跟通过纸张交流相比,这是加快工作进度的一种好方法。”他补充说,以这种方式进行工作意味着工作可以不间断地进行,无需承包商之间相互走动,而这对于遵守政府规定的社交距离来说是至关重要的。

“实际上,严格遵守社交距离是很难的,因为我们通常一次要有四、五百名工人在现场,”Kesterton说道。他任命了一名健康与安全经理。这位经理和他的监督小组专门负责监督工作人员保持社交距离。“我们非常幸运:我们没有任何人确诊新冠肺炎。”

在工作开始仅两周后的4月16日,Interserve就向NHS交付了800张床位,而就在这批床位交付之前,NHS已经委托他们进行第二阶段的工作,再安装400张床位;两周之后,他们如期交付。Kesterton说,幸运的是,这些床位从未被使用过。他说:“说来也怪,在做这个项目的时候每个人都非常努力,但谁也不希望最终真的会去使用它。而且,幸运的是,这个医院没有投入使用。”

非常时期,持久的经验

在抗击新冠肺炎疫情的非常时期,就要采取非常之策。当尘埃落定之后,经历了这场危机的设计和建筑单位将从中获得很多经验教训,而这些智慧注定要在疫情之后继续发挥作用。无论是普通的建筑难题还是国际间发生的紧急情况,在应对未来的挑战中,肯定会有非凡的速度和效率。

在武汉,火神山和雷神山医院的成功建成让技术发挥的价值更为闪耀。中建三局三公司的吴业文表示:“技术才是王道。技术人员在现场不断进行施工方案的深化改良,而且流程必须尽可能地简单,同时又不影响现有的功能。”

胡继强指出了BIM在工作流程中的重要性,他认为,简单会带来高效。他说:“使用BIM为业主、管理公司、建筑单位、施工团队和其他部门创建一个信息交流平台,以实现在同一平台上共享数据,从而使得沟通更为便捷、协作更为紧密、管理更为有效。”

对于中南院而言,成功地设计雷神山医院展示了在云端工作的价值。该中南院的张颂民表示:“目前中国的普遍现状是,二维协同机制都没有形成规模。当突发事件来临时,没有一套高效的协同机制。但在这个项目中,云的概念已经逐渐深入人心了,例如远程办公和视频会议。因为这个契机,中南院也准备之后建立私有云企业协同机制。”

而在墨西哥,CEMEX通过技术了解到了协作的价值。该技术有潜力通过让建筑单位和客户保持一致来简化未来的项目。“客户可以虚拟步入一个项目并对其提出建议,这实在是太棒了,”CEMEX的市场细分开发和业务拓展部门经理Eileen Hernández说,“客户的期望与我们提供的服务非常接近,因为客户从一开始就参与到了项目之中。”

但是,仅凭技术并不能提高速度和协作。Kesterton认为,人际关系也是至关重要的。Kesterton将NHS伯明翰南丁格尔医院的成功归功于他与员工、承包单位和客户之间的良好关系。他说:“你需要从个人层面上了解工作人员。当遇到困难的时候,他们就更乐意帮助你解决问题。”

这也许是所有经验中最为重要的一点:当利益相关者作为一个团队齐心协力工作时,一切皆有可能。Kesterton说:“对我来说,从中学到的最大的智慧就是,时势造英雄。如果几个月前有人让我们在三到四个星期的时间内以3000万英镑的价格安装1200张重症监护病床,我会说这是不可能的。但是,当你真正完成了这种级别的任务时,你就会意识到,只要每个人都齐心协力朝着相同的目标努力,没有什么是不可能的。”

Matt Alderton

About Matt Alderton

Matt Alderton是一名芝加哥作家。他所涉猎的领域包括商务、设计、饮食、旅游和技术。Matt毕业于中西部大学麦迪尔新闻学院。他曾写过的题材有:豆豆娃、超大桥梁、机器人和鸡肉三明治。您可以通过Matt的网站和他联系:MattAlderton.com。

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