既有建筑功能改造與防災(zāi)性能提升一體化施工管理研究與實踐
我國既有建筑存量超700億㎡,約30%-50%建筑抗震標準偏低、宜居性差、建筑平均使用壽命不足30年。國家“十三五”專項聚焦既有建筑安全與功能升級,“十四五”全面推進城市更新。傳統(tǒng)拆除重建、大面積梁柱加固造價高昂、施工周期長、嚴重干擾建筑正常運營,亟需一體化改造管理成套技術(shù)破解行業(yè)難題。
山東省立三院原有康復(fù)護理院防災(zāi)、使用性能不足,原計劃拆除,后定為國家重點研發(fā)科技示范工程,由山東建工聯(lián)合山東建筑大學實施一體化改造,改造后設(shè)計使用年限延長30年。2021年末醫(yī)院啟動北院區(qū)住院一部診療設(shè)施改造提升工程,總造價2.53億元,2022年1月開工,2023年7月完成全部驗收并投用。施工全程疊加新冠疫情,需保障醫(yī)院不間斷接診,施工約束條件嚴苛。項目在前序改造經(jīng)驗基礎(chǔ)上新增BIM+數(shù)字孿生全周期管控技術(shù),形成完整成套管理成果。
2018年康復(fù)護理院項目中標后,集團立項《既有建筑功能改造與防災(zāi)性能提升一體化施工管理研究與實踐》;2022年住院一部施工階段迭代數(shù)字孿生技術(shù),打通設(shè)計、施工、運維數(shù)據(jù)鏈條,同步完成科技評價、工法、專利、論文全鏈條成果轉(zhuǎn)化。
一、項目概況
(一)工程項目簡介
山東省立第三醫(yī)院診療設(shè)施改造提升工程位于濟南市無影山中路11號,改造總建筑面積35126.5平方米,其中住院主樓26126.5平方米(地上23481.01平方米、地下2645.49平方米),室外配套9000平方米。改造內(nèi)容包含結(jié)構(gòu)抗震加固、病房功能重構(gòu)、室內(nèi)精裝、外墻翻新、室外管網(wǎng)綠化道路更新;計劃工期593日歷天。
(二)建筑原有短板
病房狹小、護理布局不合理、門廳擁堵;外立面脫落、院區(qū)地面老化、新舊樓宇風貌不統(tǒng)一;原有結(jié)構(gòu)抗震承載力不足,機電管線雜亂,無智能化運維系統(tǒng)。
(三)項目建設(shè)目標
1.質(zhì)量目標:工程達優(yōu)良標準,打造全國既有醫(yī)院、智慧改造示范標桿。
2.安全目標:杜絕死亡、重大工傷,輕傷頻率≤1.5‰,滿足省市安全文明標準。
3.工期目標:克服多重制約按期完工,實施分段交付緩解疫情床位壓力。
4.文明施工目標:落實“五化”標準,創(chuàng)建花園式綠色工地。
5.環(huán)保目標:嚴控揚塵噪聲,落實“四節(jié)一環(huán)保”,降低對診療干擾。
二、項目管理重難點、理念與實施創(chuàng)新
(一)六大核心重難點
1.示范定位高:省衛(wèi)健委指定全省病房改造樣板,質(zhì)量、數(shù)字化、醫(yī)療功能標準嚴苛。
2.疫情運營沖突:施工與門診、住院同步開展,人流、分區(qū)、消防、多方協(xié)調(diào)難度極大。
3.圖紙偏差突出:拆除后現(xiàn)場與原始圖紙差異大,需依托BIM動態(tài)迭代深化方案。
4.場地條件惡劣:院區(qū)建筑密集、人車混行,外立面施工作業(yè)空間嚴重不足。
5.醫(yī)療管線復(fù)雜:弱電、凈化、物流、空調(diào)等多系統(tǒng)交叉,傳統(tǒng)施工極易返工。
6.運維一體化要求:分段交付區(qū)域需快速完成物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備映射,BIM模型需適配醫(yī)院智慧后勤輕量化運維平臺。
(二)管理理念與數(shù)字化管理模式
1.七大管理理念:全生命周期統(tǒng)籌、成本價值最大化、質(zhì)量優(yōu)先、安全第一、綠色可持續(xù)、高效多方協(xié)同、全流程風險應(yīng)急,覆蓋加固、裝飾、機電、運維全鏈條。
2.BIM數(shù)字化管理模式:以三維BIM模型統(tǒng)一整合設(shè)計、施工、設(shè)備、運維全量信息,施工前開展碰撞、凈高、施工模擬,前置規(guī)避錯漏碰缺;配套智慧工地移動端實現(xiàn)現(xiàn)場問題線上閉環(huán)整改,竣工模型無縫遷移至數(shù)字孿生運維平臺,實現(xiàn)建造運維一體化。
(三)全流程標準化管理落地
1.質(zhì)量管理:設(shè)立創(chuàng)優(yōu)小組,編制專項質(zhì)量策劃,推行樣板引路、工序三檢制度,定期召開質(zhì)量推進會。
2.業(yè)主協(xié)同:每周多方協(xié)調(diào)例會,建立需求閉環(huán)反饋機制,實時響應(yīng)各科室改造訴求。
3.制度管理:結(jié)合集團制度編制項目專屬細則,崗位職責上墻,提升現(xiàn)場執(zhí)行力。
4.智慧任務(wù)管控:BIM+智慧工地APP實時上傳質(zhì)量安全隱患,線上派單、整改銷項。
5.績效管理:量化施工考核指標,建立班組激勵機制,營造爭先施工氛圍。
6.設(shè)備管理:倉庫24小時專人值守,建立機具領(lǐng)用、養(yǎng)護、歸還臺賬。
7.揚塵噪聲管控:布設(shè)在線實時監(jiān)測系統(tǒng),數(shù)據(jù)聯(lián)動噴淋降噪設(shè)備。
8.人員車輛管控:人臉識別、智能測溫、車輛無接觸登記,滿足疫情分區(qū)管控。
9.應(yīng)急管理:編制消防、疫情、結(jié)構(gòu)專項預(yù)案,常態(tài)化開展應(yīng)急演練。
(四)四大核心技術(shù)創(chuàng)新亮點
1.屈曲約束支撐(BRB)消能減震加固技術(shù)
摒棄傳統(tǒng)大面積梁柱鑿除加固,采用BRB消能支撐提升建筑抗震性能。相較傳統(tǒng)工藝,加固造價僅為傳統(tǒng)方案42%,施工速度快、對醫(yī)院運營干擾極小。配套形成省級工法1項、2篇國家級期刊論文,斬獲國家二類QC成果、省市QC一、二等獎,顯著提升罕遇地震下建筑抗倒塌能力。
2.外墻保溫裝飾一體板一體化施工
外墻采用巖棉保溫裝飾復(fù)合板,集保溫、防水、裝飾功能一體化,大幅削減現(xiàn)場濕作業(yè),外立面整潔莊重、與院區(qū)風貌統(tǒng)一。成果獲評省、市級工法,市級 QC一等獎、省級QC三等獎,長期降低外墻維護成本,節(jié)能效果突出。
3.BIM全流程深度應(yīng)用
運用Revit搭建建筑、結(jié)構(gòu)、機電三維模型,完成圖紙會審、管線綜合、復(fù)雜節(jié)點可視化模擬;全過程優(yōu)化節(jié)約直接成本、壓縮總工期90天,材料浪費減少10%,現(xiàn)場返工降低20%,風險管理效率提升9%。
4.功能改造+防災(zāi)提升一體化成套技術(shù)
整合耐久性評估、結(jié)構(gòu)加固同步施工、消能減震元件、BIM+數(shù)字孿生四大技術(shù)模塊,成果經(jīng)雙協(xié)會鑒定為國內(nèi)領(lǐng)先,榮獲2021年度山東土木建筑科技進步三等獎。改造完成后將消防、空調(diào)、能耗、安防、醫(yī)療設(shè)備全部接入數(shù)字孿生平臺,醫(yī)院綜合能耗降低35%,物業(yè)運維人員縮減27%,大幅節(jié)約年度綜合運維費用,實現(xiàn)“一屏觀全院,一模全運維”。
三、項目綜合成效與評價
(一)多維綜合效益
1.經(jīng)濟效益
與傳統(tǒng)加固相比,康復(fù)護理院通過采用新技術(shù)成本大幅下降;住院一部依托BIM優(yōu)化總工期縮短15%,大幅降低材料、人工損耗;數(shù)字孿生運維平臺長期削減能耗、維修、人力開支,長效收益顯著。
2.社會效益
項目中西區(qū)分段竣工后緊急作為新冠隔離病房,極大緩解區(qū)域醫(yī)療床位緊張壓力,獲省衛(wèi)健委、天橋區(qū)政府高度認可。2024年全省醫(yī)院建設(shè)管理現(xiàn)場會將本項目定為官方觀摩教學點,作為全國老舊醫(yī)院改造標準化實踐范本;改造后病房空間、適老化、醫(yī)養(yǎng)適配度全面升級。
3.環(huán)境效益
施工減少70%建筑垃圾、60%施工用水,粉塵、噪聲污染大幅降低;外墻保溫系統(tǒng)持續(xù)降低建筑能耗,每年減少碳排放105萬千克,完全契合綠色建造、雙碳政策要求。
4.企業(yè)效益
項目獲得各級主管單位高度認可,樹立集團在醫(yī)院既有改造領(lǐng)域技術(shù)品牌;累計形成工法、專利、QC、論文、地方標準等成套自主技術(shù),顯著提升同類改造項目市場競爭力。
(二)第三方權(quán)威成果匯總
1.示范認定:康復(fù)護理院項目獲批“十三五”國家重點研發(fā)計劃科技示范工程。
2.科技評價:一體化改造技術(shù)經(jīng)兩家省級行業(yè)協(xié)會鑒定為國內(nèi)領(lǐng)先。
3.科技獎項:山東土木建筑科學技術(shù)獎三等獎1項。
4.工法成果:省級工法2項、市級工法2項、企業(yè)級工法3項。
5.QC成果:國家級二類QC成果1項,省、市級一、二、三等獎多項。
6.知識產(chǎn)權(quán):發(fā)明專利1項、實用新型專利2項。
7.學術(shù)成果:國家級建筑專業(yè)期刊論文5篇。
8.標準編制:參編山東省工程建設(shè)標準《建筑垃圾分類處理技術(shù)標準》。
四、經(jīng)驗總結(jié)與發(fā)展展望
(一)經(jīng)驗總結(jié)
1.分層耐久性評估:無損、微破損、破損檢測相結(jié)合,從材料、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)三層評估,延長建筑使用壽命。
2.最小干預(yù)一體化改造:同步統(tǒng)籌醫(yī)療功能調(diào)整與結(jié)構(gòu)加固,避免二次拆改,節(jié)約造價與工期。
3.輕量化減震加固:采用BRB、粘滯阻尼器等消能元件,減少大面積梁柱拆除施工。
4.BIM+數(shù)字孿生全周期貫通:施工階段優(yōu)化管控,竣工直接對接智慧運維,打通建造、運維數(shù)據(jù)壁壘。
(二)發(fā)展展望
1.成果深化轉(zhuǎn)化:依托兩大醫(yī)院改造載體,完善BIM數(shù)字孿生全生命周期數(shù)字化管理成果,補齊數(shù)字化獎項體系。
2.標準化推廣:整合加固、節(jié)能、數(shù)字化成套施工流程,編制老舊公改造通用導(dǎo)則,面向城市更新項目推廣。
3.產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新:持續(xù)聯(lián)合山東建筑大學研發(fā)新型減震構(gòu)件、輕量化運維系統(tǒng),推動技術(shù)市場化、產(chǎn)業(yè)化。
4.管理體系優(yōu)化:完善改造項目風險、成本、變更全流程標準化管控體系,形成可復(fù)制的既有公共建筑一體化項目管理標準。
一體化施工管理體系適配存量老舊醫(yī)院、養(yǎng)老建筑、各類公共樓宇更新改造,具備造價低廉、施工干擾小、工期短、綠色低碳、智慧運維一體化突出優(yōu)勢,有效解決既有建筑抗震不足、功能落后、運維低效行業(yè)痛點,在城市更新行動中擁有廣闊復(fù)制與推廣應(yīng)用前景。
(七分公司 吳明曉)
