Ultra-rapid delivery of specialty field hospitals to combat COVID-19: Lessons learned from the Leishenshan Hospital project in Wuhan

超快速交付传染病专科医院以抗击COVID-19：武汉雷神山医院项目的经验

论文：

Ultra-rapid delivery of specialty field hospitals to combat COVID-19: Lessons learned from the Leishenshan Hospital project in Wuhan, Automation in Construction, 2020, 119: 103345.

DOI：

https://doi.org/10.1016/j.autcon.2020.103345

原文outline

1. Introduction

2. BIM and POP modeling

3. Case study details

3.1. Overview of Leishenshan Hospital

3.2. Data collection and analysis

4. BIM-facilitated development of Leishenshan Hospital

4.1. Project delivery challenges

4.2. BIM implementation at the design stage

4.2.1. Optimized pathway arrangements for patients and medical personnel

4.2.2. Optimized design of building service systems in the medical treatment area

4.2.3. Ventilation simulation of isolation ward

4.2.4. Simulation of impacts on the surrounding environment

4.3. BIM implementation at the construction stage

4.3.1. Production of prefabricated components

4.3.2. Coordination of various trades during construction

5. Discussion

5.1. A successful implementation

5.2. A replicable implementation

6. Concluding remarks

一分钟速读版

2020年1月，新型冠状病毒（COVID-19）疫情在中国武汉爆发，不断增加的确诊和疑似病例使定点医院的收治能力不堪重负。两个传染病专科医院——火神山和雷神山医院，在创记录的时间内（9-12天）完成了设计、建造和投入使用。本研究记录了雷神山医院的设计和施工过程。通过对项目相关数据的分析，包括雷神山医院关键利益相关者的半结构化访谈等，本研究发现，将产品、组织和流程（POP）建模方法与建筑信息模型（BIM）结合可以实现项目相关信息的超快速创建、管理和交流，保障了功能齐全、技术先进的传染病专科医院的成功建成。随着COVID-19疫情在全球的持续爆发，许多国家和地区都面临着类似的医院容量问题。因此，希望雷神山医院的设计、施工和调试的经验可以为其它国家和地区的传染病专科医院的建设提供有价值的参考。

图1 雷神山医院项目交付流程

五分钟精读版

1. 研究背景和意义

新型冠状病毒（COVID-19）的爆发对中国和世界其它国家的公共卫生系统构成了威胁。截至2020年4月26日，中国累计报告确诊病例82830例，治愈77474例，死亡4633例。其中，超过60%的确诊病例发生在武汉。2020年1月下旬开始，不断攀升的确诊和疑似病例使武汉定点医院的收治能力不堪重负。面对如此严峻的形势，中国政府迅速决定建设火神山医院和雷神山医院两家传染病专科医院，对确诊感染患者进行隔离治疗。火神山、雷神山医院投入使用后，病床和医疗物资持续短缺的局面得到缓解。两家医院的建设是控制疫情蔓延、提高康复率的重要举措。在服务期间，火神山医院和雷神山医院分别收治了3059和2011名患者。

火神山医院和雷神山医院的快速和成功建设，无论从管理还是技术角度，都十分值得关注。主要利益相关方们（包括设计师、总承包商和相关政府部门等）无缝协作，在极短时间内完成了资源配置。在促成项目交付的技术方面，火神山、雷神山医院均采用了预制技术，避免了耗时的现场施工。此外，建筑信息模型（BIM）等数字技术的实施效用也不容忽视。在火神山医院和雷神山医院的建设过程中，遵循POP建模方法，BIM将组织和过程信息结合起来，成为了项目信息创建、管理和交流的共享平台。

考虑到 COVID-19 的全球蔓延以及许多国家和地区的病床和医疗用品严重短缺，中国传染病专科医院的建设经验有望为其它国家和地区抗击 COVID-19爆发提供有价值的信息。本研究讨论了雷神山医院的设计和施工经验，特别强调了 BIM 如何在紧迫的时间内促成高质量的项目交付。

2. BIM助力雷神山医院建设

2.1项目交付挑战

雷神山医院的建设过程面临诸多挑战。首先，保证项目信息（尤其是设计信息）的准确创建和传递极为重要，同时也极具挑战性。雷神山医院由功能各异的不同区域组成，应遵循相应的设计规范（例如，为防止病毒传播，病房墙壁的厚度与其他区域要求并不一致）。此外，项目工期的紧迫性给信息的准确创建与传递带来了巨大的压力。通常而言，建设一个功能齐全的传染病医院需要几个月甚至几年才能完成，而雷神山医院要求在12天内完工。在这期间，设计方案进行了三次修改，如果没有准确的信息，项目交付将大大延迟。

其次，由于项目的复杂性和时间的限制，设计优化可能难以实现。小汤山医院的设计为雷神山医院的设计提供了宝贵的参考，但在满足传染病医院所有技术和功能要求的同时，仍需要进行大量的设计优化工作，以缩短建设时间（例如，大多数病房都处于负压状态，需要优化通风系统防止病毒传播）。

最后，由于涉及大量利益相关方以及固有组织的分散性，各方信息的有效交流具有较大的挑战。雷神山医院部分设计与施工工作并行开展，且施工作业包含场地平整、基础工程、管线埋设、防渗膜、预制构件装配、室内装修等多个跨学科工序。施工任务最繁忙的一天，可能出现一万五千多名工人和八百多台施工机械同时作业。总承包商必须协调来自不同学科的多个分包商，以最大限度地提高他们的生产力并按照时间表保持进度。

2.2 设计阶段BIM的实施

在设计阶段开发的BIM模型不仅包含单个建筑、结构、机械、电气和管道（MEP）组件的信息，还包含功能区域和施工现场的信息。大多数 BIM 组件达到了LOD350的开发水平，其中包含有关分类、尺寸、材料、操作方法、技术规范的信息等。由此，BIM模型在设计阶段可用于优化患者和医务人员的移动路径安排、优化医疗区建筑服务系统设计、模拟隔离病房通风、以及模拟周围环境影响等，进一步保障患者、医务人员和周围环境的健康和安全。

图2  4种隔离病房的送风和排风解决方案（中南建筑设计院提供）

图3 4种方案下污染物浓度分布（中南建筑设计院提供）

2.3 施工阶段BIM的实施

雷神山医院施工活动的开展也得益于补充了POP（质量、组织、产品）信息的BIM模型的利用。首先，实现了设计、生产和施工等各阶段之间的无缝连接。以减少整体施工时间为主要目的，选择了最适合雷神山医院的预制技术，实现了预制生产、运输和装配的协调。其次，BIM模型有助于实现各专业间的信息畅通交流，有效减少了从场地准备到MEP安装和室内装修的并行施工作业过程中的冲突，协助总承包商进行监督和管理。

图4 雷神山医院现场施工（中国建筑第三工程局有限公司提供）

3. 结论

COVID-19的爆发给公共卫生系统带来了巨大的压力，在COVID-19的“震中”武汉，医疗供应和定点医院的收治能力等各方面遇到了严峻挑战。火神山医院和雷神山医院这两所传染病专科医院的建设是抗击COVID-19大流行的一项重大战略，两所医院建设仅耗时约十天，为五千余名患者节省了宝贵的救治时间。

本研究记录了雷神山医院项目的建设经验。通过典型应用发现，POP建模方法与BIM结合有利于保障医院设计和施工活动的顺利进行。首先，BIM通过优化楼宇服务系统设计、患者和医务人员通道布置等方式，显著减少后期可能出现的问题。其次，BIM帮助模拟隔离病房内部通风情况以及雷神山医院对周边环境可能产生的影响，确保传染病医院满足各项功能要求和技术规范。最后，BIM有助于施工过程中各专业间的协调，保障了施工进程的有效推进，提高了项目最终交付的质量。雷神山医院项目的建设经验可以作为其它仍然面临COVID-19威胁的国家的重要参考。