儿研所通州院区二标段工程施工现场                                 ■记者 董一鸣/摄

  在位于通州区宋庄镇的首都儿科研究所附属儿童医院通州院区建设工程(以下简称:儿研所通州院区)二标段工程内,北京建工集团项目负责人李欣正带领团队谋划这个10万平方米围合式布局建筑群的机电管线铺设、装饰装修、二次结构等功能性任务的进度计划。团队要确保明年年底达到结构部分竣工验收的标准,为后续医疗设备调试和开诊创造条件。

  由北京建工集团施工的标段主要包括由门诊楼和医技楼组成的医疗综合楼以及部分配套设施。医疗综合楼内部通过连廊贯通,形成一个类似围合布局的结构分布,确保患者可以从进入医院后前往任何地方都不再走出室外,提升诊疗的便捷性。

   超4000根抗浮锚杆锁住大楼

  儿研所通州院区采用集约式规划布局,院区形成了“一脉、两区”的规划结构,其中,“一脉”即贯穿南北地块的中央联系廊;“两区”中的南区是以患者为主要人群的医疗功能区,北区是以健康人群为主的教学、科研、办公区。项目各建筑均通过地上和地下连廊相连通,形成院区的绿色生态公共空间系统。

  李欣说:“由于院区各建筑之间相互连通,对整体的结构稳定性要求很高。由于门诊和医技楼最高仅有5层,且标段内建筑面积达到10万平方米,加之部分下沉庭院设计,使得区域内建筑对地层的压力不平衡,仅靠建筑自重很难抵御宋庄地区丰富的地下水带来的结构不均匀沉降。”

  打开电脑上的一张图纸,项目总工程师董明凯指着上面密密麻麻的小圆圈说:“这些都是我们用来应对地下巨大浮力的抗浮锚杆。施工中,在2万平方米范围内要插入超过4000根抗浮锚杆,形成一个抵消地下浮力的拉拽力,确保结构安全。”

  看似密布的锚杆也并非均匀排布,董明凯表示,要根据地上建筑的体重来确定,比如地上结构自重大,那么地下的锚杆就可以减少,反之则要增加。同时,技术团队还要解决地下20多种标高带来的施工难题。“标高多,地下如同大坑套小坑,对我们的防水、排水系统都是考验。不同功能的标高也成为影响抗浮锚杆布置数量的重要依据。我们将2万平方米的区域进行精细切分,准确计算每个区域的锚杆数量,再搭配护坡桩和止水帷幕墙对地层的支撑,让医院的地上部分更加安稳。”李欣说。

   5摄氏度控温让房间密不透风

  作为一所代表国内儿科领域最高标准的医院,儿研所通州院区内诸多专业设备需要特殊的使用条件,其中要求最为严格的便是直线粒子加速器的房间。“设备通过射线对癌症这类病灶进行靶向清理,为患儿的诊治起到重要的作用,所以直线粒子加速器所在的房间施工要求,在医院也是最严格的区域。”李欣说。

  直线粒子加速器房间主要依靠混凝土抵抗射线,整个房间混凝土墙厚大部分为1.7米(最厚为3米),混凝土顶板厚度为1.5米(最厚3米),墙体与顶板一次浇筑成型,并且不允许出现混凝土裂缝,董明凯说:“射线会随着裂缝向外渗透,所以我们的结构施工控制必须精确到对每一条缝隙的处理。”

  混凝土结构最大的特点便是浇筑后的硬化过程中,混凝土自身会出现水化热现象,这类似于热胀冷缩的原理,胀裂结构导致缝隙的出现。虽然在其他建筑中这类问题被规范允许在一定范围内存在,但直线粒子加速器房间需要完全密闭,团队联合混凝土制造企业进行科技攻关,应用了一种新型抑温减水外加剂,这种材料添加到混凝土中,经项目技术人员测定,可以使水化热释放的温度减少5摄氏度,极大地减少了裂缝产生的风险,同时拉长混凝土变温周期。李欣说:“短时间水化热带来的能量释放很容易造成混凝土胀裂,而减少温度变化区间,同时拉长时间,让混凝土更加平稳地达到设计强度,确保结构内部不产生肉眼看不见的裂缝。同时我们还坚持每4个小时进行一次测温,确保温度变化在受控环节,让裂缝无处可藏。”

  此外,在机电管线施工中,团队还对管线进行了“Z”字形布置,确保射线不会通过笔直的管线“跑”出房间,保证其使用环境处于绝对封闭状态。

   钢筋铁骨上原生奇思妙想

  整个二标段地上部分主要为钢结构,其中,医疗综合楼南侧主入口顶盖为总长度93米的钢结构门头,由一根近20米高的钢柱撑起一端,另一端压在主体结构上,这样的设计使门头最大跨度达到了76.8米。

  虽然钢桁架属于钢板纵横搭接的立体钢网,本身具有极大刚度,但过大的跨度势必会出现“碗”型下挠问题。技术人员需要对整体桁架结构进行三维仿真工况分析,以确定门头分几段吊装以及安装后的卸载顺序,并对支撑每一段重量的地下室顶板结构进行承载力验算,确保基础安全。随后,技术团队制定合理起拱值,如同给桁架提前施加一个反向的力,确保卸载时与下挠的曲度完美抵消。

  由于钢结构需要与主体钢结构进行搭接,如何找到最佳的搭接点,团队还要考虑另一个问题,那就是“合拢带”。医疗综合楼结构整体东西最长约160米,南北最长约150米,在结构上设置了四条“合拢带”,确保建筑混凝土部分具有更好的整体性。董明凯说:“每一条‘合拢带’的宽度都达到1.5米,施工中需要先将‘合拢带’两侧的混凝土结构整体浇筑,然后留出‘合拢带’进行最后浇筑,同时在钢梁连接处预留滑动措施,为后续钢结构施工焊接应力及楼板混凝土的膨胀提供了‘生长’空间。”

  由于门头与主体钢结构的施工周期同步,技术团队自主研发了一种支座临时固定措施,即在结构上安装一个允许滑动的装置,将钢桁架挂在支座装置上,这样,无论是钢结构自身的热胀冷缩或变形,抑或是混凝土结构的变形都通过滑动空间进行抵消,确保大跨度门头与主体结构能够同步施工,提高整体施工效率。

  此外,技术团队在钢结构的抗震方案中,使用了名为“并联式高延性渐进屈服屈曲约束支撑阻尼器”的产品,与一般阻尼器的抗震作用相比,这种产品可以说是打上了双保险。“普通阻尼器的阻尼部分一次性抵消地震波,而我们属于‘大套小’的结构形式,如同套娃的原理,一旦地震波袭来,阻尼器会根据其强弱启动不同的阻尼来抵消地震波,相比普通产品,其安全性和可靠性更高,也更适用于医院这样重要的项目。”李欣说。