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汤群|火神山医院设计及疫后医疗设施建设的思考

发布日期:2021-03-15 10:20 | 来源:未知 | 作者:学会编辑 | 点击:
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汤群 / 中信建筑设计研究总院有限公司

 

 

因新冠病毒肆虐,2020年1月23日,武汉封城。也就是在这一天,武汉市政府决定:参照2003年非典时期北京小汤山医院的建设模式,建设一座1 000床位规模、集中收治新冠肺炎患者的应急医疗救治设施——火神山医院。
 
挽救生命,与时间赛跑,中信建筑设计院从接受任务到交出第一版施工图仅用60小时,为项目建设争取到了宝贵的时间。从场地平整到第一批病人入院仅用10天,为世界所瞩目。
 
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 火神山医院鸟瞰
 
一 项目概况
 
火神山医院是新冠肺炎疫情下专门针对呼吸类传染病救治的专科医院,选址于武汉市蔡甸区的知音湖畔,为武汉职工疗养院范围内的未建设用地,其西侧为知音湖大道、南侧为既有的武汉职工疗养院,北侧为尚未建成的住宅小区,规划用地范围约89 700  m2
 
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 医院选址卫星图
 
火神山医院的接诊对象全部为新冠肺炎的确诊患者,其功能设置有:接诊部、住院病房楼、ICU、医技部、中心供应库房、网络中心、液氧站、负压吸引站、垃圾处理站、污水处理站、雨水调蓄消毒处理站、遗体暂存间、回收织物消毒暂存间、救护车洗消间等,总建筑面积34 571m2,设计总床位数1 000个。该医院的后勤保障、医院管理、医护人员生活等设施则充分利用既有的武汉职工疗养院。
 
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 总平面
 
为满足收治床位数最大化及医疗资源使用的集约化和高效化,建筑平面采用鱼骨状布置方式。为了能够在最短的时间内投入使用,建设采用工厂化生产、现场装配的施工方式。
 
二 设计策略
 
作为特殊情况下的应急工程,其设计无法按照常规的程序和模式进行,必须在疫情条件下最大限度地缩短建设周期。因此,总体设计策略是:在充分保证周边环境安全、为院内医护人员创造零感染工作条件的前提下,制定符合呼吸道传染病救治要求的医疗工艺流程、适宜的建设标准以及简便易行的可靠技术措施。一切围绕建设时间最短、运行安全可靠、维护简便易行的原则进行。
 
1 因地制宜,严防扩散
 
火神山医院的选址如前所述,合理确定环保安全、与外部的隔离防护措施以及基地内部的场地整理、内外交通组织、功能分区、建筑及设施布局、消防救援等策略,是决定医院有效和安全运转的前提,需要从宏观到细节进行一整套缜密的考虑,在极短工期限制下,任何的错误和疏漏都难有挽回的余地。针对以上考虑,在设计时根据选址的实际情况,因地制宜地采取了如下措施。
 
知音湖属于武汉市重要的湖泊水系,应有万无一失的保护措施。为此,针对基地内的雨水采取了全收集消毒处理后再排出的方案,并为了防止地面水下渗,借鉴垃圾无害化处理等环保工程的做法,在全基地满铺防渗膜,保证隔离区范围的地面水“一滴不入湖,一滴不下渗”。
 
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 针对水环境的防扩散措施
 
用地西侧为城市干道,且有已经入住的住宅小区,总平面布置时尽量加大了医疗隔离区与相邻城市道路及西侧住宅区的隔离防护距离,实际做到与知音湖大道相距40 m,与西侧最近住宅楼不小于120 m。沿知音湖大道的医疗建筑采用单层布置,并在沿知音湖大道一侧设置隔离林带和隔离屏障,充分实现了物理空间及心理空间的隔离。
 
基地内场地起伏不平,最大高差约10 m,场地平整工程量大,如按照常规的处理方式将会占用大量工期。为此,在满足功能设置、医患流线、交通运输要求,以及考虑知音湖水文条件的前提下,以最有利于加快施工进度为原则,将场地分为两个台地,全部土方在场地内消化平衡。
 
新建医疗隔离区的建筑布局采用鱼骨状集约的布置方式,尽量减少占地,利用环绕新建医疗用房及保障设施的环路形成医疗隔离区的界面,并设置隔离设施。为了尽量消解既有职工疗养院作为医护人员生活保障区位于医疗隔离区下风侧的不利影响,建筑布置时在2号住院楼与疗养院之间留出了间距不小于130 m的开阔地,以稀释穿过医疗区的气流。
 
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 总平面功能分区
 
交通组织方面,在基地的北侧边界与知音湖大道交汇处开设一个接收转运病人的出入口,医护人员流线及清洁物流则利用疗养院的既有大门,形成了一条自南向北、由洁到污的单向流线。环绕医疗用房的环路同时也是消防车道。隔离区内病人在病房楼与医技科室、ICU之间的联系通过此环路采用摆渡车进行接驳,既简洁高效又避免了复杂的室内交通组织。
 
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 医患流线示意
 
2 细化洁污分区,强化卫生通过
 
在应对爆发性传染病的医疗救治中,医护人员被感染是最大的损失。因此,在满足其医疗救治功能的基础上,保障医护人员的防护安全是应急传染病医院建筑设计中最重要的环节。由于对此次新冠病毒传播的认知还存在不确定性,在洁污分区、卫生通过的设置及空间划分上采取了比现行《传染病医院建筑设计规范》更严格的措施。
 
(1)细化洁污分区 在满足传染病医院将清洁区、半污染区、污染区严格划分,医护通道和病人通道严格分离要求的基础上,对半污染区作了进一步的细分,将半污染区中的医护工作区和病房单元中的医护人员走道区进一步洁污分级,并将清洁通道、医护工作通道、病房区的医护走道、患者专用通道严格区分开。与此同时,在气流组织的空间划分上相应将三区两通道细分为“四区三通道”,保证其压力梯度由医护辅助用房及清洁通道(清洁区)→医护工作区(潜在污染区)→联系病房的医护走道(半污染区)→病房(污染区)逐级递减,从而提高医护工作环境的安全度,将病毒限制在最小范围。按此分区的划分,根据医护人员进出不同区域应采取的防护措施,对进出流线也做了相应细化。进入:清洁区→两次更衣卫生通过→缓冲间→医护工作区(潜在污染区)→缓冲间→病房单元中的医护走道(半污染区)→病房及病人走道(污染区);离开:污染区→缓冲间→脱隔离衣卫生通过→潜在污染区→缓冲间→卫生通过→清洁区。

 

 
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 住院部病房护理单元平面

 

(2)强化卫生通过室的设计 现行《传染病医院建筑设计规范》等相关标准关于卫生通过室的设置没有详细的规定,已有的实例多为二次更衣原路进出,部分在二次更衣基础上设有洗浴,但仍然是原路进出,且都未考虑穿脱防护服等个人防护装备的空间设置和空间要求。对于呼吸道传染病的控制而言,上述卫生通过存在如下风险:其一,原路返回可能将污染带入卫生通过室;其二,返回路径的空间过小,难以满足脱去个人防护装备的回转要求;其三,若不经洗浴,可能将病毒带入清洁区;其四,二次更衣间与潜在污染区之间无缓冲间,难以保证负压通风方式下清洁区与潜在污染区之间的压差。
 
针对上述问题,医护人员离开工作区进入卫生通过室的路径应该是设计的重点,应采取更加严格的措施。具体路径设置如下:①清洁区与潜在污染区之间的卫生通过室,进入:一次更衣→二次更衣、穿防护服→缓冲间→潜在污染区,返回:脱防护服→缓冲间→脱工作服→洗浴→一次更衣→清洁区;②病房单元与潜在污染区之间的卫生通过室,该设置是在针对新冠患者的实际救治流程以及与医疗专家沟通的基础上专门增加的,其目的是减少医护人员通过医护走道原路返回医护工作区时可能存在的污染风险,该卫生通过室只需考虑医护人员的返回:病人通道→缓冲间→脱外层防护服→洗手→缓冲间→潜在污染区(或直接进入脱防护服的隔间,脱去防护服后进入返回清洁区的卫生通过室)。
 

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 住院部病房护理单元医患流线
 
3 功能集约化,效率最大化,建筑体量最小化
 
建设时间的长短与建设规模的大小、建设内容的多少以及设计成果的复杂程度有着决定性的关系,因此,在既定的建设目标条件下,合理确定建设内容和相应建设规模至关重要。
 
火神山医院接收患者的方式为转诊,故在功能设置上可弱化接诊部分。医技部的设置充分针对新冠病毒的检测诊断方式和治疗方式,加强了影像设备的配备,共设置了3台CT和一台DR。为了尽量减少病人的移动,弱化了其他功能检查的集中设置,将大部分心电、B超等功能检查分散到住院护理单元。根据使用方要求,检验科的检测实验项目主要针对新冠病毒的检测和常规检验,其他特殊检验项目采取外包方式。根据针对新冠肺炎的主要治疗手段,弱化了手术部的设置,仅配置了一间负压手术室。医院所需的消毒供应、洗衣服务等也采取了外包给专业机构的方式。医护人员的生活保障及医院管理则充分利用选址处的既有房屋和设施。从而在保证应急医院高效率运转的同时,避免情急之下的盲目建设。
 
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 医技楼平面
 
在确定建设内容的基础上,精准确定功能用房的设置、简化医患和洁污流线。除住院部外,严格控制其他部分的非应急功能设置,并采用摆渡车接驳转运病人的方式,避免设置不必要的建筑空间和大量的病人通道。另外,供配电、给排水、通风空调等系统尽量采用可露天设置的成套设备。最终实现功能集约化、效率最大化、建筑体量最小化,为缩短工期创造了基本条件。
 
4 因材施策,装配式施工
 
为了尽量缩短建设周期,施工策略以装配式为主。时逢春节假期,又是疫情爆发高峰,建设资源相对有限,综合考虑材料的适宜性、生产供应、运输方式、安装条件等各方面因素,在第一时间广泛查询了能满足本项目要求的装配式施工方信息。承担施工的单位当时能够最快、最大量提供几千套不同类型、结构方式、规格的活动板房,经检核各种板房的材料性能、构造方式、结构安全、使用功能的适宜性、设备和管线集成的适宜性、装配的难易程度等相关技术要求,最终确定除了对空间尺寸有较大要求的医技部、ICU以外,其余部分均采用集成打包箱式房屋为主要用材。集成打包箱式房屋具有构件规格少、空间组合灵活、工厂预制加工、构配件集成化程度高、运输效率高、现场拼装简便快速等诸多优点,是当时条件下的最佳选择。同时,由于自重较轻,对地基承载力的要求不高,也可以大大简化地基处理和结构基础的设计和施工,节省建设周期。
 
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 集成打包箱式房构造示意
 
5 标准化、模块化设计
 
为了实现装配式建造、提高设计效率、确保设计质量,设计通过梳理复杂医疗工艺流程、分类功能房间、优化机电设备系统、集成设备和管线等方法,将既定的建筑功能空间进行标准化拆分,然后根据所选用材和机电设备进行相应的通用化、模块化设计。
 
(1)标准化设计 ①对于住院部的构成,以集成打包箱式房的几何尺寸为基本模数,分别确定各个功能用房的几何尺寸,并将相应墙体的平面位置与集成打包箱式房的结构骨架相对应;②对于医技、ICU等较大空间用房,合理选择金属夹芯板的规格,各功能用房空间的几何尺寸构成以所采用金属夹芯板的规格为基本模数,其相应结构布置应与所采用的金属夹芯板规格相对应;③根据使用功能确定统一的门窗用材、规格、开启方式,并将其标准化、通用化;④楼梯、坡道、栏杆、雨蓬、等构件标准化、通用化;⑤病房、卫生间、卫生通过室、缓冲间等功能用房标准化、通用化。
 
(2)模块化设计 ①利用所选用的单个箱式房屋空间作为基本模块,根据标准化、通用化的使用要求,由若干个基本模块构成模块单元;②基本模块由墙体、顶板、地(楼)板及装饰、门窗、用水器具及管路、电器设施及线路、通风设施、分体空调、医疗设备带、输液吊架轨道、病床间隔帘轨道、挂钩等构、部件组成;③病房模块单元由病房、卫生间、缓冲间、医护走道、病人走道五个部分组成;④卫生通过室模块单元由各类更衣室、淋浴和厕所间、缓冲间组成。
 
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 病房模块单元
 
(3)与生产制作、施工装配方协同设计 在设计的同时,施工方的预制构件和模块生产加工图设计同步进行,并将生产及装配工艺要求及时反馈给我院设计团队,双方互动互助,全专业齐头并进,实现了设计与工厂生产、专业供应商、现场装配等多方协同,为缩短工期提供了根本保障。
 
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 基本模块现场整体吊装
 
6 方便维护,可靠运行
 
各保障设施的设置依照可靠、实用、易维护、工程量最小化原则。总平面布置中,除污物处置间、负压吸引站、遗体暂存间、救护车洗消站等必须设在隔离区内的设施外,其余的供配电、氧站、雨水收集消毒调蓄池、污水处理的投药站等均设置在隔离区外,且尽量采用可露天运转的成套设备;建筑设计中,需要入内进行检修围护的设备用房等房间均布置在清洁区;通风系统的设计中,其过滤、消毒工艺段均设置在室外。以上所采取的措施最大限度地减少维护人员进入医疗隔离区的几率,避免维护人员进入建筑物半污染和污染区,为保障系统的可靠运行及维护提供了安全便利的条件。
 
三 关于疫后医疗设施建设的思考
 
2020年4月15日,火神山医院在经过73天的稳定运行后关闭,运行期间累计收治患者3 059人,治愈出院2 961人,收治和治愈人数均为武汉市第一,并实现了医护人员零感染的目标。无论是医院建设的速度、抗疫救治中发挥的重要作用,还是通过这一建设项目所体现出的抗疫决心和信心,都使得火神山医院在此次全球抗疫中成为了中国标志。
 
 此次疫情无论是在传播地域、人口规模还是时间跨度方面都史无前例,公共卫生防疫及医疗体系、城市防灾和应急能力都遭遇了极大的挑战,也给了我们深刻的教训。面对未来仍然可能发生的大规模疫情,此次疫后的医疗设施必须加强应对能力,调整建设思路,从应激反应转变为前瞻准备、从容应对。结合此次火神山医院建设的经历,提出以下关于疫后医疗设施建设的思考。
 
1 应急医疗救治设施的建设
 
火神山医院的选址显然是个临时的决定,虽然在土地征用、隔离防护的影响程度、既有设施的利用等方面有较全面考虑,但也存在紧邻湖泊、场地平整工程量大、外部公用设施条件不足、施工运输条件不佳等弊病,若没有上述的不利因素,其建设时间可能会更短、建设的投入会更经济。因此,应将未来应对突发公共卫生事件等各类灾害的应急医疗救治设施纳入城市的防灾减灾规划,根据规划人口等因素确定相应的建设规模,并综合考虑避免次生灾害等因素合理确定选址,且在选址处预留所需的公用工程设施。
 
虽然此次火神山医院的建设受到了广泛的赞誉,但毕竟是仓促上阵,且只花了10天的时间,当再次面临类似突发事件时,我们应该有充分的准备。传染病医院不同于一般民用建筑,其医院感染控制要求高,医疗工艺流线、建筑空间划分及设备系统均十分复杂,如果设计者在传染病医院设计方面是零基础,哪怕是有参照的实例也难以在短时间内消化。完成火神山医院设计之后,笔者在接受来自其他设计机构关于应急传染病医院设计的咨询中发现,设计者如果不能深刻理解医院感染控制要求、传染病隔离防护的原理以及救治流程,就有可能交出一个不合格的设计。因此,应该开展针对呼吸道传染病应急医疗救治设施建设的研究,这其中至少应包括建设标准、相关技术规范、建造方式、疫后处置等等,并根据研究成果进行相应的标准设计、标准图集编制,以及相关建筑产品的生产和储备等。
 
2 传染病专科医院的建设
 
根据在火神山医院设计过程中所遇到和需要解决的问题,现行的《传染病医院建设标准》(下简称《建设标准》)和《传染病医院建筑设计规范》(下简称《设计规范》)均需要结合此次新冠肺炎疫情中所发生、发现的各种问题进行总结、完善和改进。
 
对应于《建设标准》:①用地规模及项目构成中应补充针对突发重大疫情的相关内容,应细化疫情期间临时应急设施的搭建用地、医护人员的生活保障用房及医护人员隔离观察用房的设置标准;②由于三区两通道的布置要求、单人隔离病房的要求,以及医护人员在救治时不可能频繁往返于污染区、半污染及清洁区,需要在病房单元的污染区内也设置一些治疗、仪器等用房的要求等因素,住院部的床均建筑面积标准应适当提高;③应细化负压隔离病房、重症监护病房、检验科、医学影像科、手术部等功能科室的配置要求,适当提高重症监护病房的床位占比。
 
对应于《设计规范》:①比照现行《综合医院建筑设计规范》,补充医疗工艺设计的内容,明确一般规定和医疗工艺设计参数;②医疗流程中应细化病人出院流程及相应要求的规定,避免出院治愈患者出院时将病毒带出隔离区;③总平面布置应有应急临时设施、医护人员医学隔离观察的相应规定;④细化门诊、医技科室中必须遵照呼吸道传染病和消化道传染病分开设置的规定;⑤细化卫生通过室、缓冲间设置的规定。
 
3 综合医院的平疫结合建设
 
此次疫情中有大量的综合医院被临时改为传染病救治设施使用,以致不少医护人员被感染,说明既有医院的格局、设施难以满足传染病救治的分区及通风组织等需要。因此,未来一般综合医院的建设应当适度考虑平疫结合的问题,可以从以下几个方面进行:①综合医院建设标准中应根据不同等级的医院及床位规模,考虑相应的平疫结合所需要的建设内容和建设规模,适当提高感染科室的配比;②应尽快通过技术标准的形式明确发热门诊的建设配置及设计要求;③新建综合医院的感染科室宜独立设置,并相应配置搭建临时医疗救治设施的预留场地,场地应预留预埋水、电等各项公用工程设施的接口条件;④总平面布置应从功能分区、交通组织等方面综合考虑平疫转换,保证疫情时期能够分别进行应急救治和日常诊疗;⑤应重视感染科、呼吸科、急诊部、重症监护科室的建设,大型综合医院的急诊部建设规模应在现行建设标准的基础上适当扩大,重症科室的床位比例宜适当提高;⑥普通门诊的诊疗单元划分宜预留独立分区条件;⑦门诊科室单元、医技科室、住院护理单元尽量区分医患流线,规范的医护人员卫生通过室设置,为疫情时转换预留条件;⑧在有条件的通道、候诊厅等预留氧气、吸引、电源等接口,有条件的病房可预留多于平时床位数量的医用气体及电源接口,以满足疫情时的扩容需求。
 
4 社区卫生服务中心的建设
 
武汉市在此次疫情爆发的高峰期间,社区医疗设施发挥的作用非常有限,患者纷纷涌向大型医院,使得各种患者在住区与医院之间、医院与医院之间、各个城区之间穿梭往复,导致病毒的传染链变成了传播网,也导致了更多的非新冠肺炎患者得不到正常的救治。封城以后的社区隔离、居家隔离,由于没有相应医疗服务支持,又导致了家庭感染、邻里感染。因此,疫后加强基层医疗机构的硬件建设和人才配置应该是公共卫生和医疗救治体系中的重要环节。应从医疗体系及医疗资源的配置上,以及城市规划上进一步重视社区医疗服务中心的设置,使其真正有能力做好日常的疾病预防控制、卫生保健和医疗服务,并在应对突发传染病时能够及时转换,做到早发现、早隔离、早救治,避免再次出现医疗资源被挤兑,病毒感染者满城移动,也从根本上避免今后再次重复火神山模式。图片

 

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