近日，中國大陸首家應用于臨床的腫瘤治療質(zhì)子中心--位于泉城濟南的山東省腫瘤醫院質(zhì)子臨床研究中心工程全面封頂。建設環(huán)節，中建一局在國內醫療建筑中首次引入了核電站專(zhuān)屬鐵礦砂重混凝土，成功配比后完美達到核電站防輻射級別;墻體厚度達4.5米，內部預埋萬(wàn)米管線(xiàn)，誤差達到毫米級別，完全滿(mǎn)足精準醫學(xué)需求;創(chuàng )新設計的物理隔振溝，完全滿(mǎn)足精密設備“微振動(dòng)”要求……一連串尖端技術(shù)難題一一攻克，中建一局全面掌握了“智造”尖端醫療工程的金鑰匙。
單面墻厚4.5米
建造難度堪比核電站
質(zhì)子作為放射治療的特殊方式，是目前國際公認最先進(jìn)的腫瘤治療技術(shù)。其原理是通過(guò)回旋加速器，讓粒子達到21萬(wàn)千米/秒，經(jīng)通道進(jìn)入治療艙后，就像一枚精確制導的導彈，殺死腫瘤的同時(shí)，最大程度保護周邊正常組織，降低副作用。
質(zhì)子設備屬于核應用設備，工程建設第一道坎，就是防止核輻射。“質(zhì)子治療區就像一個(gè)埋在地下、占地只有2112平方米的混凝土盒子。”項目總工程師胡立業(yè)描述，這個(gè)盒子由3間治療室和一間固定束研究室組成，分隔各個(gè)治療室的墻體，最厚4.5米，相當于一般建筑的22倍，最薄處也有2米，只有做到“天衣無(wú)縫”，才能滿(mǎn)足防輻射要求。
尖端技術(shù)需要尖端“智造”。技術(shù)團隊在88%的BIM應用率的基礎上，搭建了多方協(xié)同交互的BDIP數據平臺，實(shí)現了BIM數據統一管理，無(wú)論裝配式機電施工穿插，還是特殊工藝交叉施工，均做到可視化模擬。同時(shí)采用3D打印技術(shù)，將質(zhì)子治療區按照不同區域模塊，等比縮小后打印出來(lái)，制作出完整3D實(shí)體模型，通過(guò)模型拆分、反復論證，最終優(yōu)化形成了一套科學(xué)施工方案?；炷吝x擇過(guò)程中，則聯(lián)合專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室，日以繼夜取樣檢測、優(yōu)化配比，最終優(yōu)中選優(yōu)，確定了一種抗裂性和防輻射能力強、一般在核電站建設中才會(huì )使用的鐵礦砂重混凝土，在國內首次將其應用到醫療工程當中。
3D激光云掃描
預埋件誤差5毫米
精準預埋，是考驗技術(shù)團隊的第二道坎。該工程采用的鐵礦砂重混凝土密度約為一般混凝土的2倍，2米至4.5米厚的混凝土墻澆筑后無(wú)法開(kāi)鑿，因此，墻體內部的電氣導管、風(fēng)管、壓縮空氣管、工藝冷卻水管等各種管線(xiàn)口，以及連接墻體和質(zhì)子設備的鋼板安裝件，都必須提前埋設。此外，質(zhì)子設備屬于高精密儀器，每一根管線(xiàn)口、每一塊鋼板安裝件都要求位置精準，誤差必須控制在10毫米以?xún)?，最小的不能超過(guò)5毫米。一旦誤差過(guò)大，輕則導致某個(gè)治療室設備失靈，重則整個(gè)質(zhì)子治療區都必須推倒重來(lái)。
如何做到絕對精準?技術(shù)團隊的辦法是“技術(shù)+人工+試驗”。3D激光點(diǎn)云掃描技術(shù)貫穿了施工全過(guò)程，投入的人工成本，達到了一般建筑的40倍。
為了確保萬(wàn)無(wú)一失，施工團隊還選取了工程中最難的2個(gè)施工橫截面，將其合二為一，制作了一個(gè)比實(shí)際施工難度更大的試驗塊。試驗塊的防輻射混凝土墻體厚度為4.8米，超過(guò)了實(shí)際施工的4.5米，澆筑難度更大;管線(xiàn)預埋最密集的位置原本是2米厚的治療室東墻，有32路管線(xiàn)口，4.8米厚的實(shí)驗塊上，同樣設置了32路的預埋管線(xiàn)口，預埋難度更高。如果“難上加難”的試驗塊都能成功，正式施工當然不在話(huà)下。
實(shí)驗塊經(jīng)過(guò)BIM模型調整、現場(chǎng)澆筑實(shí)驗、無(wú)線(xiàn)測溫傳輸系統的實(shí)時(shí)監測，以及過(guò)程中不間斷的改良與優(yōu)化，最終完美解決混凝土開(kāi)裂隱患，達到了核電站級別的防輻射要求。項目開(kāi)工13個(gè)月后，質(zhì)子治療區才完成技術(shù)攻堅、正式動(dòng)工，其間經(jīng)歷的大小失敗不計其數，最終從技術(shù)方案和模擬施工上，給質(zhì)子治療區上了一道雙重保險。
“微振動(dòng)”“零沉降”
物理隔振溝筑就完美治療環(huán)境
質(zhì)子設備不僅要求精準安裝，對治療環(huán)境的要求也十分苛刻，必須同時(shí)達到恒溫、恒濕、“微振動(dòng)”“零沉降”的完美狀態(tài)，這就是面臨的第三和第四道坎。
所謂“微振動(dòng)”，就是要確保治療艙內的每秒振幅須控制在2倍頭發(fā)絲的直徑。然而，工程東距每天南來(lái)北往的京滬高鐵線(xiàn)路僅500米，距離車(chē)水馬龍的京臺高速公路只有不到100米，四周還規劃了城市快速路網(wǎng)，哪怕常人沒(méi)有感受到的一絲微小的振動(dòng)沒(méi)有化解，都可能造成質(zhì)子設備的異常抖動(dòng)，最終影響質(zhì)子治療的精準，甚至造成設備完全失效。為了達到振動(dòng)速度允許值，確保質(zhì)子治療絕對精準，技術(shù)團隊委托專(zhuān)業(yè)機構提交微振源檢測報告，還設計出了一種“凸”形的隔振溝，預留出物理隔振設計空間，為質(zhì)子治療區設置了一道堅不可摧的護城河。經(jīng)過(guò)近1年時(shí)間振動(dòng)檢測顯示，完全能達到振動(dòng)要求。
所謂“零沉降”，則是質(zhì)子治療區對建筑的差異沉降變形要求為毫米級別，須控制在0.2毫米/年內，整體傾斜允許值僅為100米以上高層建筑的百分之一。為此，項目團隊在質(zhì)子治療區設置了172根直徑1米、長(cháng)55米、單根承載力900噸的樁基，相當于給質(zhì)子治療區設置了172根牢牢的抓手，能抓緊50米深的堅石層，受外界因素影響時(shí)也能紋絲不動(dòng)。
位于濟南西部的國際醫學(xué)科學(xué)中心，承載著(zhù)泉城新舊動(dòng)能轉換、打造醫療康養名城的重任，作為山東省重點(diǎn)工程和片區“一號工程”，中建一局項目全員召開(kāi)誓師大會(huì )，力爭工程提前4個(gè)月完工，確保“抗癌神器”早日造福癌癥患者。
(黃冠林)
