绿色建造作为建筑全生命周期的重要阶段, 是实现建筑资源节约和节能减排的关键。绿色建造指工程建设中, 在保证质量、安全等基本要求的前提下, 通过科学管理和先进技术, 最大限度地节约资源并减少对环境有负面影响的施工活动, 实现节能、节地、节水、节材和环境保护。实施绿色建造, 应以因地制宜为原则, 贯彻执行国家、行业和地方相关的技术、经济法规和标准。绿色建造技术在近年来的建筑施工过程中被广泛应用, 推动了建筑业可持续发展, 提升了建筑施工现场的现代化管理水平。本文以中国西部科技创新港项目为例, 详细阐述绿色建造在大型群体项目中的应用全过程。

中国西部科技创新港是在“西迁精神”影响下诞生的, 由教育部和陕西省共同建设的国家级项目, 是陕西省和西交大落实“创新驱动”“一带一路”倡议的重要平台, 项目建成后将成为陕西省在国际范围内极具影响力的国家级科教高地和集“产、学、研”为一体的新型智慧学镇和创新驱动平台。

由陕西建工集团有限公司承接的项目一期工程总占地1750亩, 主要包括工科科研、学生公寓、医疗化工、文理科科研等功能区, 共计48个建筑单体, 总建筑面积159万m², 总投资75.3亿元。

1) 项目建设标准高, 建筑功能复杂, 同步建设, 体量巨大。

2) 参与人员、标段、专业分包众多, 项目管理协调难度大, 对绿色建造的全方位管理提出极严苛的要求。

3) 项目工程量与资源需求量巨大且工期紧迫, 自2017年3月25日土方开挖至同年11月20日, 实现全面封顶, 历时240d。

为打造绿色环保型工地, 创建一、二星级绿色建筑, 项目部按照四节一环保、治污减霾要求, 采取37项绿色建造技术措施, 努力打造资源节约、环境友好、人与自然和谐共处的绿色工地。项目部绿色建造管理目标为全国建筑业绿色施工示范工程及住建部绿色施工科技示范工程, 在绿色建造方面有永临结合、海绵工地、建筑垃圾回收利用、运用装配式建筑等特点。

项目共建主要施工道路15条 (见表1) , 共8832m, 主要施工道路与永久道路结合, 所有主要施工道路路面均施工至永久道路路面基层标高, 做到100%永临结合。

依靠天然河滩打造海绵工地, 形成6处下凹式绿地, 便于周边雨水径流汇入。下凹式绿地透水性良好, 建设成本与常规绿地接近, 可减少绿化用水并改善周边自然环境, 有补充地下水、调节径流、滞洪及削减径流污染物的作用 (见图1) 。

将下凹式绿地、植物及相关设施结合设计为雨水花园。雨水花园是自然形成或人工挖掘的浅凹绿地, 被用于汇聚、吸收来自屋顶或地面的雨水, 通过植物、砂土的综合作用净化雨水, 使之渗入土壤, 滋养地下水或补给景观用水, 是一种可持续的生态雨洪控制与雨水利用设施。

总包指挥部门前雨水花园总面积1500m², 栽植乔灌木72株, 栽植水生植物和铺设草坪1400m²。雨水花园在满足景观效果的同时, 有效减缓、收集、消纳了周边道路及部分屋面的地表径流, 增加雨水下渗和收集。谷底周边的水草植物可有效净化水质, 保持水土, 同时也具有一定的景观效果。雨水花园除雨水渗透外还具有一些其他功能:能有效去除径流中的悬浮颗粒、有机污染物、重金属离子及病原体等有害物质;通过合理的植物配置, 能为昆虫与鸟类提供良好的栖息环境;通过植物的蒸腾作用可调节环境中空气湿度与温度, 改善小气候;雨水花园的建设成本较低, 维护与管理比草坪简单;与传统草坪景观相比, 雨水花园能给人新的景观感知与视觉感受。

随着我国建筑业不断发展, 尤其是房地产业高速发展, 每年建筑垃圾产量占城市垃圾总量的30%~40%, 造成极大的环境污染。建筑施工现场每万m²建筑垃圾应不多于400t, 垃圾消化是一大难点, 垃圾的排放对自然及社会环境造成了污染。

如图2所示, 项目部建立2处180m²的建筑垃圾处理车间, 建筑垃圾处理车间是垃圾粉碎及再利用一体化的车间, 每处设2台粉碎机、1台350搅拌机和1台电子计量称。建筑废弃物综合处理主要包括卸料、破碎、筛分等构件。配备不同的建筑垃圾粉碎骨料池, 利用粉碎机将建筑垃圾粉碎后, 掺加适量的水泥、砂拌合, 制作砌块和砖、预制构配件 (篦子、盖板、道沿) 、路基材料等成品构件, 使建筑垃圾再利用。共处理建筑垃圾5868.3t, 累计生产雨水篦子约16300块, 预制过梁约18200m, 预制混凝土块约32000块。

建筑垃圾处理站的作用包括:减少垃圾对环境的污染;降低垃圾外运成本;响应行业绿色建造号召, 推进绿色建造;新闻媒体已多次对垃圾处理站进行专题报道, 提高了中国西部创新港项目的社会影响力。

A区15号楼学生食堂是陕西省和陕西建工集团有限公司首个装配整体式框架结构多层民用公共建筑, 总建筑面积8323.76m²。1~3层部分主体为预制装配式框架结构, 预制构件类型包括预制的框架柱、框架梁、楼层次梁、叠合板、楼梯和女儿墙 (见图3) 。建筑总高度21m。地上部分主要功能为学生食堂, 地下部分主要功能为操作间和设备机房。

梁柱节点间预留钢筋位置安装的控制、预制框架柱与预制梁间现浇部分钢筋连接及绑扎质量控制、预制梁柱与叠合板钢筋节点连接控制、柱支撑点在拉梁上预埋位置的控制、叠合板支撑架体稳定性的控制、叠合板及现浇板的标高控制、现浇结构模板与预制结构接缝处严密性的控制等是该施工过程控制的重点和难点。施工过程中须控制2个关键点: (1) 要求放线准确, 精确测量标高, 准确定位预留柱和钢筋的位置, 因工厂化生产, 故预制构件尺寸已确定, 如地下室顶板预留柱和钢筋的位置存在偏差, 将直接导致后续一系列预制构件安装出现问题, 故定位控制框架柱尤为重要; (2) 对预留孔洞位置精度要求较高, 预制构件为混凝土结构, 在接到蓝图后二次深化优化设计, 使安装预留的线盒尺寸、位置更精确, 避免不必要的二次开槽、开洞, 增加施工难度甚至影响结构。

装配式建筑的运用具有以下优点: (1) 环保因采用工厂化生产, 施工现场的建筑垃圾大量减少; (2) 节省模板叠合板相当于楼板底模, 柱、梁、女儿墙、楼梯直接吊装安装, 节省了大量模板; (3) 缩短工期预制的柱、梁、叠合板、女儿墙和楼梯均在工厂生产, 降低了现场施工强度, 15号楼东西2段预制构件部分的安装分别需要4d时间, 大大缩短了整体工期。

以《建筑工程绿色施工实施指南》《文明施工标准化手册》为依据, 明确“四节一环保”管理目标, 量化项目目标值, 确定单体建筑节材、节水、节能、节地及环境保护的具体措施, 以保证实现整个群体建筑项目的最终目标。

针对节材、节水、节能、节地及环境保护分别制定管理目标, 部分指标值甚至高于控制指标 (见表2~6) 。

1) 项目施工过程中因地制宜, 采用新技术、新工艺、新设备和新材料, 减少浪费, 主要措施包括承插自锁式新型架体支撑体系、新型工具式模板、早拆支撑体系, 临建采用周转次数较高的箱式活动房、采用新型设备优化线材加工等。

2) 采用透水砖、广场砖, 利用标准化工具提高材料周转率, 包括透水砖汀步、植草广场砖、工具式消防箱、工具式加工车间、工具式消火栓防护、工具式吸烟亭等。

3) 现场安全防护措施定型化、工具化、标准化, 包括建筑外围密目网及钢板网、可周转工具式围挡、电动车棚、电梯门防护装置、工具式安全通道等。

4) 科学合理利用现场施工产生的余料及边角料, 如利用混凝土砌块余料、钢筋废料制作柱筋定位筋、出地面线管成品保护、利用混凝土余料、钢筋废料制作梁筋保护层定位筋、保护楼梯踏步成品等。

5) 采用BIM技术深化设计机电管线, 大大减少返工和材料浪费。

1) 通过技术经济比较, 采用雨水收集等措施节约用水, 现场设置雨水沟、雨水池、雨水回收3级沉淀池等设施。

2) 采用节水型系统浇砖洇砖, 安装喷淋头养护混凝土竖向构件。

3) 设置9处全自动洗车台及冲洗槽, 建立循环用水系统。

4) 在基坑周边、道路两侧设置喷雾降尘系统, 可智能启动, 节约用水。

5) 生产、生活及办公区全部配置节水器具, 包括感应式小便斗、脚踏式节水淋浴设备、直饮水机及节水标签等。

1) 办公、生活区实行分区计量法, 单独计量、及时收集用电数据, 建立用电统计台账分析能耗, 设置限流控制总箱、分路电表等。

2) 施工区和办公区的所有灯具采用节能型LED灯, 道路与草坪照明采用太阳能路灯, 提供夜间照明。

3) 变频塔式起重机和升降机减少机械耗损, 便于设备维护, 降低了操作工人的劳动强度、节约电能, 提升工效, 提高了施工安全性 (见图4) 。

4) 项目部采用光伏发电及空气能热水器节约能源, 光伏发电可满足办公区办公楼的正常照明, 空气能热水器有高效、节能等特点, 分别在3个劳务生活区安装了12组, 8个职工生活区安装了8组, 每天能满足3200人次洗澡需求 (见图5) 。

5) 就近选用陕建混凝土有限公司、龙门钢厂等供应商, 距离项目部约8km, 运输方便, 合理安排施工工序和施工进度, 多采用能耗少的工艺, 减少夜间及冬季施工的时间。

6) 屋顶采用喷淋降温技术, 利用蒸发冷却原理, 减少夏季高峰期空调用电 (见图6) , 中国西部创新港13栋办公楼和82栋职工宿舍采用的喷淋降温系统在2017年5~9月累计节省费用90.04万元。

1) 施工总平面布置紧凑合理, 占地量少, 施工用地严格控制在批准的临时用地范围内并实行有效的动态管理机制。

2) 工程原状地面较永久地面高程差约2m, 施工前针对土方整体平衡详细规划, 开挖土方共120万m³, 就地回填80万m³, 二次回填40万m³, 实现土方无外运, 场内平衡。

3) 施工总平面利用BIM技术预布置, 确定最优布置图, 占地量少, 紧促合理, 施工用地严格控制在批准的临时用地范围内并实行有效的动态管理机制, 最大限度减少施工用地。

4) 办公区、生活区采用透水砖路面、垂直美化, 材料可重复利用, 临时办公和生活用房采用新型集装箱, 拆装便捷且可重复使用。

1) 现场扬尘治理达到西安市扬尘治理6个100%的标准要求, 包括:拆迁工地100%湿法作业、出入车辆100%冲洗、渣土车辆100%密闭运输、施工区域100%围挡、裸露黄土100%覆盖、施工道路100%硬化。

2) 施工现场共设9个检测点, 配置洒水车24辆、道路清扫车5辆、雾炮16台、塔式起重机喷淋37处、洗车台9处, 喷淋长度6740m, 实时监测现场环境变化, 采用智能化降尘系统, 通过连接现场各区扬尘检测器, 处理回馈数据, 对扬尘超标区洒水降尘。

3) 施工现场各出入口设置车辆冲洗设备, 对土方、砂石等易产生扬尘的运输车辆进行100%全封闭覆盖。

4) 24处封闭式木工车间、降噪型钢筋加工车间可隔声、降尘、减少污染。

5) 悬挑架及部分外架作业面使用钢板安全网全封闭。

6) 设置垃圾垂直运输管道, 方便垃圾清运并减少扬尘。

7) 工地厨房设隔油池并定期清理。

1) 节材钢材、木材、商混、模板使用效率均高于预算值 (见表7) 。

2) 节水通过节水措施, 依靠规模效应, 实际用水量比计划大减少 (见表8) 。

3) 节电通过节电措施, 依靠规模效应, 实际耗电量比计划大大减少 (见表9) 。

4) 节地实际用地指标均优于目标值 (见表10) 。

5) 环境保护各项指标均优于目标值 (见表11) 。

在国家致力于“建立资源节约型、环境友好型社会”, 倡导“循环经济、低碳经济”的大背景下, 绿色建造是大势所趋, 必将成为未来建筑业的一种科学协调的建造模式。绿色建造是施工现场与环境的协调, 创新港建设过程中, 绿色建造很多应用实践取得了一定成绩, 实现了人、施工、环境的整体协调。