BIM在建筑垃圾管理中的應(yīng)用

卞 貝 張子筠 李昭夏 陳 杰

(1.華北電力大學(xué)，北京 102206; 2.中鐵建大橋工程局集團(tuán)第三工程有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043)

BIM在建筑垃圾管理中的應(yīng)用

卞 貝1張子筠1李昭夏1陳 杰2*

(1.華北電力大學(xué)，北京 102206; 2.中鐵建大橋工程局集團(tuán)第三工程有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043)

為了解決建筑垃圾回收再利用率過(guò)低的問(wèn)題，對(duì)建筑垃圾處理環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，從建筑垃圾產(chǎn)生原因以及回收過(guò)程進(jìn)行研究，提出了將BIM技術(shù)與建筑垃圾管理結(jié)合的方法。通過(guò)BIM技術(shù)形成信息屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，擬合最優(yōu)處理方案的效果，解決了建筑垃圾高效利用問(wèn)題。

BIM技術(shù)，建筑垃圾，資源化，管理體系

1 概述

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷高速發(fā)展。十二五期間，為了解決住房保障問(wèn)題，全國(guó)住房建設(shè)總量持續(xù)上升，建設(shè)資源需求量及成本不斷增大，從而產(chǎn)生的建筑垃圾不斷增多[1]。根據(jù)《中國(guó)建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告(2014年度)》顯示，我國(guó)2014年度建筑垃圾產(chǎn)生量超過(guò)15億t，已占到城市垃圾總量的30%以上，利用率卻不足5%；大宗工業(yè)固體廢棄物數(shù)量達(dá)150億t，利用率不足30%。相比較發(fā)達(dá)國(guó)家的90%以上的利用率，我國(guó)在建筑垃圾處理與再利用上存在著極大的問(wèn)題。建筑垃圾該如何解決，如何充分利用建筑垃圾，提高建筑垃圾資源化、減量化，成為了可持續(xù)發(fā)展的重要難題。

2 建筑垃圾

2.1建筑垃圾的危害

建筑垃圾80%以上都是廢混凝土、廢磚瓦、廢舊裝修材料、揚(yáng)塵物等建筑材料，組成成分復(fù)雜多變[2]。由于可持續(xù)發(fā)展的推進(jìn)，新科技及新材料的廣泛推廣與應(yīng)用，建筑垃圾的數(shù)量以及種類不斷增多，對(duì)于建筑垃圾的收集和處理的難度增加。建筑垃圾不同于其他城市垃圾，其場(chǎng)地較為集中，且隨著建筑物的生命周期具有一定階段性，在回收處理上相比生活垃圾難度小很多。由于建筑垃圾對(duì)環(huán)境具有持久性的危害，如果不經(jīng)過(guò)處理而簡(jiǎn)單填埋，會(huì)經(jīng)歷數(shù)十年才能趨于穩(wěn)定，因此對(duì)建筑垃圾實(shí)施資源化和減量化技術(shù)顯得十分重要。

建筑垃圾大量的產(chǎn)生，如果無(wú)法做到及時(shí)清理，對(duì)土地資源會(huì)造成極大的占用與浪費(fèi)，對(duì)生態(tài)也造成極大的破壞。資料顯示，為了更快的發(fā)展城市經(jīng)濟(jì)，各大省會(huì)級(jí)城市每年產(chǎn)出建筑垃圾近千萬(wàn)噸，十幾年來(lái)建筑垃圾總存量達(dá)幾十億噸[3]。同時(shí)，在工程施工過(guò)程中，難以避免產(chǎn)生大量的粉塵、灰砂等飛揚(yáng)，對(duì)空氣質(zhì)量影響較大。而我國(guó)在處理建筑垃圾方面不是很重視，按以往處理方式，大多數(shù)以露天堆放或者填埋，易造成土壤沙漠化、土壤肥力下降等問(wèn)題，對(duì)生態(tài)環(huán)境也破壞嚴(yán)重，易引發(fā)河流堵塞，產(chǎn)生的放射性化學(xué)物質(zhì)腐蝕污染地表及地下水，對(duì)人類的生存環(huán)境構(gòu)成極大威脅[4]。

2.2建筑垃圾處理現(xiàn)狀

而我國(guó)垃圾處理起步較晚，垃圾無(wú)害化處理能力較低，建筑垃圾問(wèn)題顯得十分棘手。大多數(shù)拆遷承包商僅僅只考慮最快途徑的利益和成本，大多偏向于挑揀價(jià)值高的金屬部分(如銅、鐵、鋁材等)，對(duì)于其他廢混凝土、廢砂石、廢磚瓦等材料全部混在一起當(dāng)作普通垃圾，以最小的成本，送至填埋場(chǎng)處理[5]。正是由于過(guò)于簡(jiǎn)單處理，對(duì)建筑垃圾分類不善，對(duì)后期建筑垃圾資源化、無(wú)害化處理造成了很大程度的阻礙。近些年，隨著生態(tài)建設(shè)的推進(jìn)，政府雖然出臺(tái)了一系列法律法規(guī)，但由于監(jiān)管不到位，再加上政府指定的建筑垃圾消納場(chǎng)所距離較偏遠(yuǎn)，且數(shù)量較少、容量有限，大多數(shù)城市的建筑垃圾中僅僅只有10%被運(yùn)往指定的消納場(chǎng)所，很大一部分建筑垃圾，為了能夠及時(shí)處理完畢，提前竣工，節(jié)約成本，大多數(shù)選擇極其簡(jiǎn)單的垃圾處理回收，違規(guī)途徑私下處理，隨意傾倒，或被運(yùn)往非法運(yùn)營(yíng)的填埋地，基本處于無(wú)序管理狀態(tài)。這一系列的惡性循環(huán)，導(dǎo)致建筑垃圾管理很難正規(guī)化、規(guī)范化[6]。

3 BIM在建筑垃圾處理中的應(yīng)用

3.1BIM建筑信息模型

建筑信息模型(Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM)，主要是運(yùn)用三維數(shù)字設(shè)計(jì)和工程軟件，共同組合構(gòu)成了可視化的數(shù)字建筑模型。由于BIM的可視化、協(xié)調(diào)性和虛擬化，能夠解決規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理各階段的信息斷層，讓工程技術(shù)人員更加全面準(zhǔn)確的把握工程項(xiàng)目的詳細(xì)信息，加強(qiáng)各單位的溝通。數(shù)據(jù)化、參數(shù)化的管理，提高了工作效率，節(jié)約成本，一方面減少建筑垃圾的產(chǎn)生，另一方面，給建筑垃圾系統(tǒng)管理提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)信息后臺(tái)。

3.2從根源上減少建筑垃圾產(chǎn)生

1)設(shè)計(jì)優(yōu)化。

在建筑設(shè)計(jì)階段，采用BIM技術(shù)，通過(guò)三維效果圖、渲染圖和三維實(shí)時(shí)漫游，更加直觀的展現(xiàn)了工程整體。對(duì)三維模型進(jìn)行空間分析、體量分析、效果圖分析，重復(fù)利用三維模型中的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息的整合分析，不斷優(yōu)化施工方案。BIM帶來(lái)的信息整合，通過(guò)大量數(shù)據(jù)參數(shù)，對(duì)成本、資源進(jìn)行整合，在大量數(shù)據(jù)的支撐下，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。一方面，通過(guò)優(yōu)化最大程度減少了資源浪費(fèi)，另一方面，減少了設(shè)計(jì)失誤造成的建筑垃圾產(chǎn)生，避免返工，有效降低了由于設(shè)計(jì)修改引起的建筑垃圾。

2)碰撞檢測(cè)。

隨著建筑規(guī)模越來(lái)越大，建筑結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，或多或少會(huì)產(chǎn)生一些設(shè)計(jì)失誤，管網(wǎng)交錯(cuò)、相撞及施工不合理等問(wèn)題。以傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的目測(cè)檢查圖紙，無(wú)法做到精確、面面俱到，也無(wú)法同時(shí)檢測(cè)平面和剖面的位置。BIM通過(guò)對(duì)AutoCAD和Revit結(jié)合，通過(guò)碰撞檢測(cè)和漫游等手段，查找碰撞點(diǎn)，從而降低設(shè)計(jì)失誤而造成的返工，從源頭達(dá)到建筑垃圾減量化。由于其數(shù)字化特點(diǎn)，BIM在深化設(shè)計(jì)解決碰撞方面比傳統(tǒng)CAD深化質(zhì)量設(shè)計(jì)的排誤率提高30%，耗時(shí)縮短50%，若未進(jìn)行多專業(yè)前期BIM碰撞試驗(yàn)，工程在后期施工中將因?yàn)榕鲎矝_突，而產(chǎn)生大量的建筑垃圾。

3)可視化交底。

在復(fù)雜工程中，傳統(tǒng)的文字體現(xiàn)的技術(shù)交底通常讓工人在理解技術(shù)要求方面，產(chǎn)生錯(cuò)誤，容易造成圖紙理解的偏差，浪費(fèi)了材料和人工資源。尤其是在工程難度較大的情況下，施工方案編制過(guò)程中，無(wú)法給施工作業(yè)人員更為精準(zhǔn)的交底，施工中難免會(huì)造成返工。BIM技術(shù)建立模型就可以選擇通過(guò)圖片、視頻等形式，形象直觀地讓工作人員知道自己將要完成的部分有哪些技術(shù)要求、完成后是什么效果。避免不必要的資源浪費(fèi)，大大提高施工效率。

3.3建立建筑垃圾決策管理體系

BIM技術(shù)具有龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)后臺(tái)，對(duì)于工程建設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生的任何問(wèn)題，都可以及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，自動(dòng)帶入規(guī)劃、設(shè)計(jì)中，不僅能減少因?yàn)樾畔蠖a(chǎn)生的錯(cuò)誤，而且降低成本、減少財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，為施工方、業(yè)主帶來(lái)收益。建筑垃圾從產(chǎn)生、到施工、到回收再利用，對(duì)于涉及到的相關(guān)建筑垃圾基本信息數(shù)據(jù)，如：建筑材料性質(zhì)、成本、污染率；建筑垃圾處理單位數(shù)據(jù)信息，如：回收單位種類、處理利用率、回收處理費(fèi)用，以及建筑垃圾回收?qǐng)龅南{能力信息進(jìn)行交叉整合，形成全面的數(shù)據(jù)庫(kù)體系，對(duì)建筑垃圾的管理進(jìn)行分析優(yōu)化，以便于建筑垃圾的分項(xiàng)處理與運(yùn)輸調(diào)配，提高了建筑垃圾排放量預(yù)估的準(zhǔn)確性。同時(shí)，通過(guò)建筑垃圾管理系統(tǒng)可以綜合得出建筑垃圾平均排放量、不同種類建筑垃圾的排放量指標(biāo)以及施工不同階段的建筑垃圾排放量指標(biāo)，可以對(duì)建筑垃圾進(jìn)行多項(xiàng)比較，一方面可以完善管理系統(tǒng)決策數(shù)據(jù)的可靠性，另一方面便于調(diào)整施工技術(shù)、改善施工工藝，減少建筑垃圾產(chǎn)生，見(jiàn)圖1。

由于BIM技術(shù)的及時(shí)性和共享性，工作人員完全可以根據(jù)數(shù)字計(jì)量，將建筑垃圾基本信息迅速提取出來(lái)，對(duì)建筑垃圾進(jìn)行分類。通過(guò)分析建筑垃圾消納容量，規(guī)劃排放地點(diǎn)、排放時(shí)間，減少了大量計(jì)算工作，使選擇更加靈活。建筑垃圾管理系統(tǒng)中的建筑垃圾運(yùn)輸效率、成本、回收率等信息，選擇通過(guò)不同單位自行報(bào)價(jià)形式，比較貼近市場(chǎng)價(jià)格，以此評(píng)估得來(lái)的成本費(fèi)，符合實(shí)際情況，可參考性強(qiáng)。工作人員從成本和環(huán)境兩個(gè)角度，綜合考慮出最合理、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的處理方案，同時(shí)，通過(guò)不斷的方案實(shí)施，及時(shí)將實(shí)際數(shù)據(jù)更新至系統(tǒng)，完善信息系統(tǒng)，反饋參數(shù)變化，將建筑垃圾處理數(shù)字化、系統(tǒng)化。

4 結(jié)語(yǔ)

面對(duì)我國(guó)環(huán)境現(xiàn)狀，人們意識(shí)到可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的重要性。對(duì)于建筑垃圾的處理也將越來(lái)越規(guī)范化、合理化。利用BIM技術(shù)收集建筑垃圾各項(xiàng)信息，搭建系統(tǒng)化平臺(tái)，并實(shí)時(shí)追蹤施工過(guò)程，對(duì)產(chǎn)生的建筑垃圾及時(shí)做出最優(yōu)處理的方案。在經(jīng)濟(jì)上，通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化、節(jié)省成本，并通過(guò)規(guī)范的管理系統(tǒng)，合理有效的處理建筑垃圾，獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益竭盡充分利用建筑垃圾資源。促進(jìn)建筑垃圾管理的信息化、現(xiàn)代化、科學(xué)化發(fā)展，對(duì)推進(jìn)可持續(xù)化發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)有著深遠(yuǎn)的意義。

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ApplicationofBIMinconstructionwastemanagement

BianBei1ZhangZijun1LiZhaoxia1ChenJie2*

(1.NorthChinaElectricPowerUniversity,Beijing102206,China;2.ChinaRailwayConstructionBridgeEngineeringBureauGroupThirdEngineeringCo.,Ltd,Shenyang110043,China)

In order to solve the problem that the recycling rate of construction waste is too low, the construction waste treatment is analyzed. The method of combining BIM technology with construction waste management is put forward, by studying the reason of the construction waste and the recovery process. Through the BIM technology to form the information attribute database, the effect of the optimal treatment scheme is fitted, and the utilization problem of the construction waste is solved.

BIM technology, construction waste, resource management, management system

X705

A

1009-6825(2017)26-0191-02

2017-07-04

卞 貝(1996- )，女，在讀本科生；張子筠(1995- )，女，在讀本科生；李昭夏(1996- )，女，在讀本科生

陳 杰