某綜合體工程的綠色施工應(yīng)用實(shí)踐

馬 輝

1. 上海外高橋集團(tuán)股份有限公司森蘭置地分公司 上海 200137；

2. 上海城市非開挖建造工程技術(shù)研究中心 上海 200433

1 工程概況

1.1 工程概況

背景工程位于上海浦東新區(qū)森蘭外高橋D1-4地塊，北鄰洲海路，西鄰張楊北路。場地西北側(cè)為軌道交通6號線高架區(qū)間，西南側(cè)距6號線洲海路站約100 m（圖1）。工程總用地面積51 073 m2，總建筑面積293 602 m2，其中地上建筑面積205 477 m2，地下建筑面積88 125 m2。工程擬建設(shè)2棟集餐飲、商業(yè)、辦公于一體的商業(yè)辦公綜合體，地上塔樓17層，高80 m；地上裙房4層，高25 m；地下結(jié)構(gòu)2層。工程建成后將成為森蘭外高橋地區(qū)標(biāo)志性建筑。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)概況

本工程主樓采用內(nèi)筒外鋼框結(jié)構(gòu)，總用鋼量達(dá)16 000 t。辦公樓A核心筒外設(shè)42根勁性外框柱、辦公樓B核心筒外設(shè)40根勁性外框柱，外框柱內(nèi)的勁性鋼柱為十字型鋼，從基礎(chǔ)底板延伸至屋頂（－12.10～79.10 m），最大鋼柱截面為不對稱十字型鋼1 000 mm×350 mm×28 mm×28 mm/500 mm×150 mm×20 mm×28 mm。主樓樓面鋼梁為H型鋼，最大鋼梁截面H1 500 mm×300 mm×25 mm×30 mm，相對應(yīng)的鋼梁最大跨度13 m。

圖1 基地平面

裙房主要為鋼框架結(jié)構(gòu)，框架柱主要為十字勁性鋼柱，型鋼截面統(tǒng)一為400 mm×150 mm×16 mm×24 mm。裙房樓面鋼梁為H型鋼，最大鋼梁截面H1 400 mm×300 mm×24 mm×36 mm，與之相對應(yīng)的鋼梁最大跨度為18 m。

1.3 基坑概況

基坑總面積約44 200 m2，總延長約為1 028 m，普遍開挖深度11.85 m，地下2層。本工程采用順作法施工，采用排樁結(jié)合止水帷幕進(jìn)行圍護(hù)，基坑水平向設(shè)置2道水平支撐系統(tǒng)。工程以2座塔樓與中間4層裙樓的界線為分區(qū)線，將基坑由北向南分為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)，土方總開挖量約530 000 m3。

1.4 工程難點(diǎn)

本工程基坑大且深，開挖土方量巨大，容易造成揚(yáng)塵污染；基坑鄰近地鐵高架線，環(huán)境保護(hù)要求高；工程高峰期施工人數(shù)達(dá)1 400人，管理難度較大；工程所需要的各種材料數(shù)量巨大，進(jìn)出管理困難大。

2 綠色施工特色技術(shù)

2.1 地下室外墻保溫板保護(hù)層優(yōu)化

原地下室外墻節(jié)點(diǎn)中厚50 mm擠塑聚苯板（XPS）外側(cè)需砌筑厚90 mm普通混凝土小型空心砌塊保護(hù)層。經(jīng)研究并征得設(shè)計同意后，取消了小型空心砌塊保護(hù)層。通過該節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化，節(jié)約費(fèi)用約13萬元。

2.2 地下室外墻后澆帶支模優(yōu)化

根據(jù)設(shè)計圖紙，地下室外墻后澆帶外側(cè)先設(shè)置厚240 mm砌體磚胎膜，再施工附加防水層。經(jīng)研究并征得設(shè)計同意后，取消了磚胎膜，直接用木模代替，與旁邊外墻模板一致。在拆模之后，再統(tǒng)一做外墻防水。通過該節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化，不僅解決了無施工操作面的問題，還節(jié)約了砌體材料，并且在工序搭接上更合理，節(jié)省了約10 d工期。

2.3 重型塔吊基礎(chǔ)做于大底板之中

本工程共設(shè)置4臺重型塔吊，塔吊位于基坑內(nèi)。通過對塔吊基礎(chǔ)承載力、抗傾覆、配筋及相關(guān)計算，調(diào)整基礎(chǔ)的尺寸及配筋，將塔吊基礎(chǔ)埋入大底板中，與底板共同受力，經(jīng)與設(shè)計的多次協(xié)調(diào)、復(fù)核，最終確認(rèn)重型塔吊基礎(chǔ)做于大底板中的施工方案。該方案在安全可靠的前提下，為工程節(jié)約了混凝土約320 m3、鋼筋35 t，節(jié)約成本約23萬元。

2.4 基坑回填土優(yōu)化

根據(jù)設(shè)計圖紙，本工程地下室四周回填材料為級配砂石。經(jīng)研究并征得設(shè)計同意后，用綠色環(huán)保的混凝土再生料來替代級配砂石，混凝土再生料回填的相關(guān)參數(shù)按照回填砂相關(guān)參數(shù)執(zhí)行。此項(xiàng)回填土優(yōu)化方案可推廣并實(shí)現(xiàn)混凝土支撐破損料的回收利用，有一定的推廣價值。

2.5 底板鋼筋優(yōu)化

承臺頂面所實(shí)配鋼筋小于柱墩最小配筋時應(yīng)予以補(bǔ)足，補(bǔ)足方式為等面積等效代換，代換時板的附加鋼筋一并考慮，可節(jié)約鋼筋20 t，節(jié)約成本約6萬元。

底板鋼筋施工中，以往鋼筋支架上的水平鋼筋照常布置。我們在施工規(guī)范允許的情況下，鋼筋支架水平鋼筋利用板筋代替，可節(jié)約鋼筋75 t，節(jié)約成本約22萬元。

2.6 分區(qū)樁處結(jié)構(gòu)補(bǔ)缺節(jié)點(diǎn)優(yōu)化

分區(qū)樁節(jié)點(diǎn)處，原設(shè)計為3個區(qū)中板結(jié)構(gòu)均需頂至分區(qū)樁，在分區(qū)樁拆除時需將3個區(qū)的中板結(jié)構(gòu)鑿開1 m并將鋼筋剝出來后進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)缺。

經(jīng)研究并征得設(shè)計同意后，對該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化，B區(qū)中板不再頂至分區(qū)樁，而是將結(jié)構(gòu)補(bǔ)缺部分進(jìn)行鋼筋的預(yù)留。

通過該節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化，可以避免對B區(qū)中板的鑿除，避免了噪聲及揚(yáng)塵污染，并且大大節(jié)省了工期及費(fèi)用，節(jié)約工期約20 d、費(fèi)用約10萬元。

2.7 新型移動式標(biāo)養(yǎng)室應(yīng)用

1）本標(biāo)養(yǎng)室基于標(biāo)準(zhǔn)集裝箱改裝成試件養(yǎng)護(hù)室，實(shí)現(xiàn)混凝土養(yǎng)護(hù)室的便于移動、標(biāo)準(zhǔn)化和在施工項(xiàng)目之間的運(yùn)輸。

2）采用光伏發(fā)電供電技術(shù)，充分利用太陽能資源，節(jié)能環(huán)保。

3）采用噴霧養(yǎng)護(hù)，節(jié)約水資源。

4）通過溫濕度控制器和溫濕度傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)試件養(yǎng)護(hù)室內(nèi)的溫濕度自動調(diào)節(jié)。

5）后續(xù)發(fā)展中溫濕度傳感器還與一服務(wù)器或移動智能終端無線連接，可在電腦和手機(jī)APP等移動客戶端實(shí)時查看檢測數(shù)據(jù)，并且還配有預(yù)警系統(tǒng)，對于超過養(yǎng)護(hù)溫度和濕度范圍的進(jìn)行預(yù)警，使混凝土試件處于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，實(shí)現(xiàn)了對于混凝土養(yǎng)護(hù)室的智能監(jiān)控。

2.8 二維碼信息技術(shù)的應(yīng)用

本工程嘗試?yán)枚S碼信息技術(shù)對現(xiàn)場實(shí)施質(zhì)量監(jiān)督。將制作好的二維碼標(biāo)識貼于實(shí)體構(gòu)件上，通過手機(jī)掃碼即可得到構(gòu)件的位置、混凝土強(qiáng)度等級、鋼筋型號、澆筑時間等信息，便于施工現(xiàn)場精細(xì)化管理。

2.9 BIM技術(shù)應(yīng)用

本項(xiàng)目在施工過程中采用了BIM技術(shù)，在BIM建模過程中發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)問題250個，機(jī)電問題95個，均提前通過設(shè)計修改進(jìn)行了調(diào)整，最大程度地避免了施工過程中的返工，為項(xiàng)目贏得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、工期效益。

2.10 鋼結(jié)構(gòu)懸挑梁節(jié)點(diǎn)優(yōu)化

在考慮到柱的構(gòu)件運(yùn)輸寬度以及現(xiàn)場吊裝起重量可行的情況下，懸挑梁盡量直接以牛腿的形式與鋼柱焊接（圖2），而不再進(jìn)行短梁的分段，以利于減少鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場拼裝和現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)焊接量，有效地減少焊接產(chǎn)生的煙塵污染和現(xiàn)場焊接的人力投入。經(jīng)測算，該項(xiàng)優(yōu)化節(jié)約鋼材5 t，節(jié)電50 000 kW·h，節(jié)約人工100工日。

2.11 鋼筋搭接方式優(yōu)化

土建與鋼結(jié)構(gòu)配合的節(jié)點(diǎn)優(yōu)化，混凝土梁主筋與柱的連接形式采用接駁器而非鋼牛腿形式（圖3），減少了鋼材的用鋼量，同時也節(jié)約了成本。經(jīng)測算，該項(xiàng)優(yōu)化節(jié)約鋼材60 t，節(jié)約焊材20 t，節(jié)電100 000 kW·h，節(jié)約人工400工日。

2.12 材料備料及采購優(yōu)化

根據(jù)深化詳圖對主要構(gòu)件的材料進(jìn)行統(tǒng)計匯總，根據(jù)構(gòu)件的規(guī)格尺寸進(jìn)行鋼廠定尺采購鋼材。對鋼板的寬度和長度進(jìn)行定尺，減小了對鋼材邊角余料的損耗浪費(fèi)，同時也減少了長度方向的拼接量，節(jié)約了焊接材料，降低了煙塵的排放。

圖3 鋼筋搭接方式優(yōu)化

2.13 零部件放樣下料優(yōu)化

零部件放樣采用最優(yōu)秀的排版套料軟件——Act/cut軟件，主要應(yīng)用于平面材料的切割，不僅在幾分鐘之內(nèi)就能完成原本需要幾個小時或者幾天的工作量，同時還能獲得最優(yōu)的套料結(jié)果，并且還可以在此基礎(chǔ)上人工進(jìn)行一些必要的優(yōu)化，可以將整體材料利用率提高5%～10%。

2.14 塔吊置換及鋼柱分段措施

本工程合理考慮塔吊選型，在基礎(chǔ)底板施工完成后進(jìn)行塔吊轉(zhuǎn)換，拆除原先支撐階段用的小塔吊，安裝4臺重型塔吊，以滿足地下室勁性鋼柱和上部鋼柱、鋼梁吊裝要求。重型塔吊最大起重量為18 t，在不改變用電量的前提下，大大提高了吊裝性能，并足以將鋼柱分段為2層一節(jié)進(jìn)行吊裝，鋼柱現(xiàn)場拼接接頭減少了約1 600個，減少了焊接工作量和焊接操作平臺周轉(zhuǎn)次數(shù)1 600次，每次周轉(zhuǎn)占用塔吊時間15 min，節(jié)省40 d吊裝時間。經(jīng)測算，該項(xiàng)措施節(jié)約鋼材96 t、焊材32 t，節(jié)約人工800工日，減少焊接煙塵量120 kg。

2.15 焊接方式選擇

原工程設(shè)計圖總說明規(guī)定，現(xiàn)場對Q235和Q345鋼材的焊接方式為焊條焊。會同設(shè)計、總包、監(jiān)理等單位商議后，決定選用藥芯焊絲二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的方式進(jìn)行施工，該方式有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）焊接成本低。其成本只有埋弧焊、焊條電弧焊的40%～50%。

2）生產(chǎn)效率高。其生產(chǎn)效率是焊條電弧焊的2～4倍。

3）操作簡便。明弧，對工件厚度不限，可進(jìn)行全位置焊接而且可以向下焊接。

4）焊接飛濺小。當(dāng)采用藥芯焊絲時，可以降低焊接飛濺。

經(jīng)測算，該項(xiàng)措施節(jié)約焊材20 t，節(jié)約人工500工日，節(jié)電150 000 kW·h，減少焊接煙塵量75 kg，減少焊渣飛濺30%～50%，減少發(fā)光量40%～50%。

2.16 鋼結(jié)構(gòu)加工工廠化

鋼結(jié)構(gòu)加工全部在加工廠完成，鋼板下料均采用全自動數(shù)控火焰機(jī)切割，保證了下料的尺寸精度及切邊質(zhì)量，避免了原材料的浪費(fèi)。

3 綠色施工措施

3.1 環(huán)境保護(hù)措施

1）噪聲控制方面，我們在施工中采用封閉的木工加工棚、低噪聲施工機(jī)械，并盡量不安排夜間施工，用手持設(shè)備對噪聲進(jìn)行測試并加以控制。

2）揚(yáng)塵控制方面，我們采用揚(yáng)塵監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行揚(yáng)塵監(jiān)測，確保揚(yáng)塵控制在要求范圍內(nèi)。施工場地硬化，堆場設(shè)置防塵網(wǎng)，裸露土方區(qū)域種植草坪綠化，每天灑水、清掃。

3）光污染控制方面，我們對電焊作業(yè)采取遮擋措施，避免電焊弧光外泄。控制施工照明照度，同時避免施工燈光直接照射到居民樓中。

4）水污染控制方面，施工中設(shè)置三級沉淀池，每周進(jìn)行pH檢測。對施工現(xiàn)場及生活區(qū)設(shè)置的隔油池、化糞池，實(shí)行清污分流。施工現(xiàn)場污水排放達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

5）本工程設(shè)置了專門的涂裝車間和室外移動涂裝車間，車間內(nèi)配置涂裝支架供擺放構(gòu)件，避免了油漆噴涂過程中漆霧隨風(fēng)擴(kuò)散，基本杜絕了對周圍環(huán)境的影響。

3.2 節(jié)材與材料資源利用措施

1）鋼材方面，大底板采用定長鋼筋，鋼筋采用直螺紋連接，廢鋼筋作鋼筋支架，植筋采用短鋼筋，高強(qiáng)度螺栓梅花頭回收，鋼結(jié)構(gòu)連接板、牛腿、預(yù)穿螺栓重復(fù)利用。

2）混凝土方面，用余料制作墊塊、過梁，并進(jìn)行施工便道的修復(fù)。

3）砌塊方面，進(jìn)行預(yù)排版，優(yōu)化切割方案。

4）周轉(zhuǎn)材料方面，臨時設(shè)施拆除后，巖棉板運(yùn)至下一個工地繼續(xù)使用。

5）人貨電梯基礎(chǔ)設(shè)在消防通道主梁上，減少加固措施。

6）用綠色環(huán)保的混凝土再生料來替代級配砂石進(jìn)行回填，實(shí)現(xiàn)混凝土支撐破損料的回收利用。

7）本工程大量使用工具化、定型化、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。

3.3 節(jié)水與水資源有效利用措施

現(xiàn)場建立非傳統(tǒng)水源使用系統(tǒng)，包括采用雨水回收再利用裝置、深基坑降水回收再利用裝置、洗車槽循環(huán)水裝置，并使用節(jié)水型龍頭。

3.4 節(jié)能與能源有效利用措施

節(jié)電措施方面：采用變頻塔吊及人貨電梯、逆變直流電焊機(jī)；生活區(qū)安裝限電分流器、USB電源接口；使用節(jié)能型燈具及太陽能熱水器。節(jié)油措施方面：優(yōu)化土方開挖流程，減少土方駁運(yùn)量；優(yōu)先選用性能佳、能耗少的施工機(jī)械；定期對耗油設(shè)備進(jìn)行維修保養(yǎng)。

3.5 節(jié)地與土地資源保護(hù)措施

現(xiàn)場因地制宜，合理搭設(shè)臨時設(shè)施，節(jié)約用地；嚴(yán)禁使用黏土磚；有毒有害廢棄物分類、回收；施工面積控制在基坑面積的130%以內(nèi)?，F(xiàn)場總平面布置緊湊合理，并根據(jù)基礎(chǔ)施工、主體施工不同階段實(shí)行動態(tài)布置和管理，合理規(guī)劃材料存儲、堆放區(qū)域，有效利用場地空間。

4 實(shí)施成效

截至結(jié)構(gòu)封頂，施工總產(chǎn)值41 827.20萬元，其中基礎(chǔ)階段22 943.91萬元，結(jié)構(gòu)階段18 883.29萬元。各項(xiàng)目標(biāo)、指標(biāo)均順利實(shí)現(xiàn)。

新技術(shù)應(yīng)用取得經(jīng)濟(jì)效益418萬元，節(jié)能、節(jié)水取得經(jīng)濟(jì)效益107.359 1萬元，節(jié)材取得經(jīng)濟(jì)效益114萬元，綠色施工投入成本250萬元，合計直接經(jīng)濟(jì)效益389.359 1萬元。項(xiàng)目已獲得中國建筑業(yè)協(xié)會“全國建筑業(yè)綠色施工示范工程”、上海市“文明工地”、區(qū)“優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)”、鋼結(jié)構(gòu)“金鋼獎”等獎項(xiàng)。本工程一直秉承綠色、環(huán)保的理念，扎實(shí)做好綠色施工管理工作，特別是注重對施工不同階段的節(jié)能減排數(shù)據(jù)的收集和分析。后續(xù)將繼續(xù)致力于大力推行綠色施工，采取各類措施，切實(shí)做到保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源與生產(chǎn)經(jīng)營相統(tǒng)一。

5 結(jié)語

通過本次實(shí)踐，我們對綠色施工、節(jié)能降耗工作有了新的認(rèn)識：要做好綠色施工宣傳培訓(xùn)，使綠色施工理念和綠色施工技術(shù)深入人心；要重視基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集和分析，了解企業(yè)的控制水平，優(yōu)化企業(yè)控制目標(biāo)；要做好綠色施工相關(guān)設(shè)備及機(jī)具的開發(fā)與改進(jìn)，推廣“四新技術(shù)”運(yùn)用[1-3]，全面提升綠色施工技術(shù)含量，做好推廣工作；要和綠色設(shè)計相結(jié)合，爭取各參建方的支持。通過精心策劃與精細(xì)管理，本工程在綠色施工方面取得了一定的成績，為今后同類工程項(xiàng)目的綠色施工積累了經(jīng)驗(yàn)。