基于綠色建造的建筑垃圾成因分析與減量化措施研究*

劉 星，肖緒文，于震平，黃 寧

(1.中國建筑股份有限公司，北京 100029； 2.清華大學(xué)土木水利學(xué)院，北京 100084； 3.中建工程產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，北京 101300； 4.同濟大學(xué)土木工程學(xué)院，上海 200092；5.中國建筑業(yè)協(xié)會綠色建造與智能建筑分會，北京 100037)

0 引言

綠色建造是在工程建造過程中貫徹以人為本和可持續(xù)發(fā)展思想，通過科學(xué)管理和技術(shù)進(jìn)步，最大限度地節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境，以滿足綠色施工要求，生產(chǎn)綠色建筑產(chǎn)品的工程活動[1]。建筑垃圾減量化是綠色建造中節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的重要內(nèi)容，基于綠色建造的建筑垃圾減量化，貫穿綠色建造全過程，包括工程立項策劃、設(shè)計和施工階段。通過提出建筑垃圾減量化方法與措施，達(dá)到從源頭和施工現(xiàn)場減少建筑垃圾的目的。2020年5月8日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)建筑垃圾減量化的指導(dǎo)意見》(以下簡稱《指導(dǎo)意見》)和《施工現(xiàn)場建筑垃圾減量化指導(dǎo)手冊(試行)》(以下簡稱《指導(dǎo)手冊》)，從建筑產(chǎn)品生產(chǎn)全過程出發(fā)，從源頭上預(yù)防和減少工程建設(shè)過程中建筑垃圾的產(chǎn)生與排放。

我國對建筑垃圾減量化的研究主要集中在建造階段下游，包括施工階段建筑垃圾減量化資源化方法、建筑垃圾預(yù)測與定量統(tǒng)計、施工技術(shù)與設(shè)備研發(fā)、建筑垃圾再利用及激勵政策等，但對工程立項策劃與設(shè)計階段建筑垃圾減量化的研究較少。蒿奕穎等[2]基于設(shè)計階段，對建筑垃圾成因等問題進(jìn)行了較全面的調(diào)查，并與英國類似調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了對比。王家遠(yuǎn)等[3]針對深圳市建筑設(shè)計人員，開展了設(shè)計階段建筑廢棄物減量化影響因素調(diào)查，識別出了35個主要影響因素。迂曉軒等[4]和曾光等[5]基于建筑產(chǎn)品生產(chǎn)全過程，提出城市規(guī)劃、設(shè)計階段建筑垃圾減量化措施，包括優(yōu)化城市空間規(guī)劃和材料、應(yīng)用BIM技術(shù)及借鑒成功設(shè)計經(jīng)驗等?？傮w而言，建造前期的建筑垃圾減量化未形成系統(tǒng)性的方法與措施，且未在實際工程中得到應(yīng)用。國外對工程立項策劃、設(shè)計階段建筑垃圾減量化的研究較多，薛琪等[6]進(jìn)行了較全面的文獻(xiàn)調(diào)研。我國在建筑垃圾減量化研究與實踐中，更注重施工階段，應(yīng)加強立項策劃與設(shè)計階段減量化措施及技術(shù)研究。

通過歸納總結(jié)建筑產(chǎn)品生產(chǎn)全過程建筑垃圾成因與減量化措施，為推進(jìn)我國綠色建造建筑垃圾減量化提供參考。

1 建筑垃圾成因分析

1.1 立項策劃階段

工程立項策劃階段是建造前期階段，從原則上決定了工程總體定位、目標(biāo)和技術(shù)策略等，是建造過程中十分重要的環(huán)節(jié)，該階段建筑垃圾成因如下。

1)工程立項策劃首先需對環(huán)境進(jìn)行調(diào)查分析，包括政策環(huán)境、法律環(huán)境、市場環(huán)境、宏觀經(jīng)濟環(huán)境、社會環(huán)境、文化環(huán)境、項目建設(shè)環(huán)境、周邊建筑環(huán)境和其他相關(guān)問題，如人口、文化素質(zhì)、教育、宗教、風(fēng)俗、禁忌等。如果對環(huán)境的調(diào)查不全面，可能導(dǎo)致工程項目與環(huán)境不相容，造成設(shè)計變更，進(jìn)而浪費資源，產(chǎn)生建筑垃圾。如某商業(yè)建筑過高，使當(dāng)?shù)刂幕ㄖo法凸顯，因此須拆除超出部分的樓層，產(chǎn)生了大量建筑垃圾。目前，我國大拆大建現(xiàn)象時有發(fā)生。

2)須明確工程項目定位與目標(biāo)，其中項目定位包括確定項目建造內(nèi)容、規(guī)模、組成等，為基本藍(lán)圖；項目目標(biāo)包括功能、技術(shù)、經(jīng)濟、社會及生態(tài)目標(biāo)。確定項目定位與目標(biāo)時，需明確項目需求，包括項目總體需求、用戶使用需求、功能與非功能性需求、前瞻性需求等。如果項目定位與目標(biāo)不準(zhǔn)確，不符合需求，可能造成工程項目過早拆改，帶來大量建筑垃圾?！笆濉逼陂g，我國因過早拆除房屋浪費了數(shù)千億元，其中大部分為質(zhì)量因素之外的拆除[7]。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，20世紀(jì)90年代初期，歐洲國家施工約產(chǎn)生1/3的建筑垃圾，而拆除約產(chǎn)生2/3的建筑垃圾[8]。有關(guān)專家估計，我國建筑拆除約產(chǎn)生2/3的建筑垃圾[9]。

3)目前我國投資者對立項策劃階段工作與建筑垃圾成因的關(guān)系認(rèn)識不足，具體體現(xiàn)在未采取建筑垃圾減量化措施。

1.2 設(shè)計階段

目前，我國對設(shè)計階段建筑垃圾減量化無具體要求，設(shè)計人員無法明確設(shè)計階段建筑廢棄物成因[3]。國外已有研究表明，設(shè)計階段直接影響建筑垃圾的產(chǎn)生，如Innes[10]認(rèn)為約1/3的建筑垃圾可能因設(shè)計階段未考慮垃圾減量化而產(chǎn)生的。

關(guān)于設(shè)計階段建筑垃圾成因，Osmani等[11]對英國設(shè)計單位開展了問卷調(diào)查，設(shè)置了可能造成建筑垃圾的原因。調(diào)查結(jié)果顯示，問卷設(shè)置的因素均對建筑垃圾的產(chǎn)生具有明顯影響，按重要性程度排序依次為因甲方要求導(dǎo)致設(shè)計改動、設(shè)計變更、設(shè)計細(xì)節(jié)錯誤、不明確規(guī)格、圖紙信息缺失、圖紙修改與整理。蒿奕穎等[2]對我國設(shè)計單位開展了類似問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示，Osmani等[11]設(shè)置的因素均得到設(shè)計師的認(rèn)可，但各因素重要性程度排序略有不同。Osmani[12]對建筑師與承包商進(jìn)行了訪談，將設(shè)計階段分為概念和擴初設(shè)計階段、施工圖設(shè)計階段，并將各階段建筑垃圾成因分為以下方面：①設(shè)計時間不足；②缺少對建筑師有關(guān)垃圾減量化的約定與指導(dǎo)，且建筑師對垃圾減量化的認(rèn)識不足；③各相關(guān)方缺少協(xié)調(diào)與溝通；④材料規(guī)格不連貫、詳細(xì)說明不一致、較少使用預(yù)制方式等。訪談過程中，建筑師與承包商均高度認(rèn)可Osmani提出的建筑垃圾成因。

設(shè)計階段圖紙不準(zhǔn)確、信息不完整、未考慮可施工性及各專業(yè)缺乏協(xié)調(diào)溝通均可能造成施工階段因設(shè)計問題而產(chǎn)生建筑垃圾，因此，設(shè)計階段同樣作為建筑垃圾減量化重要環(huán)節(jié)，對施工階段建筑垃圾的產(chǎn)生具有前置控制作用。

1.3 施工階段

施工階段是建筑垃圾產(chǎn)生過程，該階段建筑垃圾減量化得到了較多關(guān)注，取得了較多研究成果。施工階段建筑垃圾成因較多，主要包括以下方面。

1)基坑開挖、地下掘進(jìn)、樁基施工、泥漿護(hù)壁等作業(yè)過程產(chǎn)生了大量渣土和泥漿，這是建筑垃圾的重要組成部分。如果渣土和泥漿不能得到利用，將視為廢棄物處理，造成環(huán)境與安全隱患。

2)承建商對招標(biāo)文件理解不到位，采購的產(chǎn)品不符合要求，導(dǎo)致大量材料浪費；對建筑材料缺乏精細(xì)化分析，導(dǎo)致材料超訂或少訂；施工現(xiàn)場儲存條件不達(dá)標(biāo)，使材料損壞或變質(zhì)，無法繼續(xù)使用；受工期影響，將施工剩余材料直接作為垃圾處理。

3)由于設(shè)計錯誤、無法施工、無法達(dá)到預(yù)期功能等或施工后期業(yè)主要求增加功能、提高標(biāo)準(zhǔn)等，均可能造成設(shè)計變更，進(jìn)而拆除建(構(gòu))筑物，產(chǎn)生大量建筑垃圾。此外，施工質(zhì)量不合格、主體結(jié)構(gòu)與裝飾裝修施工發(fā)生沖突等也會造成建(構(gòu))筑物拆除，這也是產(chǎn)生建筑垃圾的原因。

4)施工過程中機電深化設(shè)計不到位、主體結(jié)構(gòu)與裝飾裝修工程一體化協(xié)同不符合要求、基礎(chǔ)與主體結(jié)構(gòu)未預(yù)留管線口或未設(shè)置預(yù)埋件均可能造成機電工程、裝飾裝修工程施工過程中鉆孔打洞，產(chǎn)生建筑垃圾。當(dāng)施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)時，需進(jìn)行剔鑿拆除等，也會產(chǎn)生建筑垃圾。

5)當(dāng)材料尺寸不合適時，需進(jìn)行現(xiàn)場切割與加工，包括現(xiàn)場拼模，加工鋼筋、風(fēng)管、木部件，砌筑墻體，墻地面飾面，切割保溫防水卷材、機電管線等，從而產(chǎn)生建筑垃圾。目前，多數(shù)工程項目缺少預(yù)計量、預(yù)拼裝及工廠化加工流程，使材料利用率降低，從而產(chǎn)生建筑垃圾。

6)周轉(zhuǎn)材料與設(shè)施損耗均會產(chǎn)生建筑垃圾，模板與臨時設(shè)施損耗較嚴(yán)重。對于模板工程，特別是木模板，一般周轉(zhuǎn)使用5次左右便無法繼續(xù)使用，作為垃圾進(jìn)行處理。臨時設(shè)施包括工程辦公與居住用房、臨時防護(hù)與隔擋、臨時道路與圍墻等，工程結(jié)束后大量臨時設(shè)施報廢，作為垃圾運出施工現(xiàn)場。

7)可變形或流動性材料在施工過程中常發(fā)生損耗，如砂漿砌筑、混凝土澆筑及涂料涂刷等，易發(fā)生材料遺漏散落，無法再次使用，從而形成建筑垃圾。如果作業(yè)人員材料節(jié)約意識不強，造成的損耗將更大。另外，施工現(xiàn)場材料搬運發(fā)生的損壞、散落等也是建筑垃圾成因。

8)建筑材料與設(shè)備生產(chǎn)商為使產(chǎn)品在運輸過程中不被損壞，會對產(chǎn)品進(jìn)行包裝，多采用紙張、木材和金屬類包裝材料，施工現(xiàn)場拆除的包裝材料常作為垃圾進(jìn)行處理。

對建筑垃圾形式與成因進(jìn)行歸納總結(jié)，造成建筑垃圾的原因主要為管理不精細(xì)、技術(shù)不得當(dāng)、意識不到位。為減少施工階段建筑垃圾的產(chǎn)生，應(yīng)針對不同成因相應(yīng)地采取管理、技術(shù)與培訓(xùn)等措施。

2 減量化措施

2.1 立項策劃階段

1)工程立項策劃需在社會、經(jīng)濟、環(huán)境、資源等方面體現(xiàn)科學(xué)性，應(yīng)借助全過程工程咨詢或?qū)I(yè)咨詢進(jìn)行科學(xué)決策，特別是使建筑使用壽命達(dá)到預(yù)期要求，避免過早地拆除。

2)投資者應(yīng)在立項策劃階段便重視建筑垃圾減量化，落實《指導(dǎo)意見》中提出的策劃階段建筑垃圾減量化措施，將建筑垃圾減量化目標(biāo)與措施體現(xiàn)在招標(biāo)文件和有關(guān)合同文本中，可對設(shè)計與施工階段建筑垃圾減量化的實現(xiàn)進(jìn)行有效監(jiān)督與檢查，落實建設(shè)單位建筑垃圾減量化首要責(zé)任。

3)建筑垃圾減量化措施需得到投資者的支持與認(rèn)同，如建筑垃圾再利用，特別是將建筑垃圾應(yīng)用于新建建筑中。工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場裝配等建造方式也應(yīng)在立項策劃階段確定。

總之，立項策劃階段是建筑垃圾減量化的引領(lǐng)階段，具有重要的作用與意義。

2.2 設(shè)計階段

設(shè)計階段建筑垃圾減量化措施應(yīng)從成因著手，有針對性地提出可實施的政策、管理與技術(shù)措施等?！吨笇?dǎo)意見》中提出的設(shè)計階段建筑垃圾減量化措施涉及內(nèi)容較廣，應(yīng)在實際工作中細(xì)化落實。英國WRAP(waste and resources action programme)編寫了建筑垃圾減量化設(shè)計指南，提出的減量化設(shè)計原則包括再利用與回收利用設(shè)計、異地施工設(shè)計、材料選擇優(yōu)化設(shè)計、減少垃圾采購設(shè)計、可拆解和靈活性設(shè)計，針對每個原則列出了具體措施，并通過工程實例加以說明。同時，為方便實際操作，還研發(fā)了建筑垃圾減量化設(shè)計工具，編寫了操作手冊，幫助設(shè)計人員做好垃圾減量化工作。

結(jié)合已有研究成果和實際工程經(jīng)驗，提出以下減量化措施。

1)再利用與回收利用設(shè)計 將拆除的建筑材料用于新建建筑設(shè)計中，提高材料使用年限，減少建筑廢棄物的產(chǎn)生。如設(shè)計小區(qū)景觀時，可利用拆除的優(yōu)質(zhì)木材加工木地板等。應(yīng)對再利用材料質(zhì)量等進(jìn)行規(guī)定，在有需要的情況下，可通過測試獲得認(rèn)證。新建建筑采用舊材料進(jìn)行設(shè)計時，須征得投資者的同意。因此，再利用設(shè)計應(yīng)在工程立項策劃階段開展，包括拆除現(xiàn)場調(diào)研、可行性研究、實施方案編制等，在設(shè)計各階段逐步落實。

2)裝配化設(shè)計 應(yīng)采用裝配化設(shè)計，以減少建筑垃圾的產(chǎn)生，并在工程立項策劃階段落實。

3)材料優(yōu)化設(shè)計 核心為注重材料資源高效利用，在不違背設(shè)計理念與質(zhì)量要求的前提下，設(shè)計時使用更少的材料類型與用量，包括簡約設(shè)計風(fēng)格、選擇標(biāo)準(zhǔn)化材料與組件、協(xié)調(diào)尺寸及平衡填挖或盡量減少開挖。如采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，簡化平面圖和建筑形式，嚴(yán)格規(guī)劃機電設(shè)備和路線布局，共用立管，采用BIM技術(shù)建模，避免機電與結(jié)構(gòu)沖突，采用標(biāo)準(zhǔn)化尺寸的內(nèi)外部飾面、燈具、門窗等，優(yōu)化地下車庫等。材料優(yōu)化設(shè)計應(yīng)在擴初設(shè)計階段完成。

4)減少垃圾采購設(shè)計 考慮采購過程中的垃圾減量化措施及施工順序的影響，在早期設(shè)計階段，應(yīng)與材料供應(yīng)商討論減少建筑垃圾的方法，如簡化材料類型和規(guī)格、減少材料包裝、垃圾回收循環(huán)利用等。同時，應(yīng)在早期設(shè)計階段與承包商共同商討與采購路線有關(guān)的建筑垃圾減量化措施，如實行綠色采購計劃、編制場地材料儲存與物流計劃等。

5)可拆解與靈活性設(shè)計 基于維修與拆除過程中可能產(chǎn)生的建筑垃圾，在最大程度上有效再利用與回收利用拆除材料?？刹鸾馀c靈活性設(shè)計需采用一系列構(gòu)造替代方法，使建筑材料、構(gòu)件、單元間易于拆解，可采用有助于拆解的結(jié)構(gòu)元件和機械固定裝置，避免使用黏合劑等。可拆解與靈活性設(shè)計本質(zhì)上為廣泛的再利用與回收利用設(shè)計結(jié)果，重點考慮資源再利用潛力，產(chǎn)生的垃圾減量化效果需在工程施工完成后較長時間得以實現(xiàn)。在工程立項策劃階段，雖不能確定可拆解與靈活性設(shè)計具體措施，但須與投資者達(dá)成共識，將其作為整體策略的一部分。

2.3 施工階段

施工階段是建筑垃圾產(chǎn)生的主要階段，因此施工現(xiàn)場是做好建筑垃圾減量化工作的重中之重。《指導(dǎo)手冊》從施工過程建筑垃圾源頭減排、收集與存放、就地處置與排放控制做出了全面要求，提出了可行措施，并對建筑垃圾減量化專項方案編制內(nèi)容做出了具體規(guī)定。對于源頭減量化措施，《指導(dǎo)手冊》針對施工全過程通用措施和適用于地基與基礎(chǔ)工程、主體結(jié)構(gòu)工程、機電安裝工程、裝飾裝修工程等分項工程措施，全面闡述了施工階段建筑垃圾減量化管理和技術(shù)內(nèi)容，具有可操作性，需做好以下工作：①總承包單位需認(rèn)真編制施工現(xiàn)場建筑垃圾減量化專項方案，責(zé)任落實到人；②做好設(shè)計深化和施工組織優(yōu)化，在施工全過程中做到精細(xì)化管理；③加強施工質(zhì)量管控，避免因質(zhì)量問題造成返工或返修，從而減少建筑垃圾的產(chǎn)生；④注重施工現(xiàn)場建筑垃圾資源化利用，提高臨時設(shè)施周轉(zhuǎn)率和材料再生利用率，注重永臨結(jié)合，在最大限度上利用建筑垃圾。

3 結(jié)語

基于綠色建造的建筑垃圾減量化即為基于建筑產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的建筑垃圾減量化，貫穿工程立項策劃、設(shè)計和施工階段。我國對施工階段建筑垃圾減量化重要性的認(rèn)識較充分，已取得一定成效，《指導(dǎo)手冊》更是將這種認(rèn)識落實到具體要求與措施，具有重要的作用與意義。目前，我國雖對立項策劃、設(shè)計階段建筑垃圾減量化形成了一定認(rèn)識，但仍需對該階段建筑垃圾減量化流程、要求、措施、方法等進(jìn)行深入研究，提出類似《指導(dǎo)手冊》的導(dǎo)向性文件，并進(jìn)一步發(fā)展為標(biāo)準(zhǔn)類文本。