好文推荐 | 基于绿色建造的建筑垃圾成因分析与减量化措施研究
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作者：刘星，肖绪文，于震平，黄宁
作者单位：中国建筑股份有限公司，清华大学土木水利学院，中建工程产业技术研究院有限公司，同济大学土木工程学院，中国建筑业协会绿色建造与智能建筑分会
中国工程院重大咨询项目: 中国城市建设可持续发展战略研究
( 2017-DZ-04-04-01)
全文刊登于《施工技术》2021年第3期
摘要
Abstract
建筑垃圾减量化是推进绿色建造的重要工作，需针对包括工程立项策划、设计和施工阶段在内的建筑产品 生产全过程采取有针对性的减量化措施，为此，对各阶段建筑垃圾主要成因与减量化措施进行介绍。目前，对施工 阶段建筑垃圾减量化的研究较深入，已形成具体指导手册。但对工程立项策划、设计阶段建筑垃圾减量化的研究较少，应引起重视。
引言
绿色建造是在工程建造过程中贯彻以人为本和可持续发展思想，通过科学管理和技术进步，最大限度地节约资源和保护环境，以满足绿色施工要求，生产绿色建筑产品的工程活动。建筑垃圾减 量化是绿色建造中节约资源和保护环境的重要内容，基于绿色建造的建筑垃圾减量化，贯穿绿色建造全过程，包括工程立项策划、设计和施工阶段。通过提出建筑垃圾减量化方法与措施，达到从源头和施工现场减少建筑垃圾的目的。2020年5月8日，住房和城乡建设部发布了《关于推进建筑垃圾 减量化的指导意见》( 以下简称《指导意见》) 和《施工现场建筑垃圾减量化指导手册( 试行) 》( 以下简称《指导手册》) ，从建筑产品生产全过程出发，从源头上预防和减少工程建设过程中建筑垃圾的产生与排放。
我国对建筑垃圾减量化的研究主要集中在建造阶段下游，包括施工阶段建筑垃圾减量化资源化方法、建筑垃圾预测与定量统计、施工技术与设备研发、建筑垃圾再利用及激励政策等，但对工程立项策划与设计阶段建筑垃圾减量化的研究较少。蒿奕颖等基于设计阶段，对建筑垃圾成因等问题进行了较全面的调查，并与英国类似调查结果进行了对比。王家远等针对深圳市建筑设计人员，开展了设计阶段建筑废弃物减量化影响因素调查，识别出了35个主要影响因素。迂晓轩等和曾光等基于建筑产品生产全过程，提出城市规划、设计阶段建筑垃圾减量化措施，包括优化城市空间规划和材料、应用BIM技术及借鉴成功设计经验等。总体而言，建造前期的建筑垃圾减量化未形成系统性的方法与措施，且未在实际工程中得到应用。国外对工程立项策划、设计阶段建筑垃圾减量化的研究较多，薛琪等进行了较全面的文献调研。我国在建筑垃圾减量化研究与实践中，更注重施工阶段，应加强立项策划与设计阶段减量化措施及技术研究。
通过归纳总结建筑产品生产全过程建筑垃圾成因与减量化措施，为推进我国绿色建造建筑垃圾减量化提供参考。
Part 01
建筑垃圾成因分析
1. 1 立项策划阶段
工程立项策划阶段是建造前期阶段，从原则上决定了工程总体定位、目标和技术策略等，是建造过程中十分重要的环节，该阶段建筑垃圾成因如下。
1)工程立项策划首先需对环境进行调查分析，包括政策环境、法律环境、市场环境、宏观经济环境、社会环境、文化环境、项目建设环境、周边建筑环境和其他相关问题，如人口、文化素质、教育、宗教、风俗、禁忌等。如果对环境的调查不全面，可能导致工程项目与环境不相容，造成设计变更，进而浪费资源，产生建筑垃圾。如某商业建筑过高，使当地著名文化建筑无法凸显，因此须拆除超出部分的楼层，产生了大量建筑垃圾。目前，我国大拆大 建现象时有发生。
2)须明确工程项目定位与目标，其中项目定位包括确定项目建造内容、规模、组成等，为基本蓝图；项目目标包括功能、技术、经济、社会及生态目标。确定项目定位与目标时，需明确项目需求，包括项目总体需求、用户使用需求、功能与非功能性需求、前瞻性需求等。如果项目定位与目标不准确，不符合需求，可能造成工程项目过早拆改，带来大量建筑垃圾。“十二五”期间，我国因过早拆除房屋浪费了数千亿元，其中大部分为质量因素之外的拆除。统计数据表明，20世纪90年代初期，欧洲国家施工约产生1/3的建筑垃圾，而拆除约产生2/3的建筑垃圾。有关专家估计，我国建筑拆除约产生2/3的建筑垃圾。
3)目前我国投资者对立项策划阶段工作与建筑垃圾成因的关系认识不足，具体体现在未采取建筑垃圾减量化措施。
1. 2 设计阶段
目前，我国对设计阶段建筑垃圾减量化无具体要求，设计人员无法明确设计阶段建筑废弃物成因。国外已有研究表明，设计阶段直接影响建筑垃圾的产生，如Innes认为约1/3的建筑垃圾可能因设计阶段未考虑垃圾减量化而产生的。
关于设计阶段建筑垃圾成因，Osmani等对英国设计单位开展了问卷调查，设置了可能造成建筑垃圾的原因。调查结果显示，问卷设置的因素均对建筑垃圾的产生具有明显影响，按重要性程度排序依次为因甲方要求导致设计改动、设计变更、设计细节错误、不明确规格、图纸信息缺失、图纸修改与整理。蒿奕颖等对我国设计单位开展了类似问卷调查，调查结果显示，Osmani等设置的因素均得到设计师的认可，但各因素重要性程度排序略有不同。Osmani对建筑师与承包商进行了访谈，将设计阶段分为概念和扩初设计阶段、施工图设计阶段，并将各阶段建筑垃圾成因分为以下方面: ①设计时间不足; ②缺少对建筑师有关垃圾减量化的约定与指导，且建筑师对垃圾减量化的认识不足; ③各相关方缺少协调与沟通; ④材料规格不连贯、详细说明不一致、较少使用预制方式等。访谈过程中，建筑师与承包商均高度认可Osmani提出的建筑垃圾成因。
设计阶段图纸不准确、信息不完整、未考虑可施工性及各专业缺乏协调沟通均可能造成施工阶 段因设计问题而产生建筑垃圾，因此，设计阶段同样作为建筑垃圾减量化重要环节，对施工阶段建筑垃圾的产生具有前置控制作用。
1. 3 施工阶段
施工阶段是建筑垃圾产生过程，该阶段建筑垃圾减量化得到了较多关注，取得了较多研究成果。施工阶段建筑垃圾成因较多，主要包括以下方面。
1)基坑开挖、地下掘进、桩基施工、泥浆护壁等作业过程产生了大量渣土和泥浆，这是建筑垃圾的重要组成部分。如果渣土和泥浆不能得到利用，将视为废弃物处理，造成环境与安全隐患。
2)承建商对招标文件理解不到位，采购的产品不符合要求，导致大量材料浪费; 对建筑材料缺乏精细化分析，导致材料超订或少订; 施工现场储存条件不达标，使材料损坏或变质，无法继续使用; 受工期影响，将施工剩余材料直接作为垃圾处理。
3)由于设计错误、无法施工、无法达到预期功能等或施工后期业主要求增加功能、提高标准等，均可能造成设计变更，进而拆除建(构) 筑物，产生大量建筑垃圾。此外，施工质量不合格、主体结构与装饰装修施工发生冲突等也会造成建( 构) 筑物拆除，这也是产生建筑垃圾的原因。
4)施工过程中机电深化设计不到位、主体结构与装饰装修工程一体化协同不符合要求、基础与主体结构未预留管线口或未设置预埋件均可能造成机电工程、装饰装修工程施工过程中钻孔打洞，产生建筑垃圾。当施工质量不达标时，需进行剔凿拆除等，也会产生建筑垃圾。
5)当材料尺寸不合适时，需进行现场切割与加工，包括现场拼模，加工钢筋、风管、木部件，砌筑墙体，墙地面饰面，切割保温防水卷材、机电管线等，从而产生建筑垃圾。目前，多数工程项目缺少预计量、预拼装及工厂化加工流程，使材料利用率降低，从而产生建筑垃圾。
6)周转材料与设施损耗均会产生建筑垃圾，模板与临时设施损耗较严重。对于模板工程，特别是木模板，一般周转使用5次左右便无法继续使用，作为垃圾进行处理。临时设施包括工程办公与居住用房、临时防护与隔挡、临时道路与围墙等，工程结束后大量临时设施报废，作为垃圾运出施工现场。
7)可变形或流动性材料在施工过程中常发生损耗，如砂浆砌筑、混凝土浇筑及涂料涂刷等，易发生材料遗漏散落，无法再次使用，从而形成建筑垃圾。如果作业人员材料节约意识不强，造成的损耗将更大。另外，施工现场材料搬运发生的损坏、散落等也是建筑垃圾成因。
8)建筑材料与设备生产商为使产品在运输过程中不被损坏，会对产品进行包装，多采用纸张、木材和金属类包装材料，施工现场拆除的包装材料常作为垃圾进行处理。
对建筑垃圾形式与成因进行归纳总结，造成建筑垃圾的原因主要为管理不精细、技术不得当、意识不到位。为减少施工阶段建筑垃圾的产生，应针对不同成因相应地采取管理、技术与培训等措施。
Part 02
减量化措施
2. 1 立项策划阶段
1)工程立项策划需在社会、经济、环境、资源等方面体现科学性，应借助全过程工程咨询或专业咨询进行科学决策，特别是使建筑使用寿命达到预期要求，避免过早地拆除。
2)投资者应在立项策划阶段便重视建筑垃圾减量化，落实《指导意见》中提出的策划阶段建筑垃圾减量化措施，将建筑垃圾减量化目标与措施体现在招标文件和有关合同文本中，可对设计与施工阶段建筑垃圾减量化的实现进行有效监督与检查，落实建设单位建筑垃圾减量化首要责任。
3)建筑垃圾减量化措施需得到投资者的支持与认同，如建筑垃圾再利用，特别是将建筑垃圾应用于新建建筑中。工厂化生产、现场装配等建造方式也应在立项策划阶段确定。
总之，立项策划阶段是建筑垃圾减量化的引领阶段，具有重要的作用与意义。
2. 2 设计阶段
设计阶段建筑垃圾减量化措施应从成因着手，有针对性地提出可实施的政策、管理与技术措施等。《指导意见》中提出的设计阶段建筑垃圾减量化措施涉及内容较广，应在实际工作中细化落实。英国WRAP ( waste and resources action programme) 编写了建筑垃圾减量化设计指南，提出的减量化设计原则包括再利用与回收利用设计、异地施工设计、材料选择优化设计、减少垃圾采购设计、可拆解和灵活性设计，针对每个原则列出了具体措施，并通过工程实例加以说明。同时，为方便实际操作，还研发了建筑垃圾减量化设计工具，编写了操作手册，帮助设计人员做好垃圾减量化工作。
结合已有研究成果和实际工程经验，提出以下减量化措施。
1)再利用与回收利用设计 将拆除的建筑材料用于新建建筑设计中，提高材料使用年限，减少建筑废弃物的产生。如设计小区景观时，可利用拆除的优质木材加工木地板等。应对再利用材料质量等进行规定，在有需要的情况下，可通过测试获得认证。新建建筑采用旧材料进行设计时，须征得投资者的同意。因此，再利用设计应在工程立项策划阶段开展，包括拆除现场调研、可行性研究、实施方案编制等，在设计各阶段逐步落实。
2)装配化设计 应采用装配化设计，以减少建筑垃圾的产生，并在工程立项策划阶段落实。
3)材料优化设计 核心为注重材料资源高效利用，在不违背设计理念与质量要求的前提下，设计时使用更少的材料类型与用量，包括简约设计风格、选择标准化材料与组件、协调尺寸及平衡填挖或尽量减少开挖。如采用预应力混凝土结构，简化平面图和建筑形式，严格规划机电设备和路线布局，共用立管，采用BIM技术建模，避免机电与结构冲突，采用标准化尺寸的内外部饰面、灯具、门窗等，优化地下车库等。材料优化设计应在扩初设计阶段完成。
4)减少垃圾采购设计 考虑采购过程中的垃圾减量化措施及施工顺序的影响，在早期设计阶段，应与材料供应商讨论减少建筑垃圾的方法，如 简化材料类型和规格、减少材料包装、垃圾回收循环利用等。同时，应在早期设计阶段与承包商共同商讨与采购路线有关的建筑垃圾减量化措施，如实行绿色采购计划、编制场地材料储存与物流计划等。
5)可拆解与灵活性设计 基于维修与拆除过程中可能产生的建筑垃圾，在最大程度上有效再利 用与回收利用拆除材料。可拆解与灵活性设计需采用一系列构造替代方法，使建筑材料、构件、单元间易于拆解，可采用有助于拆解的结构元件和机械固定装置，避免使用黏合剂等。可拆解与灵活性设计本质上为广泛的再利用与回收利用设计结果，重点考虑资源再利用潜力，产生的垃圾减量化效果需在工程施工完成后较长时间得以实现。在工程立项策划阶段，虽不能确定可拆解与灵活性设计具体措施，但须与投资者达成共识，将其作为整体策略的一部分。
2. 3 施工阶段
施工阶段是建筑垃圾产生的主要阶段，因此施工现场是做好建筑垃圾减量化工作的重中之重。《指导手册》从施工过程建筑垃圾源头减排、收集与存放、就地处置与排放控制做出了全面要求，提出了可行措施，并对建筑垃圾减量化专项方案编制内容做出了具体规定。对于源头减量化措施，《指导手册》针对施工全过程通用措施和适用于地基与基础工程、主体结构工程、机电安装工程、装饰装修工程等分项工程措施，全面阐述了施工阶段建筑垃圾减量化管理和技术内容，具有可操作性，需做好以下工作: ①总承包单位需认真编制施工现场建筑垃圾减量化专项方案，责任落实到人; ②做好设计深化和施工组织优化，在施工全过程中做到精细化管理; ③加强施工质量管控，避免因质量问题造成返工或返修，从而减少建筑垃圾的产生; ④注重施工现场建筑垃圾资源化利用，提高临时设施周转率和材料再生利用率，注重永临结合，在最大限度上利用建筑垃圾。
Part 03
结语
基于绿色建造的建筑垃圾减量化即为基于建筑产品生产全过程的建筑垃圾减量化，贯穿工程立项策划、设计和施工阶段。我国对施工阶段建筑垃圾减量化重要性的认识较充分，已取得一定成效，《指导手册》更是将这种认识落实到具体要求与措施，具有重要的作用与意义。目前，我国虽对立项策划、设计阶段建筑垃圾减量化形成了一定认识，但仍需对该阶段建筑垃圾减量化流程、要求、措施、方法等进行深入研究，提出类似《指导手册》的导向性文件，并进一步发展为标准类文本。
Part 04
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刘星,肖绪文,于震平,黄宁.基于绿色建造的建筑垃圾成因分析与减量化措施研究[J].施工技术,2021,50(3):1-4.