基于綠色施工的創(chuàng)新技術研究
——以蚌埠三館工程為例

中國建筑第五工程局有限公司安徽分公司 合肥 230051

1 工程概況

蚌埠三館工程是蚌埠市的十大重點工程之首，位于安徽省蚌埠市市政府對面，由博物館單體和規(guī)劃檔案館單體組成，總建筑面積6.83萬 m2。其中博物館單體建筑面積3.39萬 m2，建筑高度34.4 m，地下1 層、地上5 層，規(guī)劃檔案館單體建筑面積3.44萬 m2，建筑高度38 m，局部地下1 層、地上6 層，結(jié)構(gòu)形式均為框架結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)，建成后將成為蚌埠市市民廣場的重要組成部分。

2 土建工程綠色技術的創(chuàng)新研究

2.1 鋼結(jié)構(gòu)深化設計技術

本工程鋼結(jié)構(gòu)主要包括型鋼柱、型鋼梁、鋼坡道、鋼桁架和鋼屋蓋等。深化設計就是在鋼結(jié)構(gòu)工程原設計圖的基礎上，結(jié)合工程實際情況、鋼結(jié)構(gòu)加工、運輸及安裝等施工工藝和其他專業(yè)的配合要求進行的二次設計。鋼結(jié)構(gòu)深化設計為本工程建設節(jié)省了大量鋼材[1]。深化設計技術措施有：

1）優(yōu)化構(gòu)件平、立面布置圖，其中包括各構(gòu)件安裝位置和方向、定位軸線和標高、構(gòu)件連接形式、構(gòu)件分段位置、構(gòu)件安裝單元的劃分等。

2）明確連接節(jié)點尺寸，加勁肋、橫隔板、綴板和填板的布置，構(gòu)造、構(gòu)件組件尺寸、零件下料尺寸、裝配間隙及成品總長度。

3）明確焊接連接的焊縫種類、坡口形式、焊縫質(zhì)量等級。

4）明確螺栓連接的螺孔直徑、數(shù)量、排列形式，螺栓的等級、長度、初擰與終擰參數(shù)。

5）明確人孔、手孔、混凝土澆筑孔、吊耳、臨時固定件的設計和布置。

6）明確鋼材表面預處理等級、防腐涂料種類和品牌、涂裝厚度和遍數(shù)、涂裝部位等。

7）明確銷軸、鉚釘?shù)闹睆郊凹庸らL度、精度和數(shù)量級安裝定位等。

8）著重考慮鋼結(jié)構(gòu)與土建交叉部位的節(jié)點設計，以便于鋼結(jié)構(gòu)和土建結(jié)構(gòu)的施工順利進行。

2.2 基坑施工封閉降水技術

本工程采用自然放坡+噴錨的形式進行基坑支護，在基坑側(cè)壁網(wǎng)噴厚100 mm的C20混凝土，同時在基坑四周設置輕型井點降水[2]。技術措施為：

1）在正式開工前，由電工及時辦理用電手續(xù)，保證在抽水期間不停電。因抽水須連續(xù)進行，特別是開始抽水階段，時停時抽，會導致井點管的濾網(wǎng)阻塞。同時由于中途長時間停止抽水，造成地下水位上升，會引起土方邊坡塌方等事故。

2）輕型井點降水應經(jīng)常進行檢查，其出水規(guī)律應“先大后小，先渾后清”。若有異常，應及時進行檢查。

3）在抽水過程中，應經(jīng)常檢查和調(diào)節(jié)離心泵的出水閥門以控制流水量，當?shù)叵滤唤档剿蟮乃缓螅獪p少出水閥門的出水量，盡量使抽吸與排水保持均勻。

4）真空度是輕型井點降水順利進行的主要技術指數(shù)，現(xiàn)場設專人經(jīng)常觀測。若抽水過程中發(fā)現(xiàn)真空度不足，應立即檢查整個抽水系統(tǒng)有無漏氣環(huán)節(jié)，并應及時排除。

5）在抽水過程中，特別是開始抽水時，應檢查有無井點管淤塞的死井，可通過管內(nèi)水流聲、管子表面是否潮濕等方法進行檢查。如死井數(shù)量超過10%，應及時采取措施，采用高壓水反復沖洗處理。

6）井點位置應距坑邊2～2.5 m，以防井點設置影響坑邊土坡的穩(wěn)定性。水泵抽出的水應按施工方案設置的明溝排出，離基坑越遠越好，以防滲下回流，影響降水效果。

2.3 施工過程水回收利用技術

本工程采用輕型井點降水，將輕型井點降水抽出的水用于基礎施工階段磚胎模砌筑以及主體施工階段模板濕潤、混凝土養(yǎng)護，并且在基礎回填時留置一側(cè)輕型井點降水管不拆除，用于后續(xù)施工用水。

在施工現(xiàn)場制作蓄水箱，將基坑降水集中存放于水箱，通過水箱的管道將水引入到生活區(qū)、加工場、施工區(qū)，用于生活用水的洗衣、洗漱、沖刷廁所及現(xiàn)場結(jié)構(gòu)養(yǎng)護、灑水控制揚塵等。

2.4 高強鋼筋應用技術

根據(jù)設計優(yōu)化，本工程大部分框架梁、柱均采用了HRB400E鋼筋。使用HRB400E鋼筋不僅大大節(jié)省了鋼筋用量，且在強度提高的同時，保持延性不降低，延伸率可達16%～31%；鋼筋實測抗拉強度與實測屈服強度之比不小于1.25。經(jīng)測算，用HRB400E鋼筋的工程，同比其他類型鋼筋每平方米可節(jié)約材料13.7 kg。

2.5 粗直徑鋼筋直螺紋機械連接技術

對橫向φ18 mm～φ32 mm鋼筋、φ≥20 mm的豎向鋼筋均采用直螺紋套筒連接，與鋼筋搭接單面焊鋼材耗用對比，節(jié)約鋼材達40%。

2.6 新型鋼筋塑料墊塊技術

本工程積極應用成品塑料保護層墊塊，進一步減少了鋼筋的偏位，保證了鋼筋與混凝土的握裹力，本工程在豎向柱墻與樓板構(gòu)件中應用成品塑料保護層墊塊，成品塑料保護層墊塊的應用進一步提高了結(jié)構(gòu)件內(nèi)鋼筋的耐久性與受力合理性。

2.7 膨脹帶及梁柱節(jié)點不同強度等級混凝土交接處使用快易收口網(wǎng)技術

本工程設計墻柱與梁板的混凝土設計強度等級大部分存在不同，為滿足施工進度要求，梁板與墻柱混凝土一次性澆筑，在梁內(nèi)距柱邊500 mm處安放快易收口網(wǎng)。另外，地下室和各樓層混凝土膨脹帶內(nèi)混凝土與兩側(cè)混凝土同時澆筑，也采用快易收口網(wǎng)隔開。

2.8 新型建筑防水應用技術

1）本工程所有地下室防水、屋頂防水、衛(wèi)生間防水均采用剛性防水。

2）本工程所有地下室防水、屋頂防水、衛(wèi)生間防水均采用新型建筑防水涂料（JS聚合物水泥基防水涂料）。

3）規(guī)劃檔案館單體斜屋面、5 層屋頂花園及博物館大屋面和小屋頂防水均采用合成高分子防水卷材。

4）本工程外裝飾幕墻工程采用硅酮建筑密封膏，該密封材料有良好的黏接性、耐老化和對高、低溫度的適應性，能長期經(jīng)受被黏接構(gòu)件的收縮與振動而不破壞。

3 安裝工程應用技術創(chuàng)新

3.1 薄壁金屬管道新型連接方式

在給水管道中，以薄壁不銹鋼管道和薄壁銅管取代鍍鋅鋼管和塑料管道。因這種機械密封式連接無套絲作業(yè)、無焊接施工、無黏接作業(yè)，且污染少、連接快速簡便，故發(fā)展前景較好[3]。

3.2 預分支電纜施工技術

分支電纜是近年來的一項新技術產(chǎn)品，我們將主干電纜、分支線電纜、分支連接體3 部分進行特殊設計與制造，產(chǎn)品運輸?shù)浆F(xiàn)場，經(jīng)檢查合格后可直接安裝就位，極大地縮短了施工周期、減少了材料費用和施工費用，更好地保證了配電的可靠性。根據(jù)我們的實踐經(jīng)驗，為避免因樓層功能改變引起容量的變動，導致配電容量不足，宜將預分支電纜的干線和支線截面均放大一級，特殊情況還應預留分支線以供備用[4]。

3.3 管線布置綜合平衡技術

管線綜合工程是為配合安裝工程各專業(yè)總體需求所進行的必要附屬工程，包括給水、消防管、雨污水管、空調(diào)風管、空調(diào)水管以及電力、電信管溝等，本工程綜合考慮各種管線的關系，同時協(xié)調(diào)土建大梁、柱等混凝土結(jié)構(gòu)與管線的關系。針對管線安裝過程中出現(xiàn)的消防、水電、空調(diào)等專業(yè)的穿叉作業(yè)，及各專業(yè)管道的“打架”現(xiàn)象，本著如下原則解決：有壓管讓無壓管；水管讓風管；電氣管讓風管；小管讓大管；分支管讓主管[5]。

有時水、電管線與消防、空調(diào)管道不同時施工，各管道如有位置標高上的矛盾處不得進行破壞，應以協(xié)商為主，與甲方和設計共同在現(xiàn)場提出合理方案。盡量做到管線安裝施工的程序及施工計劃與土建專業(yè)同步一致，既不相互影響施工，又可以同步進展以保證工期。

3.4 弱電綜合布線系統(tǒng)及統(tǒng)一調(diào)試

本工程采用建筑綜合布線系統(tǒng)，其具有如下優(yōu)勢：綜合各個系統(tǒng)統(tǒng)一布線，提高全系統(tǒng)的性能價格比，具有開放性和充分的靈活性，不論各個子系統(tǒng)設備如何改變，位置如何移動，布線系統(tǒng)不須改變。設計思路簡潔、施工簡單、施工費用降低。

4 建筑節(jié)能和環(huán)保應用技術

4.1 預拌砂漿技術

本工程砌體工程采用蒸壓加氣混凝土砌塊，采用預拌砂漿進行砌筑，同時本工程內(nèi)外墻抹灰全部采用預拌砂漿，預拌砂漿總量約2 562 m2。

4.2 屋面擠塑泡沫保溫隔熱板技術

本工程屋面使用聚苯乙烯擠塑保溫板。該材料密度大，抗壓強度高，在需要壓力的地方可滿足抗壓需求；呈蜂窩狀閉孔式結(jié)構(gòu)，導熱系數(shù)低，吸水率低；采用正置式屋面防水施工，防止找平層施工時水分滲入保溫層；材質(zhì)輕，可以減輕屋頂結(jié)構(gòu)的承載，并易于安裝；導熱系數(shù)低、自重輕、保溫隔熱卓越恒久、環(huán)保節(jié)能；具有優(yōu)異的抗壓強度和耐候性能；無毒、無味、防震、吸聲、使用壽命長且易于施工。

4.3 新型墻體材料應用技術

新型墻體材料是指近幾年生產(chǎn)的代替黏土產(chǎn)品的各種承重和非承重墻體砌塊，主要有蒸壓加氣混凝土砌塊、輕集料混凝土小型空心砌塊、混凝土聚苯砌塊和填充保溫材料的夾心砌塊體系等。這類產(chǎn)品具有質(zhì)量輕、力學性能好、保溫隔熱性能好等特點。

4.4 粘貼式外墻外保溫隔熱系統(tǒng)施工技術

本工程規(guī)劃館及檔案館單體外墻做法：干掛穿孔百葉幕墻墻面，設有厚70 mm半硬質(zhì)礦巖棉板。博物館單體外墻做法：板材保溫外墻面（外墻外保溫），設有厚50 mm半硬質(zhì)礦巖棉板。

技術措施：施工前，通過檢查出廠合格證、質(zhì)量報告、現(xiàn)場抽檢等方式控制好材料的密度、導熱系數(shù)、強度、含吸水率等內(nèi)容，做好進場材料的質(zhì)量把關；施工時要注意保證基層的干燥，雨季施工時，要做好遮蓋措施。

4.5 建筑外遮陽技術

規(guī)劃館及檔案館工程全部外墻、博物館工程局部外墻采用了建筑幕墻外遮陽技術。建筑幕墻外遮陽的作用就是阻擋太陽輻射熱能，降低房間溫度。

采用建筑幕墻外遮陽技術能有效阻擋太陽熱輻射，降低建筑物空調(diào)能耗，達到節(jié)能環(huán)保的目的。從成本分析可以看出，大型公共建筑采用遮陽節(jié)能措施的經(jīng)濟效益是非常明顯的，另一方面，從環(huán)保節(jié)能方面分析，大型公共建筑采用遮陽節(jié)能措施對環(huán)境保護的作用巨大。

5 太陽能與建筑屋面一體化應用技術

光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術。規(guī)劃館及檔案館單體斜屋面、博物館大屋面均鋪設光伏電板，利用清潔、豐富的太陽能資源進行發(fā)電，所發(fā)電除補充本館電能外，另并入國家電網(wǎng)。

本工程光伏電板和屋面層的距離為1.1 m。光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝完成后，整個屋面光伏電板對直射陽光進行吸收，轉(zhuǎn)化為電能，減少了屋面的熱量接收；另外，光伏電板與屋面的夾層空氣層對屋面起到遮陽棚作用，對屋面具有保溫隔熱作用。

這種現(xiàn)象在夏季高溫和冬季低溫時尤其明顯，據(jù)本地區(qū)歷年氣候情況統(tǒng)計：夏季極端高溫為40.3 ℃，冬季極端低溫為-13.0 ℃。光伏電板可以最大限度地吸收陽光，從而避免室內(nèi)過熱。

6 BIM技術應用

BIM在施工中的應用：

1）工序上分析：BIM模型和進度計劃軟件（如MS Project，P3等）的數(shù)據(jù)集成，實時監(jiān)控施工進度，實時調(diào)整現(xiàn)場情況；

2）可建性分析：進行安全、施工空間、對環(huán)境影響等全面的可建性模擬分析；

3）沖突碰撞檢查分析：建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進行模擬，生成與提供可整體化協(xié)調(diào)的數(shù)據(jù)，解決傳統(tǒng)的二維圖紙會審耗時長、效率低、發(fā)現(xiàn)問題難的問題。

BIM在綠色施工中的應用可以提高效率、控制質(zhì)量、控制成本以及減少不安全施工，具體體現(xiàn)在實時現(xiàn)場監(jiān)控、分包協(xié)調(diào)、決策支持、預制件加工、基于模型的施工預算與結(jié)算、施工方案優(yōu)化、思維施工模擬、三維管線綜合等方面。

7 結(jié)語

通過蚌埠三館項目綠色施工技術的實際應用，我們在土建工程綠色技術、安裝工程應用技術、建筑節(jié)能和環(huán)保應用技術、太陽能與建筑屋面一體應用技術、BIM技術應用等方面進行了分析研究，在過程實施中秉持綠色施工理念，在質(zhì)量、安全、“四節(jié)一環(huán)?！钡确矫妫〉昧撕芎玫纳鐣徒?jīng)濟效益，探索總結(jié)了綠色施工創(chuàng)新技術的應用，亦為類似工程的施工提供了有價值的參考。