高檔辦公樓綠色建造技術(shù)的研究與示范

李 琰 張淳劼

上海建工五建集團(tuán)有限公司 上海 200063

1 工程簡介

新建海航總部辦公樓項(xiàng)目（圖1）位于上海市浦東新區(qū)黃浦江中心段E18單元1-10地塊，建筑由辦公主樓、裙房及中庭組成，配備有地下商業(yè)餐飲空間及地下停車庫。其中：主樓地上20層，高89.90 m，建筑面積42 268 m2；裙樓地上5層，高25.00 m，建筑面積7 966 m2；地下空間3層，建筑面積37 708 m2。

圖1 項(xiàng)目效果圖

2 綠色施工前期策劃

本工程地處上海核心商務(wù)區(qū)，地理位置特殊，西臨黃浦江，北鄰世茂濱江高檔住宅區(qū)，綠色施工、環(huán)境保護(hù)要求高?？偝邪桃詷O大的社會(huì)責(zé)任感和使命感，高度重視綠色施工。在項(xiàng)目施工總策劃中，綠色施工單獨(dú)成章。明確了爭創(chuàng)上海市綠色施工樣板工程及住建部首批綠色施工科技示范工程要求，打造“節(jié)能低碳工地、綠色智能建筑，提升企業(yè)品牌”的總體目標(biāo)。

經(jīng)前期反復(fù)討論，確定了“責(zé)任分解、指標(biāo)考核、創(chuàng)新工藝、持續(xù)改進(jìn)”的總體思路。建立健全綠色施工管理網(wǎng)絡(luò)及責(zé)任制。分基坑施工階段及結(jié)構(gòu)施工階段編制綠色施工專項(xiàng)施工方案。分階段、分區(qū)域制訂能源消耗指標(biāo)、水資源消耗指標(biāo)（包括非傳統(tǒng)水源利用）、主材節(jié)約指標(biāo)、環(huán)境保護(hù)指標(biāo)及土地節(jié)約指標(biāo)。明確施工過程中擬采用的節(jié)能降耗措施，并做好施工交底工作。定期對綠色施工執(zhí)行情況進(jìn)行檢查、改進(jìn)。加大綠色施工宣傳，大力推進(jìn)“四新”技術(shù)運(yùn)用，使綠色建造、環(huán)境保護(hù)理念深入專業(yè)分包及作業(yè)班組[1-3]。

3 綠色施工關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

3.1 緊臨黃浦江的深基坑變形控制

本項(xiàng)目基坑面積約15 000 m2，普遍區(qū)域開挖深度為14.70 m，局部電梯井深坑開挖深度為18.60 m。與北側(cè)在建深基坑最近處相距12 m，在影響范圍之內(nèi)。故基坑周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用厚800 mm地下連續(xù)墻，3道混凝土支撐，地下連續(xù)墻兩側(cè)槽壁加固采用φ850 mm三軸攪拌樁?；蛹吧羁又苓叢捎忙?00 mm高壓旋噴樁加固。

⑦層內(nèi)的承壓水水頭埋深在6.90～7.10 m之間，與本工程基坑開挖有直接影響。通過2次降水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)潮汐影響觀測井水位恢復(fù)最大幅度為80 cm，最終確定在坑內(nèi)布置8口深度為35 m的降壓井。

基坑開挖遵循“分層、分塊、對稱、限時(shí)”的原則，利用時(shí)空效應(yīng)原理，支撐緊跟土方開挖施工，及早形成對撐。按照現(xiàn)場施工情況，按需開啟降壓井。

第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，基坑變形得到有效控制，確保了周邊建筑物及管線的安全。

3.2 支撐設(shè)計(jì)優(yōu)化

本基坑原本采用4道混凝土支撐，項(xiàng)目部根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合挖土取土方案，向設(shè)計(jì)單位提出將第1道支撐棧橋標(biāo)高下調(diào)1 m的建議，通過專家論證，將4道支撐減少為3道，節(jié)約混凝土和鋼筋的使用量約20%，也減少了建筑垃圾的產(chǎn)生。優(yōu)化取土口位置、微調(diào)棧橋平面位置，縮短了土方駁運(yùn)距離，降低了人力、機(jī)械臺(tái)班及能源的消耗。

3.3 支撐靜音拆除

為降低支撐拆除過程中對環(huán)境的影響，項(xiàng)目部確定了支撐靜音拆除的主導(dǎo)思想。支撐拆除采用了多種切割法（圖2），包括鏈鋸法、盤鋸法以及排孔法。和傳統(tǒng)空壓機(jī)、鎬頭機(jī)拆除工藝相比，雖然在施工成本上有所提升，但降低了噪聲、控制了揚(yáng)塵，達(dá)到了保護(hù)環(huán)境的預(yù)期目標(biāo)，同時(shí)使工期提前了30 d。經(jīng)破碎的混凝土作為制作再生混凝土的材料，交專業(yè)單位處理，做到了建筑垃圾的循環(huán)使用[4-6]。

圖2 支撐靜音拆除

3.4 鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸效率提高

利用Tekla軟件，從深化設(shè)計(jì)出發(fā)，將鋼柱牛腿長度由原來的1.20 m減少到1 m，這樣單根構(gòu)件的運(yùn)輸尺寸從3.10 m×3.10 m減少到2.70 m×2.70 m。在運(yùn)輸時(shí)，從一車只能運(yùn)輸6根鋼柱增加到可以運(yùn)輸8根，運(yùn)輸效率提高33%，從源頭減少碳排放，降低運(yùn)輸成本。

3.5 新型墻體材料

本著盡可能使用綠色建材的理念，和設(shè)計(jì)人員協(xié)商，鋁板幕墻后側(cè)填充墻材料從砂加氣混凝土砌塊改為ZM輕骨料混凝土隔墻板條。該墻板采用粉煤灰、爐底渣等工業(yè)廢料為主要原材（含量占70%），在生產(chǎn)、運(yùn)輸過程中不產(chǎn)生任何污染，能量消耗低，是一種節(jié)約能源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、控制污染物排放的新型綠色建材產(chǎn)品。與傳統(tǒng)墻板材料相比，ZM墻板保溫性能更佳，拼裝過程中采用綠色環(huán)保的專用黏結(jié)劑，且無需粉刷，減少了大量的濕作業(yè)，節(jié)約了水資源。

3.6 水資源的循環(huán)利用

為增加水資源利用率，避免水資源浪費(fèi)，現(xiàn)場設(shè)置2套水循環(huán)系統(tǒng)，回收利用承壓水、雨水，及經(jīng)3級沉淀池過濾后的施工廢水等非傳統(tǒng)水源，對場地、進(jìn)出場車輛及廁所進(jìn)行沖洗；委托攪拌站檢測施工現(xiàn)場循環(huán)水水樣，使用經(jīng)水質(zhì)檢測合格后的非傳統(tǒng)水源，作為混凝土養(yǎng)護(hù)用水。水資源循環(huán)梯級利用，有效節(jié)約了水資源。

3.7 BIM技術(shù)輔助精細(xì)化管理

為加強(qiáng)施工過程的精細(xì)化管理，項(xiàng)目部引入了BIM技術(shù)，由總包牽頭，組織對復(fù)雜部位的建筑結(jié)構(gòu)、暖通、消防、給排水、強(qiáng)弱電等系統(tǒng)進(jìn)行深化和綜合優(yōu)化，把錯(cuò)、漏、缺的情況降到最低，同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)，把管線布置得更為流暢、合理。通過BIM技術(shù)，項(xiàng)目部實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵工序可視化交底，把矛盾解決在圖紙階段，有效減少了因返工而產(chǎn)生的人工及資源浪費(fèi)。

3.8 清水頂棚及架空地板系統(tǒng)

本工程大部分區(qū)域不進(jìn)行吊頂，為清水頂棚，體現(xiàn)了簡約、現(xiàn)代的結(jié)構(gòu)之美，同時(shí)節(jié)省了大量裝飾材料以及施工措施。全樓采用架空地板系統(tǒng)，90%的管線布置在架空地板內(nèi)部，降低管線安裝難度，保證安裝質(zhì)量；便于后期檢修；實(shí)現(xiàn)地面低位送風(fēng)，提高室內(nèi)空調(diào)循環(huán)效率。

4 綠色施工創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用

4.1 工程污染實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

經(jīng)浦東新區(qū)環(huán)保局現(xiàn)場考察與評價(jià)，本項(xiàng)目成為上海首批采用建筑工程污染實(shí)時(shí)管理監(jiān)控系統(tǒng)（圖3）試點(diǎn)工程，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化污染防控治理。在整個(gè)施工過程中，項(xiàng)目部借助該系統(tǒng)的顆粒物濃度儀、雨水傳感器、溫濕度儀、聲壓計(jì)、風(fēng)速風(fēng)向儀、攝像頭等設(shè)備，搜集了施工現(xiàn)場環(huán)境多項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)及影像資料。通過不斷調(diào)整施工工藝，有效控制了施工對濱江周圍環(huán)境的影響和污染。

在施工過程中的各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)也為上海首個(gè)施工環(huán)境影響要素?cái)?shù)據(jù)庫提供了寶貴數(shù)據(jù)，為本市推動(dòng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級和綠色發(fā)展提供了重要的基礎(chǔ)定量依據(jù)。

圖3 建筑工程污染實(shí)時(shí)管理監(jiān)控系統(tǒng)

4.2 輕型低能耗自爬升腳手架體系

根據(jù)本項(xiàng)目特點(diǎn)，對1#、2#核心筒腳手架體系進(jìn)行定性、定量分析。相比傳統(tǒng)的落地腳手架和懸挑腳手架相結(jié)合的腳手架體系，WL-13導(dǎo)軌式多功能電動(dòng)升降腳手架（圖4）不僅全面滿足結(jié)構(gòu)主體施工的要求，而且可節(jié)約20%施工工期，降低34%腳手架體系成本。該架體具有定型化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，一次組裝成型后無需重復(fù)搭設(shè)、拆除，減少勞動(dòng)力的使用，節(jié)省周轉(zhuǎn)材料，且維修率低；其不銹鋼保護(hù)屏相比綠網(wǎng)防塵效果更佳，更美觀；架體不可燃，消除了高空火災(zāi)隱患；配備抗傾覆和防墜落裝置，架體整體提升由電腦控制并設(shè)有報(bào)警系統(tǒng)，整體安全可靠；符合低碳、綠色、節(jié)能、環(huán)保的要求。

圖4 輕型低能耗自爬升腳手架體系

4.3 超薄型防火涂料

項(xiàng)目部聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)建立有限元模型，對典型鋼梁及鋼柱進(jìn)行了熱分析和結(jié)構(gòu)分析。經(jīng)計(jì)算及耐火性能試驗(yàn)，超薄型（膨脹型）防火涂料（圖5）滿足主體結(jié)構(gòu)防火要求，并得到上海市消防局的認(rèn)可。使本工程成為全國首個(gè)在耐火極限為3 h的辦公樓中應(yīng)用超薄型（膨脹型）防火涂料的項(xiàng)目。相比薄型及厚型防火涂料，超薄型（膨脹型）防火涂料大大降低了防火涂料的使用量，從而降低施工費(fèi)用。超薄型防火涂料具有施工方便、裝飾性好的特點(diǎn)，同時(shí)避免了厚型防火涂料的質(zhì)量通病，有效減少外露鋼柱、鋼梁使用過程中的碰撞損壞，降低維修費(fèi)用[7]。

圖5 超薄型（膨脹型）防火涂料的應(yīng)用

4.4 玻鎂復(fù)合風(fēng)管

本工程采用了玻鎂復(fù)合風(fēng)管。這是一種新型的高科技復(fù)合板材，由優(yōu)質(zhì)氧化鎂、氯化鎂、耐堿玻纖布及無機(jī)黏合劑經(jīng)現(xiàn)代工藝技術(shù)滾壓而成，具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、不燃燒、隔聲、隔熱、防潮、抗水、使用壽命長等特點(diǎn)，是新一代的節(jié)能環(huán)保型綠色產(chǎn)品。與傳統(tǒng)風(fēng)管相比，其維修費(fèi)用極低。

基于本工程的“一種玻鎂風(fēng)管防漏風(fēng)結(jié)構(gòu)與施工方法”（圖6）已獲發(fā)明專利受理。

圖6 玻鎂風(fēng)管防漏風(fēng)結(jié)構(gòu)示意

4.5 激光整平機(jī)施工耐磨地坪

本工程固化劑耐磨地坪采用LSL-1.5EP-A激光整平機(jī)（圖7）施工成型。激光整平機(jī)找平不需要拉控制線，也不需要支側(cè)模板來控制地面標(biāo)高，只需由整平機(jī)上的激光測控系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制。該設(shè)備將找平、整平、振搗（每分鐘振動(dòng)3 900次）等多道作業(yè)工序整合到一起，一次性完成。平整度誤差小、地面整體性好、密實(shí)均勻，有效解決地面空鼓、起殼、開裂、不平等問題，提升了工程質(zhì)量，并大大降低了后期維護(hù)費(fèi)用。

圖7 激光整平機(jī)示意

相比傳統(tǒng)施工工藝，激光整平一次性成型可節(jié)約人工60%，提高施工效率80%。

5 綠色建筑元素應(yīng)用

5.1 太陽能集熱系統(tǒng)

本工程緊臨黃浦江，臨江處無大片高樓阻擋，保證了豐富的太陽能資源。故在主樓屋面設(shè)置太陽能集熱器134塊，總面積約300 m2。在第20層機(jī)房內(nèi)設(shè)太陽能儲(chǔ)熱水箱，17～20層熱水、地下室廚房熱水各設(shè)1套板式換熱器間接換熱；17～20層辦公室內(nèi)衛(wèi)生間設(shè)容積式電熱水器輔助加熱；地下室廚房設(shè)容積式燃?xì)鉄崴髦苽錈崴?，可有效?jié)約能源[8-10]。

5.2 雨水循環(huán)系統(tǒng)

由于本工程室外景觀水池面積近2 800 m2，水資源豐沛。故設(shè)立雨水回用處理系統(tǒng)，雨水蓄水池有效容積為290 m3，處理工藝和供水方式為：回收雨水（景觀水體循環(huán)水）→雨水蓄水池→原水加壓泵→混凝加藥→混凝反應(yīng)器→砂缸過濾器→投次氯酸鈉消毒劑→清水水箱（138 m3）→給水加壓泵（景觀水體循環(huán)泵）→供水點(diǎn)。室外綠化澆灑、景觀用水、道路沖洗、地下車庫沖洗均由雨水回用系統(tǒng)供水。

5.3 變風(fēng)量冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)

本工程采用了變風(fēng)量冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，蓄冰槽采用不銹鋼制作。該系統(tǒng)利用夜間低谷負(fù)荷電力制冰儲(chǔ)存在蓄冰裝置中，白天融冰將所儲(chǔ)存冷量釋放出來，減少電網(wǎng)高峰時(shí)段空調(diào)用電負(fù)荷及空調(diào)系統(tǒng)裝機(jī)容量。根據(jù)每個(gè)區(qū)域需要，提供適量的冷氣，節(jié)約能耗，是當(dāng)今世界中央空調(diào)的發(fā)展方向。不銹鋼蓄冰槽相比混凝土蓄冰槽，不僅杜絕使用階段滲漏水隱患，而且便于回收，且可重復(fù)利用。

5.4 幕墻固定水平外遮陽系統(tǒng)

由于上海夏季時(shí)節(jié)太陽高度角較大，固定的水平外遮陽設(shè)施能有效降低建筑物內(nèi)的熱量，調(diào)節(jié)室內(nèi)光、熱環(huán)境，實(shí)現(xiàn)降低空調(diào)負(fù)荷及緩解室內(nèi)眩光的目標(biāo)。

同時(shí)，固定外遮陽與建筑渾然一體，作為建筑外立面設(shè)計(jì)的有機(jī)組成部分，利用“線”造型打破建筑立面平直的“面”元素，豐富建筑的立面細(xì)部，美化建筑外觀[11,12]。

6 結(jié)語

本項(xiàng)目通過前期綠色施工策劃、創(chuàng)新技術(shù)的集成應(yīng)用及實(shí)施過程中的動(dòng)態(tài)管控，實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)節(jié)能降耗及環(huán)境保護(hù)目標(biāo)。本項(xiàng)目已通過住建部全國首批綠色施工科技示范工程中期檢查，獲得“上海市綠色施工樣板工程”“上海市文明工地”“AA級建設(shè)工程項(xiàng)目安全文明標(biāo)準(zhǔn)化工地”“上海市優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)”“金鋼獎(jiǎng)”“上海市安裝工程優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)”等榮譽(yù)。

通過本項(xiàng)目的實(shí)踐，使我們對綠色建造、環(huán)境保護(hù)工作有了新的認(rèn)識。要廣泛開展綠色施工宣傳培訓(xùn)，使綠色施工理念和綠色施工技術(shù)深入人心；要加大研發(fā)，在新型模架體系、數(shù)字化施工方面做好總結(jié)和研究；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)；要和綠色設(shè)計(jì)相結(jié)合，凝固綠色建筑元素，并爭取得到各參建方及主管部門等多方的支持，把綠色建造、環(huán)境保護(hù)工作落到實(shí)處。