建筑工程绿色施工技术

建筑工程绿色施工技术探索湖南省**集团技术中心*****图1旅游跳水馆建筑行业正在发生日新月异的变化。超限高层、大跨度等建筑物结构形式更加多样化，复杂化，施工技术难度大，要求高，周期长。促进建筑整体水平提高的唯一的途径就是将科学的管理和大量技术上先进、质量可靠的绿色施工技术成果广泛地应用到工程中去。于2008年至今三年来，集团技术中心参加了中华人民共和国建筑工程《绿色施工评价标准》编制起草会议，中国建筑业协会全国首批绿色施工示范工程启动会议，全国建筑业节能减排经验交流大会等。参观了上海万科花园、深圳建科院大楼、北京当代万国城等绿色建筑。现对当前政府大力推广的绿色施工技术进行介绍：图1旅游跳水馆1复杂造型大跨度网架拔杆扩展提升技术1.1工程概况1）某体育中心旅游跳水馆工程包括比赛馆和商业区共46787m2，可容纳观众3015人，建筑造型独特，形似贝壳（见图1），钢筋混凝土框架结构，屋面为钢结构，地下2层，地上一层，其比赛池、跳水池、训练池为悬空结构，支撑在钢筋混凝士柱上，见图2。图2建筑剖面图2）屋面钢结构为焊接空心球四角锥网架，南北向跨度为101.2m，东西跨度为130m。最高标处为30.65m，最低处标高为－10.8m，网架投影面积为15041㎡，展开面积为18000㎡，网架矢量为4.2m，由中心向四周变薄，支撑在周边的42个混凝士柱上。另有4个室外落地支撑点，网架结构总重量约1800吨，其中室内部分网架重量约为1100吨。图2建筑剖面图1.2方案对比钢结构施工常用的方案有高空散拼、单元拼装高空相对、滑移、提升等，为了保证工程的质量、安全和工期，结合该工程钢结构施工的特点、难点，对滑移、高空散拼、拔杆提升3个方案进行了研究论证。1）由于结构造型复杂，难以划分拼装单元和布设滑移轨道，该工程不利于采用滑移方案。图3网架拔杆提升示意图2）搭设满堂脚手架进行高空散拼，尽管操作环境较好，有利于安全生产，但施工速度慢，而且屋面以下的作业空间被占用，钢结构施工期间难以穿插施工砌体、安装、装修等分项，将总工期延长3～4个月，图3网架拔杆提升示意图3）网架在混凝士结构面上拼装后，采用拔杆进行提升，该方案技术难度大，对混凝士结构、钢结构及施工作业安全的影响较大，但在网架提升过程中，可以穿插施工砌体、安装、装修等分项，能够缩短总工期3～4个月。上述分析表明：拔杆提升方案的整体技术经济效果要优于高空散拼的方案。因此，只要解决了拔杆提升的整体稳定性、同步性及拔杆支撑部位混凝士结构的安全等问题，则该方案是可行的。1.3拔杆扩展拼装提升方案1）在比赛馆室内部分布置了23个格构式主拔杆和其它副拔杆及辅助吊点，分多步实施网架的扩展拼装和提升。2）以比行网架的拼装，并独立提升±0.0m，见图3。3）在±0.0m的标高上，将比赛池和跳水池的网架拼装为1个单元，该单元与热身池网架分别提升至8.4m标高，并扩大拼装成1个整后，再依次进行不同标高的扩展拼装和提升，直至网架的设计标高，见图3。3）在5个单元进行拼装，然后分别与室内网架进行对接。4）室内外网架对接形成整体后，再分7步实施网架的卸载。2、耐久性混凝土的施工技术2.1项目混凝土环境条件概述某工程所处地地质、气候条件等自然环境复杂。出现气候干燥，干湿交替频繁。土壤当中的氯离子、硫酸根离子浓度，对混凝土已经构成中等侵蚀和强等侵蚀危害。混凝土具有优良的耐久性已成必须要求，以确保工程的质量及结构的安全性和使用寿命。2.2配合比设计根据行业标准《普通混凝土配合比设计》（JGJ55—200）及《混凝土耐久性技术条件》进行正交设计，精心筛选。本文以选定一个配合比为例介绍。其材料组成及耐久性检验结果分别见表1和表2。表1混凝土配合比一览表工艺配合比(kgm33)坍落度/mm含气量1%水泥细骨料粗骨料外加剂无机纤维矿渣粉水泵送法37868411163922311601605.7从表2可以看出；该配合比八项耐久性指标检验合格。并且拌合物性能很好，能满足设计与施工现场的要求。表2混凝土耐久性指标检验表项目名称单位标准值实测值评定结果抗冻性能%（300次）Ρ≥6092合格抗渗性能S≥S1216mm1.2MPa合格抗氯离子渗透库仑Ρ≤100617合格抗裂性能开裂时间h合格裂缝宽度mmδ≤0.2合格护筋性无锈蚀无锈蚀合格耐腐蚀性硫酸根离子K≥0.8合格氯离子K≥0.8合格镁离子K≥0.8合格耐磨性能Kg/m2G≤0.50.43合格抗碱一骨料反应性性能%≤0.10G=0.02S=0.04合格2.3施工工艺施工工艺流程（见图4）图4耐久性混凝土施工工艺流程图4耐久性混凝土施工工艺流程混凝土原材料管理在施工现场设立工地试验室，按照国家和部颁标准要求，对进场的水泥、砂子、碎石、外加剂及混凝土拌合用水进行各项性能指标检验，从源头上保证混凝土的质量。混凝土拌合1）采用具有自动计量上料系统并经检定合格的强制式搅拌机搅拌混凝土。拌合之前，试验人员检测料仓内砂石料石含水率，并根据理论配合比调整施工配合比。2）寒季施工时为确保混凝土入模温度控制在0℃～10℃，采用以下做法：①配备专职试验人员跟班作业，lh测量一次原材料温度和暖棚温度根据混凝土热工计算公式计算调整原材料的加热温度。②砂石料的加热采用蒸气加热，不用铁板或铁锅直火加热。这是因为用直火加热，砂石料受热不均匀，且易使骨料内干热，造成混凝土内部水泥石周围失水产生毛细裂纹，影响混凝土内在质量。③采用二次投料法进行拌制。喂料时，先投入内料与热水先拌30s，然后投入水泥和外加剂。避免水泥直接与热水接触而出现假凝现象。拌合2～3min，最长不能超过5min。3）每次混凝土拌合后，试验室对出机后的混凝土各项技术指标进行检测，内容包括：混凝土的坍落度及半小时损失、混凝土的含气量及半小时损失、泌水率（0.5h），并按规定制作试件。混凝土运输采用混凝土罐车运输，根据施工量、施工进场、运距、灌注时间、检修、道路情况等因素，合理配备运输车的数量，做到少装快运，少停留，少倒运，减少混凝土停含气量及坍落度损失，并确保混凝土连续灌注。在运输过程中，罐体以2～4r/min的转速旋转，以防止混凝土离析和水分份过多散失，出料前应以常速搅拌20～30s后用中速旋转卸料。混凝土浇注1）环境温度较低时（低于-10℃），在浇注前将直径>25mm的粗钢筋和大型金属预埋件用喷气加热至正温，同时搭设暖棚，避免混凝土在浇注期间受冻。2）混凝土运送至浇注地点浇筑前，按每50m3一次的检验频率，进行坍落度和含气量等项目的检验。检验结果必须符合《混凝土耐久性检验评定暂行标准》的要求，不合格者坚决不用。3）大体积混凝土时，浇筑速度不宜过快，以免水泥水化产生的水化热过度集中，致使混凝土内外温差太大而造成温差裂缝。4）桩基混凝土不论有无水，均采用导管按水下混凝土方法施工。浇注时将导管底端插入已浇混凝土中10~1.2m，这样可借助导管风外混凝土的压力差将混凝土压入已浇注混凝土内，迫使混凝土上翻，向孔壁流动，紧密压挤孔壁，从而达到提高桩基混凝土的密实性和耐久性，提高成桩的质量和承载能力。混凝土养护混凝土浇注后的养护工作至关重要，按照耐久混凝土的养护要求，分为拆模前和拆模后两阶段养护。.1拆模前养护为了不在混凝土中掺入碱，抑制碱骨料反应，在墩台施工中使用不含防冻组份的DZ-0型外加剂。该型号外加剂的最低联冻温度为0℃，因此低温施工时采用暖棚法进行养护（或用棉被覆盖）。这样一是有利于混凝土防冻；二是有利于混凝土强度增长，尽快达到拆模和上刘施工要求。混凝土达到临界抗冻强度所需养护时间见表3。表3不同环境温度下混凝土的临界抗冻强度混凝土的最低环境温度/℃混凝土的临界抗冻强度/mpaa混凝土达到临界抗抗冻强度需养护的时间间/d0~-10-10~-15-15~-205.07.510.034在混凝土拆模前的养护过程中，选择有代表性的混凝土结构部痊定时测定浇注后混凝土表面和内间的温度，其温差符合设计要求，当无设计要求时，温差不宜超过15℃。为了在到这个要求，在混凝土中预先埋设SDW系统数字点温仪测温探头3只，其中一只埋设在结构中心，另一只埋设在距顶面1/3高度，第3只埋设在这两个探头中间。测温探头均通过导线引出。混凝土表面温度采用透明胶带纸把玻璃温度计粘贴在模板表面进行测试。根据温差变化，采取加强“外包”措施降低温差。.2拆模后养护混凝土拆模后，最好先在混凝土表面喷涂一层无机类的混凝土养护剂，以在混凝土表面形成一层刚性防水密实层，有利于混凝土的保水性和耐久性，册时也能弥补混凝土表面强度的不足。再采用“三层包裹法”，对混凝土进行包裹养生。即紧贴混凝土一层采塑料布包裹保湿，中间一层用保温材料进行保温最外面再用一层塑料布进行包裹防止保温材料受潮。暖季，还应定期对混凝土浇水，进行后期养生。包裹养护二个月以上。混凝土拆模拆模宜按立模顺序逆向进行，不腹损伤混凝土，并减少模板破损，拆模后的混凝土结构，应在混凝土达到100%的设计强度后，方可承受全部设计荷载。采用暖棚法养护的混凝土，要等到混凝土温度冷却至5℃以下再拆模。寒季拆模时边拆边包裹混凝土，暖季拆模要边拆边浇水，避免混凝土因长时间暴露在空气中而失水产生干缩裂缝。耐久性混凝土的质量控制关键是精心筛选配合比混凝土各施工工序的控制，采取合理有效的措施是确保混凝土耐久性的有力保障。我单位施工的实践证明，在施工中严格控制原材料，严格按配合比施工并且在混凝土拌合、运输、捣固及养护过程上严格把关，就能保证耐久性混凝土结构物内实外美。3.新能源技术的应用世博会“一轴四馆”为永久性场馆以外，其余主要是临时建筑，不可再利用的混凝士和砖石等材料一般很少采用，全面尝试各种低能耗、无污染和再利用的绿色建材，并在过程中体现“3R”原则，即减量化REDUCE，再使用REUSE，再循环RECYCKE。节能环保、低碳技术的大量应用将成为上海世博会上的科技亮点。新能源又称非常规能源，是指刚开始开发利用正在积极研究、有待推广的区别于传统能源的各种能源形式，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。太阳能一般指太阳光的辐射能量，主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式。目前应用较多的是太阳能光伏发电，其原理主要是利用半导体的光电效应形成电源。太阳能是一种清洁能源，它能够节省资源，减少废气排放，减少对地球资源的使用和破坏。热泵就像泵一样，利用少量高位能（如电能、太阳能、生活和生产废热等）转换为可以供采暖、空调、生活热水使用的高位热能。地源热泵则是利用水源热泵的一种形式，它是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地热能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”，夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此叶地能为“冷源”，江水源热泵系统是向江河等自然水体中排放或从它们中提取热量用于空调供冷或供热的系统，夏季时将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度比用冷却塔所得的冷却水温度低，效率高；冬季时从水源中提取热量，效率也比空气源热泵机组高。图5太阳能发电技术图5太阳能发电技术图6江水源热泵系统原理图（冬季制热工况）图6江水源热泵系统原理图（冬季制热工况）上海世博会场馆大量应用太阳能发电技术、地源热泵和江水源热泵技术，充分展示了新能源的无限魅力。4、新型模板的研究与应用据统计，模板工程约占混凝土结构总造价的20%～35%、劳动量的30%～50%、工期遥50%～60%。因此，研究与推广应用先进适用的模板技术，是减少资料源消耗、降低混凝土工程成本的一项重要措施，同时也是绿色建造技术的重要组成部分。4.1某现代艺术中心三维弧形模板的研究与应用1)该工程总建筑面积50000m2,分为三个子单位工程。其中艺术表演剧场3600m2(地下100m2)，建成后将成为集艺术培养和艺术休闲的特色建筑，该剧场地上2层的墙体为三维弧形墙体。2）该工程如采用一次性模板则投入巨大，且造成资源浪费，如采用组合式小钢模板则难以保证墙体的外观质量。为此研究采用了定型的、可以形成三维弧形的、能周转使用的胶合板模板。该模板是根据胶合板能弯曲的特性，利用可调节的螺栓和竖向钢龙骨系统使模板实现一个方向的平面弯曲；采用导墙板定位，使模板实现另一个方向的平面弯曲；从而达到设计要求的三维弧形墙体的形状，见图7。图7三维弧线模板示意表4不同模板方案的对比序号方案名称(元)支设面积（m2））不考虑周转本工程内周转次数单次造价（元/m2）方案一小钢模加角模拼装装330.77240079384820168.16方案二竹胶板木条拼装234.562400562944/234.56方案三定型大钢模150024003600000/1500方案四定型玻璃模板80024001920000/800方案五三维弧形清水混凝凝土墙模板体体系440.2124002600002079.013)通过表4可以看出：虽然方案五“三维弧形钢筋清水混凝土模板体系“的单位造价较高，但由于该模板体系可以周转使用，在青岛艺术中心工程实施过程中，只制作了全意味模板面积的1/4，共计600m2，其成本却是最低，仅投入26万元。该模板体系与成本相对较低的小钢模拼装施工方案相比，造价节省近70%。另外，使用该模板还能达到清水混凝土的效果，接受了抹灰费用，较大的降低了成本、加快了施工速度。4.2新型钢框胶合板模板体系的研究与应用目前在我国城市中，高层剪力墙的住宅成为主流形式，其中最常见的是短肢剪力墙结构。全钢大模板体系等除了成本较高外，由于受结构型式限制，不适用于短肢剪力墙结构。散拼胶合板模板和简易钢框胶合板模板又无法满足清水混凝土表观质量要求，且周转次数低、资源消耗大。已有的钢框胶合板模板因其设计重量原因，又无法实现人工折移，尚借助塔吊进行安拆，同时对工期不利。为此，依据清水混凝土模板方案选择的原则，结合高层住宅短肢剪力墙结构的特点，研究开发了一种可人工拆移式的且满足清水混凝土要求的新型钢框胶合板模板体系，并应用在工程实践中，取得了良好的技术经济效果1）模板的面板采用18mm厚双面覆膜木胶合板，四周采用异型轧制免边框包边。为了保证模板的整体强度和刚度，在400～600mm中，每块在中部设有一根通长60×40mm方钢管作为竖向活动背楞，背楞与面板之间通过“钢管挂件”进行固定，既简单，又方便。本设计单板最大重要仅30.2kg，每平方重量仅21kg，可实现人工拆移，不需塔吊。2）新型钢框胶合板模板是在传统钢框胶合模板的基础上创新研制而成的一种模板新技术。它具有整体刚度高、拼缝严密、可保证清水混凝土效果；其单板设计重量轻，可实现人工拆移，不需塔吊，从而减轻高层建筑垂直运输的压力，节省塔吊台班费用；另外可实现组拼式大模板在短肢剪力墙结构中的墙板一体浇筑工艺