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.清華大學土木水利學院，北京 100084； 3.中建工程產業技術研究院有限公司，北京 101300； 4.同濟大學土木工程學院，上海 200092；5.中國建筑業協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發展思想，通過科學管理和技術進步，最大限度地節約資源和保護環境，以滿足綠色施工要求，生產綠色建筑產品的工程活動[1]。建筑垃圾減量化是綠色建造中節約資源和保護環境的重要內容，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、設計和施工階段。通過提出建筑垃圾減量化方法與措施，達到從源頭和施工現場減少建筑垃圾的目的。2020年5月8日，住房和城鄉建設部發布了《關于推進建筑垃圾減量化的指導意見》(以下簡稱《指導意見》)和《施工現場建筑垃圾減量化指導手冊(試行)》(以下簡稱《指導手冊》)，從建筑產品生產全過程出發，從源頭上預防和減少工程建設過程中建筑垃圾的產生與排放。

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、建筑垃圾預測與定量統計、施工技術與設備研發、建筑垃圾再利用及激勵政策等，但對工程立項策劃與設計階段建筑垃圾減量化的研究較少。蒿奕穎等[2]基于設計階段，對建筑垃圾成因等問題進行了較全面的調查，并與英國類似調查結果進行了對比。王家遠等[3]針對深圳市建筑設計人員，開展了設計階段建筑廢棄物減量化影響因素調查，識別出了35個主要影響因素。迂曉軒等[4]和曾光等[5]基于建筑產品生產全過程，提出城市規劃、設計階段建筑垃圾減量化措施，包括優化城市空間規劃和材料、應用BIM技術及借鑒成功設計經驗等。總體而言，建造前期的建筑垃圾減量化未形成系統性的方法與措施，且未在實際工程中得到應用。國外對工程立項策劃、設計階段建筑垃圾減量化的研究較多，薛琪等[6]進行了較全面的文獻調研。我國在建筑垃圾減量化研究與實踐中，更注重施工階段，應加強立項策劃與設計階段減量化措施及技術研究。

通過歸納總結建筑產品生產全過程建筑垃圾成因與減量化措施，為推進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、目標和技術策略等，是建造過程中十分重要的環節，該階段建筑垃圾成因如下。

1)工程立項策劃首先需對環境進行調查分析，包括政策環境、法律環境、市場環境、宏觀經濟環境、社會環境、文化環境、項目建設環境、周邊建筑環境和其他相關問題，如人口、文化素質、教育、宗教、風俗、禁忌等。如果對環境的調查不全面，可能導致工程項目與環境不相容，造成設計變更，進而浪費資源，產生建筑垃圾。如某商業建筑過高，使當地著名文化建筑無法凸顯，因此須拆除超出部分的樓層，產生了大量建筑垃圾。目前，我國大拆大建現象時有發生。

2)須明確工程項目定位與目標，其中項目定位包括確定項目建造內容、規模、組成等，為基本藍圖；項目目標包括功能、技術、經濟、社會及生態目標。確定項目定位與目標時，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不準確，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。“十二五”期間，我國因過早拆除房屋浪費了數千億元，其中大部分為質量因素之外的拆除[7]。統計數據表明，20世紀90年代初期，歐洲國家施工約產生1/3的建筑垃圾，而拆除約產生2/3的建筑垃圾[8]。有關專家估計，我國建筑拆除約產生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系認識不足，具體體現在未采取建筑垃圾減量化措施。

1.2 設計階段

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

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

設計階段圖紙不準確、信息不完整、未考慮可施工性及各專業缺乏協調溝通均可能造成施工階段因設計問題而產生建筑垃圾，因此，設計階段同樣作為建筑垃圾減量化重要環節，對施工階段建筑垃圾的產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生過程，該階段建筑垃圾減量化得到了較多關注，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、樁基施工、泥漿護壁等作業過程產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，造成環境與安全隱患。

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

3)由于設計錯誤、無法施工、無法達到預期功能等或施工后期業主要求增加功能、提高標準等，均可能造成設計變更，進而拆除建(構)筑物，產生大量建筑垃圾。此外，施工質量不合格、主體結構與裝飾裝修施工發生沖突等也會造成建(構)筑物拆除，這也是產生建筑垃圾的原因。

4)施工過程中機電深化設計不到位、主體結構與裝飾裝修工程一體化協同不符合要求、基礎與主體結構未預留管線口或未設置預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，產生建筑垃圾。當施工質量不達標時，需進行剔鑿拆除等，也會產生建筑垃圾。

5)當材料尺寸不合適時，需進行現場切割與加工，包括現場拼模，加工鋼筋、風管、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，從而產生建筑垃圾。目前，多數工程項目缺少預計量、預拼裝及工廠化加工流程，使材料利用率降低，從而產生建筑垃圾。

6)周轉材料與設施損耗均會產生建筑垃圾，模板與臨時設施損耗較嚴重。對于模板工程，特別是木模板，一般周轉使用5次左右便無法繼續使用，作為垃圾進行處理。臨時設施包括工程辦公與居住用房、臨時防護與隔擋、臨時道路與圍墻等，工程結束后大量臨時設施報廢，作為垃圾運出施工現場。

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

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

對建筑垃圾形式與成因進行歸納總結，造成建筑垃圾的原因主要為管理不精細、技術不得當、意識不到位。為減少施工階段建筑垃圾的產生，應針對不同成因相應地采取管理、技術與培訓等措施。

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、經濟、環境、資源等方面體現科學性，應借助全過程工程咨詢或專業咨詢進行科學決策，特別是使建筑使用壽命達到預期要求，避免過早地拆除。

2)投資者應在立項策劃階段便重視建筑垃圾減量化，落實《指導意見》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與措施體現在招標文件和有關合同文本中，可對設計與施工階段建筑垃圾減量化的實現進行有效監督與檢查，落實建設單位建筑垃圾減量化首要責任。

3)建筑垃圾減量化措施需得到投資者的支持與認同，如建筑垃圾再利用，特別是將建筑垃圾應用于新建建筑中。工廠化生產、現場裝配等建造方式也應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階段，具有重要的作用與意義。

2.2 設計階段

設計階段建筑垃圾減量化措施應從成因著手，有針對性地提出可實施的政策、管理與技術措施等。《指導意見》中提出的設計階段建筑垃圾減量化措施涉及內容較廣，應在實際工作中細化落實。英國WRAP(waste and resources action programme)編寫了建筑垃圾減量化設計指南，提出的減量化設計原則包括再利用與回收利用設計、異地施工設計、材料選擇優化設計、減少垃圾采購設計、可拆解和靈活性設計，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，還研發了建筑垃圾減量化設計工具，編寫了操作手冊，幫助設計人員做好垃圾減量化工作。

結合已有研究成果和實際工程經驗，提出以下減量化措施。

1)再利用與回收利用設計 將拆除的建筑材料用于新建建筑設計中，提高材料使用年限，減少建筑廢棄物的產生。如設計小區景觀時，可利用拆除的優質木材加工木地板等。應對再利用材料質量等進行規定，在有需要的情況下，可通過測試獲得認證。新建建筑采用舊材料進行設計時，須征得投資者的同意。因此，再利用設計應在工程立項策劃階段開展，包括拆除現場調研、可行性研究、實施方案編制等，在設計各階段逐步落實。

2)裝配化設計 應采用裝配化設計，以減少建筑垃圾的產生，并在工程立項策劃階段落實。

3)材料優化設計 核心為注重材料資源高效利用，在不違背設計理念與質量要求的前提下，設計時使用更少的材料類型與用量，包括簡約設計風格、選擇標準化材料與組件、協調尺寸及平衡填挖或盡量減少開挖。如采用預應力混凝土結構，簡化平面圖和建筑形式，嚴格規劃機電設備和路線布局，共用立管，采用BIM技術建模，避免機電與結構沖突，采用標準化尺寸的內外部飾面、燈具、門窗等，優化地下車庫等。材料優化設計應在擴初設計階段完成。

4)減少垃圾采購設計 考慮采購過程中的垃圾減量化措施及施工順序的影響，在早期設計階段，應與材料供應商討論減少建筑垃圾的方法，如簡化材料類型和規格、減少材料包裝、垃圾回收循環利用等。同時，應在早期設計階段與承包商共同商討與采購路線有關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)可拆解與靈活性設計 基于維修與拆除過程中可能產生的建筑垃圾，在最大程度上有效再利用與回收利用拆除材料。可拆解與靈活性設計需采用一系列構造替代方法，使建筑材料、構件、單元間易于拆解，可采用有助于拆解的結構元件和機械固定裝置，避免使用黏合劑等。可拆解與靈活性設計本質上為廣泛的再利用與回收利用設計結果，重點考慮資源再利用潛力，產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。在工程立項策劃階段，雖不能確定可拆解與靈活性設計具體措施，但須與投資者達成共識，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生的主要階段，因此施工現場是做好建筑垃圾減量化工作的重中之重。《指導手冊》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容做出了具體規定。對于源頭減量化措施，《指導手冊》針對施工全過程通用措施和適用于地基與基礎工程、主體結構工程、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內容，具有可操作性，需做好以下工作：①總承包單位需認真編制施工現場建筑垃圾減量化專項方案，責任落實到人；②做好設計深化和施工組織優化，在施工全過程中做到精細化管理；③加強施工質量管控，避免因質量問題造成返工或返修，從而減少建筑垃圾的產生；④注重施工現場建筑垃圾資源化利用，提高臨時設施周轉率和材料再生利用率，注重永臨結合，在最大限度上利用建筑垃圾。

3 結語

基于綠色建造的建筑垃圾減量化即為基于建筑產品生產全過程的建筑垃圾減量化，貫穿工程立項策劃、設計和施工階段。我國對施工階段建筑垃圾減量化重要性的認識較充分，已取得一定成效，《指導手冊》更是將這種認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、設計階段建筑垃圾減量化形成了一定認識，但仍需對該階段建筑垃圾減量化流程、要求、措施、方法等進行深入研究，提出類似《指導手冊》的導向性文件，并進一步發展為標準類文本。