理论教育 结构工程施工阶段可持续发展

结构工程施工阶段可持续发展

时间:2023-09-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:场地平整、土方开挖、施工降水、永久及临时设施建造、场地废物处理等均会对场地上现存的动植物资源、地形地貌、地下水位等造成影响;还会对场地内现存的文物、地方特色资源等带来破坏,影响当地文脉的继承和发扬。

结构工程施工阶段可持续发展

施工阶段的可持续发展是可持续发展思想在工程施工中应用的主要体现,是可持续发展施工技术的综合应用。它并不仅仅是指在工程施工中实施封闭施工,没有尘土飞扬,没有噪声扰民,在工地四周栽花、种草,实施定时洒水等这些内容,还包括了其他大量的内容。它同设计阶段一样,涉及可持续发展的各个方面,如生态与环境保护、资源与能源的利用、社会经济的发展等。下面,我们从以下几个方面对施工阶段可持续发展的原则进行阐述。

(一)减少场地干扰、尊重基地环境

工程施工过程会严重扰乱场地环境,这一点对于未开发区域的新建项目尤其严重。场地平整、土方开挖、施工降水、永久及临时设施建造、场地废物处理等均会对场地上现存的动植物资源、地形地貌、地下水位等造成影响;还会对场地内现存的文物、地方特色资源等带来破坏,影响当地文脉的继承和发扬。因此,施工中减少场地干扰、尊重基地环境对于保护生态环境,维持地方文脉具有重要的意义。

业主、设计单位和承包商应当识别场地内现有的自然、文化和构筑物特征,并通过合理的设计、施工和管理工作将这些特征保存下来。可持续的场地设计对于减少这种干扰具有重要的作用。就工程施工而言,承包商应结合业主、设计单位对承包商使用场地的要求,制订满足这些要求的、并能尽量减少场地干扰的施工组织计划。计划中除了要明确工期进度、劳动力、资金、设备和场地布置等措施外,还应明确以下几点:

(1)场地内哪些区域将被保护、哪些植物将被保护,并明确保护的方法。

(2)怎样在满足施工、设计和经济方面要求的前提下,尽量减少清理和扰动的区域面积,尽量减少临时设施和施工用管线。

(3)场地内哪些区域将被用作仓储和临时设施建设,如何合理安排承包商、分包商及各工种对施工场地的使用,减少材料和设备的搬动。

(4)各工种为了运送、安装和其他目的对场地通道的要求。

(5)废物将如何处理和销毁,如有废物填埋,应分析其对场地生态、环境的影响。

(6)怎样将场地与公众隔离。

(二)施工结合气候

承包商在选择施工方法和施工机械、安排施工顺序、布置施工场地时应结合气候特征。这可以减少因为气候原因而带来施工措施的增加,资源和能源用量的增加,有效地降低施工成本;可以减少因为额外措施对施工现场及环境的干扰;可以有利于施工现场环境的改善和工程质量的提高。

承包商要能做到施工结合气候,首先要了解现场所在地区的气象资料及特征,主要包括:雨雪雷电、气温湿度、风力等资料,如:全年降雨量、降雪量、雨季起止日期、一日最大降雨量等;气温资料,如年平均气温、最高、最低气温及持续时间等;风的资料,如风速、风向和风的频率等。施工结合气候的主要体现有:

(1)承包商应尽可能合理的安排施工顺序,使可能受到不利气候影响的施工工序能够在不利气候来临前完成。如:在雨季来临之前,完成土方工程、基础工程的施工,以减少地下水位上升对施工的影响,减少其他需要增加的额外雨季施工保证措施。

(2)安排好全场性排水、防洪,减少对现场及周遍环境的影响。

(3)施工场地布置应结合气候,符合劳动保护、安全、防火的要求。产生有害气体和污染环境的加工场(如沥青熬制、石灰熟化)及易燃的设施(如木工棚、易燃物品仓库)应布置在下风向,且不危害当地居民;起重设施的布置应考虑风、雷电的影响。

(4)在冬季、雨季、风季、雷电较多的夏季施工中,应针对工程特点,尤其是对混凝土工程、土方工程、深基础工程、水下工程和高空作业等,选择适合的季节性施工方法或有效措施。

(三)节约资源(能源)

建设项目通常要使用大量的材料、能源和水资源。减少资源的消耗,节约能源,提高效益,保护水资源是可持续发展的基本观点。施工中资源(能源)的节约主要有以下几方面内容:

(1)水资源的节约利用。通过监测水资源的使用,安装小流量的设备和器具,在可能的场所重新利用雨水或施工废水等措施来减少施工期间的用水量,降低用水费)月。

(2)节约电能。通过监测利用率,安装节能灯具和设备、利用声光传感器控制照明灯具,采用节电型施工机械,合理安排施工时间等降低用电量,节约电能。

(3)减少材料的损耗。通过更仔细的采购,合理的现场保管,减少材料的搬运次数,减少包装,完善操作工艺,增加摊销材料的周转次数等降低材料在使用中的消耗,提高材料的使用效率

可回收资源的利用。可回收资源的利用是节约资源的主要手段,也是当前应加强的方向。主要体现在两个方面:一是使用可再生的或含有可再生成分的产品和材料,这有助于将可回收部分从废弃物中分离出来,同时减少了原始材料的使用,即减少了自然资源的消耗;二是加大资源和材料的回收利用、循环利用,如在施工现场建立废物回收系统,再回收或重复利用在拆除时得到的材料,这可减少施工中材料的消耗量或通过销售来增加企业的收入,也可降低企业运输或填埋垃圾的费用。

(四)减少环境污染,提高环境品质

工程施工中产生的大量灰尘、噪音、有毒有害气体、废物等会对环境品质造成严重的影响,也将有损于现场工作人员、使用者以及公众的健康。因此,减少环境污染,提高环境品质也是绿色施工的基本原则。

提高与施工有关的室内外空气品质是该原则的最主要内容。施工过程中,扰动建筑材料和系统所产生的灰尘,从材料、产品、施工设备或施工过程中散发出来的挥发性有机化合物或微粒均会引起室内外空气品质问题。许多这些挥发性有机化合物或微粒会对健康构成潜在的威胁和损害,需要特殊的安全防护。这些威胁和损伤有些是长期的,甚至是致命的。而且在建造过程中,这些空气污染物也可能渗入邻近的建筑物,并在施工结束后继续留在建筑物内。这种影响尤其对那些需要在房屋使用者在场的情况下进行施工的改建项目更需引起重视。常用的提高施工场地空气品质的绿色施工技术措施可能有:

(1)制定有关保护室内外空气品质的施工管理计划。

(2)使用低挥发性的材料或产品。

(3)安装局部临时排风或局部净化和过滤设备。

(4)进行必要的绿化,经常洒水清扫,防止建筑垃圾堆积在建筑物内,贮存好可能造成污染的材料。

(5)采用更安全、健康的建筑机械或生产方式,如使用商品混凝土、砂浆代替现场混凝土搅拌,可大幅度地消除粉尘污染。

(6)合理安排施工顺序,尽量减少一些建筑材料,如地毯、顶棚饰面等对污染物的吸收。

(7)对于施工时仍在使用的建筑物而言,应将有毒的工作安排在非工作时间进行,并与通风措施相结合,在进行有毒工作时以及工作完成以后,用室外新鲜空气对现场通风。

(8)对于施工时仍在使用的建筑物而言,将施工区域保持负压或升高使用区域的气压会有助于防止空气污染物污染施工使用区域。对于噪音的控制也是防止环境污染,提高环境品质的一个方面。当前我国已经出台了一些相应的规定对施工噪音进行限制。绿色施工也强调对施工噪音的控制,以减少施工扰民。合理安排施工时间,实施封闭式施工,采用现代化的隔离防护设备,采用低噪音、低振动的建筑机械如无声振捣设备等是控制施工噪音的有效手段。

(五)实施科学管理、保证施工质量(www.daowen.com)

当前我国绿色施工推行有限,还未达到系统综合的程度,绿色施工的作用并不明显。这除了认识上的不足外,企业管理水平低,绿色施工投资高、经济效果较差是一个主要原因。因此,实施绿色施工,必须要实施科学管理,提高企业管理水平,使企业从被动地适应转变为主动的响应,使企业实施绿色施工制度化、规范化。这将充分发挥绿色施工对促进可持续发展的作用,增加绿色施工的经济性效果,增加承包商采用绿色施工的积极性。企业通过I5014001 认证是提高企业管理水平,实施科学管理的有效途径。

实施绿色施工,我们主张尽可能减少场地干扰,提高资源和材料利用效率,增加材料的回收利用等,但采用这些手段的前提是要确保工程质量。好的工程质量,可延长项目寿命,降低项目日常运行费用,利于使用者的健康和安全,促进社会经济发展,本身就是可持续发展的体现。

(六)我国施工阶段可持续发展现状

随着可持续发展战略在我国推广,土木工程行业的可持续发展也越来越受到社会各界的重视,绿色工程设计、绿色工程施工作为在土木工程落实可持续发展战略的重要手段,己经为众多的业内人士所了解。但需要说明的是,绿色施工虽然与可持续发展密切相关,但在其实际的推行中,存在深度、广度不足,系统化、规范化差,口头赞同多、实际行动少等现象,绿色施工的作用并不明显,函待进一步加强与完善。

当前承包商以及建设单位为了满足政府及大众对文明施工、环境保护及减少噪音的要求,为了提高企业自身形象,一般均会采取一定的技术来降低施工噪音、减少施工扰民、减少环境污染等,尤其在政府要求严格、大众环保意识较强的城市进行施工时,这些措施一般会比较有效。但是,大多数承包商在采取这些绿色施工技术时是比较被动、消极的,对绿色施工的理解也是比较单一的,还不能够积极主动的运用适当的技术、科学的管理方法以系统的思维模式、规范的操作方式从事绿色施工。现状如此的主要原因有以下几点:

1.认识不足

绿色施工意识的加强与整个环保意识的加强是相辅相成的过程。当前,包括政策的制定者、业主、设计者、施工人员及公众在内,人们对环保的认识仍然普遍不够,公众环保意识水平仍有待提高。我国公众环境意识的特点主要表现在:说得多,做得少;学者和政府官员对环境问题关注较多,而一般居民的环境意识普遍欠缺;城镇居民的环境意识较强,但广大农村居民的环境意识普遍欠缺;对环境问题的认识较高,但实际承受能力有限。在建设项目的建造过程中,由于建筑施工作业的特点,以及一线从业人员一般受教育水平较低,他们对施工过程的环境保护、能源节约尤为不重视,似乎已经习惯了刺耳的噪声、严重的浪费和一些习惯性的不良做法。此外对绿色施工的宣传、教育不足,也是导致对绿色施工认识不足的原因,如众多承包商都有一个错误认识就是认为采用绿色施工技术一定会增加费用,事实并非完全如此。

2.经济原因

一些绿色施工技术的运用需要增加建筑成本,如无声振捣、现代化隔离防护、节水节电等对可持续发展有利的新型设备(施),有利于可持续的建造方法的研究与确定等。承包商的目标是以最低的成本及最高的利润在规定的时间内建成项目。除非几乎不增加费用,或者已经在合同中加以规定,或者承包商在经济上有好处,否则承包商不会去实施与环境或可持续发展有关的工作。绿色施工概念的应用同样可以在施工中产生节约的效果。例如通过减少施工现场的破坏、土石方的挖运和人工系统的安装,降低现场清理费用;通过监测耗水量、在有可能的场合重新利用雨水或施工废水,可以降低水费;通过施工和拆除废料的重新利用,降低填埋场的额外收费和运输费:通过更仔细的采购以及资源和材料的重新利用,降低材料费;减少由于恶劣的室内空气品质引起的雇员健康问题等等。当前承包商采用绿色施工技术或施工方法,经济效果并不明显。很多情况下,由于绿色施工被局限在封闭施工、减少噪音扰民、减少环境污染、清洁运输等目的,通常要求增加一定的设施或人员投入,或需要调整施工作业时间,因此会带来成本的增加。而一些节水节电措施如果没有系统长期的采用,则由于其节约的费用可能低于其投入而得不到应用。

3.制度措施原因

由于缺乏系统科学的制度体系,使得政府在宏观调控上缺乏有效的手段,各个部门的标准不同,给执行带来了较大的困难。当前我国建设行政管理部门对施工现场的管理主要体现在对文明施工的管理,对于绿色施工还没有系统科学的制度来予以促进、评价及管理;缺乏必要的评价体系,不能以确定的标准来衡量企业的绿色施工水平。另一方面,当前我国建筑市场仍存在一些不良现象,各项改革仍在进行,如不规范的建筑工程承发包制导致一些施工企业不是通过改进施工技术和施工方法来提高竞争力;建筑工程盲目压级压价严重,导致承包商的利润较低,经济承受能力有限。

4.企业管理水平低、成本较高

目前我国建筑施工企业普遍存在人员素质不高,企业管理水平低下的现象,企业采用绿色施工技术随意性、依赖性强,而制度化、规范化差,无法采用科学的管理方法和手段,导致成本上升,绿色施工经济性效果更差,形成恶性循环。

(七)推进我国施工阶段可持续发展的具体做法

针对我国施工阶段可持续发展的现状,对其中的一些不足之处要进行改进,具体做法有以下几点:

1.提高全社会的“绿色施工”意识

如前所述,在我国人们对绿色施工的认识不够,从而影响了绿色施工的推广。只有在工程建设各参建方以及广大民众对自身生活环境的认识和保护意识达成共识时,绿色价值标准和行为模式才能广泛形成。因此,提高人们的绿色施工意识是非常重要的。可以通过以下几种途径:

(1)进行广泛深入的教育、宣传,加强培训。目前,人们对绿色建筑的认识仍然不足,在项目建设的全过程中,对施工阶段的可持续发展更加缺乏重视。而对绿色施工意识的加强,离不开生态环保意识的加强。在基础教育中,应进一步提高公众的绿色环保意识;在继续教育中使工程建设各方正确全面理解绿色施工,充分认识绿色施工的重要性;强化建筑工人教育,提高建筑企业职工素质,承包商进行有利于可持续的行为方面的教育,并使其从中受益。

(2)建立示范性绿色施工项目及施工企业。按照绿色施工原则建立示范性绿色施工项目和绿色施工推广应用示范单位,注重绿色施工经济性效果的比较,用活生生的例子展示在人们的面前,会起到显著的效果。

(3)建立和完善绿色施工的民众参与制。民众参与制可以挖掘民众对绿色施工的积极性,促进绿色施工的发展,从而形成一个自下而上的绿色推动机制。在施工准备阶段,充分了解民众的要求,进行科学的施工组织设计,最大限度的减少对周围环境的影响。

2.积极探索解决经济性障碍的可行性办法

解决绿色施工经济性差的障碍是绿色施工能否顺利推广的关键。国家及地区应积极探索解决经济性障碍的可行性办法。以下是几种较为有效的途径:

(1)加决绿色施工技术的开发和运用,降低应用成本。技术进步和技术创新可以有效地推动绿色施工技术的运用。“绿色技术”并非都是“高新技术”,如果运用适当的“中等技术”,可以有效的降低绿色施工成本。在许多情况下,一种对环境更为有利的施工过程能够比传统的过程还要经济,或至少在费用上相当。

(2)加强财政税收的经济杠杆作用。有效的经济体制,是促进绿色施工的有效手段。通过税收调节,政策扶持,鼓励绿色施工技术及方法的研究及运用。在一些发达国家,凡新建和改建利于可持续发展的建筑物,效果达到一定标准以上的施工企业一般都会从政府获得一定的优惠条件,例如得到更多的建设项目、减税、奖励等。

(3)实施科学管理,提高企业管理水平。推行绿色施工,必须要实施科学管理,提高企业管理水平,使企业从被动地适应转变为主动的响应,使企业实施绿色施工制度化、规范化,这将提高绿色施工的经济性效果,增加承包商采用绿色施工的积极性。施工企业实施科学管理涉及企业的各项管理活动,企业通过I5OI400I 认证也是提高企业管理水平、实施科学管理的有效途径。另外,应使企业认识到,绿色施工决不仅仅是为了环境保护、为了社会公众利益,绿色施工涉及施工企业自身的发展,与工程项目管理的投资、质量、进度目标密切联系在一起。

3.建立系统、科学的绿色施工法规和制度体系

科学系统的法规、制度体系是推动绿色施工及其技术应用的关键,在人们的思想意识尚未达到理性的自觉时,还需要靠政府部门的参与和引导以及相应法规的约束。制定有前瞻性的市场规则和法规体系,形成强大的推动力,才能激发自下而上的积极呼应。绿色施工的法规可以是环境保护法规的分支及文明施工管理的规定,它的制定是一个系统工程,需要多行业、多学科的协商。目前,我国建筑法规应继续加强对环境保护和资源节约等方面的规定,技术标准及规范也应继续加强对绿色施工的要求,并不断随着新技术、新工艺的发展进行更新。应建立一些利于推进绿色施工的制度,如针对政府投资的建设项目,可在招标文件中明确要求承包商应在投标书中说明的有关可持续发展的方案,并在工程承包合同中予以约束;可提出承包商应通过ISO14001 环保认证的要求;对于其他社会投资项目则可通过税收、奖励等制度促进绿色施工的应用;鼓励业主将绿色施工准则纳入施工图纸和技术要求中,将环境等责任加入建造合同,并在建造期间监督承包商加以遵守。此外,还可建立绿色施工责任制、施工单位的社会承诺保证机制、社会各界共同参与监督的制约机制;可将承包商运用绿色施工技术的程度,作为工程评标和评优的依据;可将一些“文明施工”管理办法完善为“绿色施工”或“绿色文明施工”管理办法,使其范围更广,内容更丰富;应进一步完善施工中的保险与索赔制度,为绿色施工创造良好的运行环境。

4.加强施工阶段可靠性研究,建立“绿色施工”评价体系

施工阶段技术方面工作的重要性不可忽略,而其中有关施土阶段可靠性研究的部分又是一个新的研究领域。现行的施工阶段可靠性研究主要包括以下几个方面:

通过对施工现场的调查,初步分析了施工过程中出现的各种荷载;根据施工过程中混凝土强度随时间不断变化的特点,分析了钢筋混凝土受弯构件和受压构件抗力的变化过程,并以独立增量过程为基础,提出了施工期结构抗力的随机过程模型,给出不同时刻结构抗力的相关函数。

根据施工过程中结构的形状、混凝土材料的性质(强度、弹性模量)以及施工荷载随时间变化的特点,分析了施工期钢筋混凝土结构的抗弯和抗冲切可靠度,研究了支撑方案、施工周期以及可变荷载与永久荷载之比对施工期结构可靠度的影响。

对钢筋混凝土受弯、受剪、轴压、大偏心受压构件进行了敏感性分析,以明确各种结构构件施工过程中应重点控制的项目,提高施工质量控制的主动性。

在结构施工期可靠度分析的基础上,根据结构的初始费用(建筑材料、建造费用及用工费用和支撑系统的材料费用)和结构倒塌损失之和最小的原则,初步建立了结构施工期的风险分析模型。在保证结构施工期必要安全性的基础上,可以为施工支撑方案的合理选择提供参考。

为了推行绿色施工,配合前述相关制度的实施,使政府主管部门能够实施有效管理,应积极引导承包商与业主建立绿色施工评价体系,对绿色施工技术在土木工程中的应用进行综合评判。实施绿色施工评价,需要建立评价指标体系与评价标准,因此需要首先回答诸如哪些与可持续发展密切相关的因素需要在工程施工过程中予以监督和评价,哪些应在招投标文件及工程合同中予以要求,如何评价现场管理、施工方案是否利于促进可持续发展等问题。在此基础上根据绿色施工发展现状明确哪些评价指标需要被选择,各指标需要利用何种模型进行评价,以及现阶段可接受的评价标准是什么,从而最终建立绿色施工的决策支持系统。通过开展绿色施工评价可为政府或承包商建立绿色施工的行动准则:在理论的基础上明确被社会广泛接受的绿色施工的概念及原则等。建筑业实施可持续发展战略,需要以可持续发展的眼光对项目的整个建设过程予以监控与评价。现阶段国内外研究利用寿命周期评价、环境工程评估、可持续工程设计准则等开展绿色工程评价,对土木工程行业的可持续发展具有重要意义。这些评价尽管也涉及到施工过程,但大多仍以规划设计阶段为主,因此建立针对施工阶段的可操作性强的绿色施工评价体系是对整个项目实施阶段监控评价体系的完善。

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