文章精选丨绿色施工技术在大型公共建筑项目中的应用

本文以长沙黄花国际机场改扩建工程中的旅客过夜用房为例，阐述项目的绿色低碳施工，综合智慧工地管理平台、“BIM+4D”信息管理、建设工程碳排放定额计算分析管理系统、绿色建材、《建筑业10项新技术（2017年版）》、绿色施工推广应用技术以及项目自主创新的多项绿色低碳技术，在确保工程质量和安全的基础上，有效降低碳排放，节约资源，保护环境，取得包括经济、环保、社会等显著的绿色综合效益，同时有力提高三星级建筑评价分值，为同类绿色建筑施工及绿色建筑等级评定提供参考和借鉴。

 

项目概况

 

长沙机场改扩建工程位于湖南省长沙市现有黄花机场的东侧，是湖南省首批9个绿色建造试点项目之一，也是国家和湖南省“十四五”发展规划重点项目，建成后将重塑我国中部地区交通格局，其交通网络、区域经济、技术创新与可持续发展均将系统性地升级。综合交通枢纽工程为其首开项目，其中用房建成后将为旅客提供短暂的住宿、用餐、会议以及其他综合服务。用房总建筑面积7.9万 m²，为框架结构，地上 6 层，地下 1 层，设计目标为三星级绿色建筑，要求施工措施紧密联系设计，增加星级评价分值， 其整体效果图如图1所示。

项目拟创中国建设工程鲁班奖（国家优质工程）等各大奖项，施工质量要求高，同时施工区域紧邻飞行区域，如图2所示，需进行不停航施工，绿色施工环境要求高。用房与数座单位工程交叉压覆，基坑开挖难度大，“坑中坑”众多，工作面移交频繁，现场组织协调难度极大且移动通信信号受干扰程度大。

 

 

绿色低碳施工技术-信息化技术

 

智慧工地管理系统：

项目使用全链指挥系统作为智慧工地管理平台，联动各部门电脑，管理人员的手机软件、对讲机和智能安全帽，现场摄像头，环境监控设备，深大基坑、高支模、混凝土养护温湿度感应探头等监测仪器，全面掌控施工现场的质量、安全、绿色文明施工、成本、进度等情况，精准实施指挥协调。其中，8套环境监测系统（如图3所示）实时掌控施工现场空气温湿度、可悬浮颗粒物（TSP、PM_2.5、PM₁₀）、噪声等环境指标，并与自动喷淋系统联动，当空气可悬浮颗粒物监测超过设定值时，指挥中心可自动启动喷淋降尘；当其他污染物超标，应力、变形接近预警值时，系统将发送预警信息通知相关管理人员及时采取措施。同时，智慧工地管理平台还通过“5G+物联网”与商品混凝土站、机械设备租赁方、材料供应商等各合作单位联通，实时掌握机械、材料的运输及使用情况。

工程碳排放定额计算分析管理系统：   

项目积极参与碳减排的各项科研课题，分析总结施工过程中的碳排放特征与规律，收集各类机械台班、建筑材料等碳排放因子，研究一套完善的碳排放计算和方案比选 的管理体系。作为课题成果之一的建设工程碳排放定额计算分析管理系统是湖南省内第一款完整型、便捷性、可追溯、全过程的建设工程碳排放计算分析专用软件，涵盖房屋建筑、装饰装修、机电安装、市政给排水、园林绿化等板块，其核心计算板块采用碳排放系数法，依据GB/T 51366—2019《建筑碳排放计算标准》并参考建设项目造价方法和施工定额来构建碳排放定额计算模型，可实现建材消耗（建材生产）、建材运输、施工建造 3 个阶段的“一键算碳”， 并实现项目从碳预算、碳减排到碳结算的无缝输出。经湖南省绿色建筑与钢结构行业协会评价，整体达到国际先进水平，其中基于工程定额的碳排放因子算法、多维度建筑碳排放基准值测算方法达到国际领先水平。项目进行施工组织和施工方案设计时，运用此软件计算分析碳排放，并与质量、安全、成本、进度等因素综合考虑，以确定最.先.进适用的方案。

 

BIM 深度辅助： 

项目采用BIM正向设计，一模到底，贯穿设计、施工、运维3个阶段。施工过程中，BIM协同管理平台融合大数据、物联网等建造手段，采用BIM+4D技术进行多专业标准化协同建模，有效开展图纸会审、场地布置、方案制定、深化设计、材料用量计算等，及时发现并修改各专业碰撞问题，管控施工进度及风险，降低材料损耗；在三级技术安全交底时通过立体模型和动画让被交底人员形象地了解施工步骤。

深大基坑土石方开挖过程中，由于紧邻飞行区域而无法使用倾斜摄影技术生成地形，因此项目根据场地移交时的测量结果，采用BIM+Civil3D的方法精准高效地计算复核土方总量，其高精度、可视化的优势确保了施工质量和效率。

针对不停航施工，塔吊群设计时，由于机场对施工区域限高104 m且深大基坑对周边区域有堆载限制，而塔吊工作量大且工作面移交频繁，因此项目采用BIM+4D技术辅助设计群塔方案，如图4所示，精准布置塔吊位置、覆盖范围、水平距离、架设高度及相邻塔吊高差，科学设计吊装顺序及交接步骤，进行群塔防碰撞分析，从而在实际施工过程中，既避免了碰撞事故或干扰飞行器正常起降事件，又高效使用了各座塔吊。此项BIM深度辅助的措施可在GB/T 50378—2019中得最高分，即 15 分。

 

 

绿色低碳施工技术-绿色建材

 

项目优选原材料过程中，将绿色建材标识纳入考察范围，并写入合同，主体结构的绿色建材使用比例达91.4%，高于GB/T 50378—2019中的最高值70%，可得最高分12 分；同时，项目就地取材，500 km范围内的建筑材料重量占比高达99.2%，高于GB/T 50378—2019中控制项60%的要求。项目建设钢筋集中加工车间采用成套自动化设备加工成型各类钢筋制品，与商品混凝土站沟通，请其抵近于施工区域周边建站，这些措施有力保证了原材料的质量和供应效率。秉持着低碳混凝土的理念，混凝土原材料较高比例使用粉煤灰、矿粉等工业废料，有效提高了新拌混凝土的工作性能和硬化混凝土的力学及耐久性能。材料使用过程中，项目严格按照限额领料制度并结合BIM排版优化等措施，将钢筋、混凝土、砌体砖的损耗率分别控制到了1.12%、0.58%、1.23%，远低于定额损耗率及项目目标值，同时按照GB/T 50378—2019可加最高分8分。钢筋加工、混凝土浇筑、砌筑砖和砂浆砌筑等过程中产生的余料垃圾，通过智慧工地管理平台统一调度，再次使用，使回收再利用率高达98.28%，高于GB/T 50378—2019中的50%要求 ，可加 4 分。
 

 

绿色低碳施工技术-技术创新

 

项目积极推广使用新技术、新材料、新设备和新材料，采用《建筑业10项新技术（2017年版）》中的9大项、25小项，《绿色施工推广应用技术》（2017年版）中的10大项、31小项。在此基础上，项目针对现场的施工重难点，不断自主创新及改进绿色低碳施工技术。

 

旋挖钻孔灌注桩挤土式成孔技术： 

用房基础范围内的部分土层为填土层，针对其自重固结尚未完成所造成的匀质性差、孔隙比大、强度低等不足，项目在桩基钻孔施工时，使用自行设计的专.利产品——旋挖挤土钻头，施加旋转及垂直力将其螺旋式挤压入土层，大部分土颗粒被挤入周围土体孔隙内，在桩孔周边约30 cm范围内形成高密实度土层，达到孔壁自稳的效果，少部分土体被挤入钻头叶片内随之提升至孔外。钻孔过程中若遇到土洞、溶洞、溶槽类底层，则可就地取材，回填符合要求的土、片石、砖渣、混凝土后，将填充物挤入孔洞内加固孔壁。与传统的泥浆护壁和钢护筒护壁相比，此方法可有效增加桩侧摩擦力，提高单桩承载力，减少桩基沉降量，降低土方外运量和混凝土充盈系数，并减少泥浆、扬尘、噪声等污染。此项技术使得桩基钻孔施工顺利，同时降低费用326万元，降低碳排放605 t。

 

超重超长钢筋笼单机整体吊装施工技术： 

针对桩基钢筋笼既长且重的特点，项目设计特制的滑轮组，即通过增设副吊中与原导向轮同一水平位置的导向轮来增加吊装范围，配合特制的扁担以及相应吨位的钢丝绳、U形环，计算钢筋笼的吊点位置后，即可仅使用一台起重设备进行钢筋笼的整体吊装。相比分节吊装或采用2台以上设备整体吊装，超重超长钢筋笼单机整体吊装施工技术的优势在于：钢筋笼可在钢筋集中加工车间内制作完成，质量更有保证；简便的现场操作在确保安全的基础上保证了钢筋笼不变形，既可加快进度又可节约成本。成桩后经超声波检测及抽芯试验，桩身完整性及单桩抗剪承载力均满足设计要求。相比传统的井口焊接方式，本技术累计节约焊接时长1 600 h，降低人工费用36万元及碳排放12 t。

 

三角桁架钢模板组合支模体系施工技术： 

针对外侧墙高度较高、浇筑高度不等、混凝土外观质量要求高、工期紧张等难点，项目使用改进型三角桁架加钢模板的支模体系。体系采用3.1 m+2.0 m+1.0 m的组合式钢模板，可适应不同浇筑高度并减轻自重，大块钢模使得模板表面平整且接缝少，同时支模体系下方安装有万向轮，使用人力或小型卷扬机等设备即可在基坑内行走，从而避免组装拆卸模板时需吊装出基坑而使用大型起重设备和运输车辆。用房外侧墙的混凝土浇筑施工全过程使用2套支模体系于东、西两工作面，作业饱和无延误，模板及混凝土施工顺利，混凝土质量合格，外观平整光滑。相比使用传统的木模板、小块钢模板等，本支模体系降低施工费用14% ～22%及碳排放39 t，加快工程进度41 d。 

此支模体系还用在了长沙机场改扩建工程中的其他单位工程，特别是长沙磁浮东延线接入T3航站楼工程磁浮T3站，其外侧墙有多种高度且无肥槽，深大基坑内的3层支撑对模板吊装造成阻碍，而此套支模体系的可组合和自行走的特点，用于此处尤显优势。通过智慧工地管理平台的统一调度使用房外侧墙与其他工作面的工期无缝链接，一模多用及场内周转的优势更进一步降低了摊销费用及碳排放。

 

超长混凝土外侧墙裂缝综合控制技术： 

用房外侧墙为超长混凝土结构，钢筋密集且墙面正对常年主导风向，由于基坑稳定、作业面狭窄、工作面移交时间紧张等，选择分仓法。针对超长混凝土结构开裂的通病，项目采用系列技术贯穿混凝土的全过程施工，控制由于结构内外温差、混凝土收缩、结构外约束等3种因素引起的裂缝。在优选混凝土原材料时，考虑原材料本身的性能，且考虑原材料相互之间“1+1＞2”的组合效应，例如双掺二级粉煤灰和S95矿粉并配合缓凝高效减水剂。优化配合比时，按照大塌落度、高穿透性、低工作性损失、低收缩的标准设计，采用低水灰比，并调整膨胀剂的补偿收缩发展幅度与混凝土收缩发展相匹配。在商混站集中生产后的混凝土运输途中时即开始保温，在混凝土浇筑时即开始带模养护，当混凝土终凝时即开始保温保湿养护。混凝土采用信息智能化养护，利用混凝土自发热，并使用储存于地下而常年温度相对稳定的养护用水以降低补水时结构内外温差的变化率，层层覆盖塑料薄膜、保温毯、防风彩条布保温。养护期间，智慧工地管理平台接收预先安装在外侧墙各代表性位置的温湿度传感器实时传送的数据，控制自动喷淋系统补水，或发送预警信息给现场管理人员检查保温设施。相比割裂地注重某单一过程、单一方法，或者忽视具体作业环境，简单地堆砌多种方法，此套系列技术能精准、经济地调配人机料等资源，尤其适用于需短期内连续浇筑的超长混凝土结构。外侧墙浇筑养护过程中，混凝土最高温度和内外温差满足要求，拆模后无温差导致的龟裂纹，浇筑完成1 a后观察，相比周边同类型建筑结构，裂缝数量减少30%～50%，其中贯穿性裂缝总长度降低60%以上，混凝土泛碱发白的程度较轻，竣工之前可降低裂缝修补费用90万元及碳排放1.21 t，预计全寿命期内将降低裂缝修补费用800万元及碳排放10.75 t。

 

 

绿色创效

 

绿色低碳施工技术创造的综合效益明显，并有力提升了三星级绿色建筑的评价分值。定量计算碳排放为38 902 t，优选及改进施工方法后累计减碳3 368 t，降碳率达8.7%。各施工点高效作业，衔接连贯，质量一次验收通过率100%，未发生重大安全责任事故，实际施工进度相比计划工期提前32 d，各类污染物的排放控制得当，未影响飞行区通航，也未发生投诉事件。项目部有效利用废弃的混凝土及砂石等建筑垃圾，总计减量4 364 t，在减少使用外运材料的同时也有效缓解了飞行区周边的交通拥堵状况。用房目前预评价分为89.3，达到GB/T 50378—2019中“三星级绿色建筑≥ 85 分”的要求。

 

 

 

本文引用格式：欧阳知，张明亮，王江营，等. 绿色施工技术在大型公共建筑项目中的应用：以长沙黄花国际机场旅客过夜用房项目为例[J]. 绿色建筑，2025，17（4）：18-22.