高档办公楼绿色建造技术的研究与示范

李 琰 张淳劼

上海建工五建集团有限公司 上海 200063

1 工程简介

新建海航总部办公楼项目（图1）位于上海市浦东新区黄浦江中心段E18单元1-10地块，建筑由办公主楼、裙房及中庭组成，配备有地下商业餐饮空间及地下停车库。其中：主楼地上20层，高89.90 m，建筑面积42 268 m2；裙楼地上5层，高25.00 m，建筑面积7 966 m2；地下空间3层，建筑面积37 708 m2。

图1 项目效果图

2 绿色施工前期策划

本工程地处上海核心商务区，地理位置特殊，西临黄浦江，北邻世茂滨江高档住宅区，绿色施工、环境保护要求高。总承包商以极大的社会责任感和使命感，高度重视绿色施工。在项目施工总策划中，绿色施工单独成章。明确了争创上海市绿色施工样板工程及住建部首批绿色施工科技示范工程要求，打造“节能低碳工地、绿色智能建筑，提升企业品牌”的总体目标。

经前期反复讨论，确定了“责任分解、指标考核、创新工艺、持续改进”的总体思路。建立健全绿色施工管理网络及责任制。分基坑施工阶段及结构施工阶段编制绿色施工专项施工方案。分阶段、分区域制订能源消耗指标、水资源消耗指标（包括非传统水源利用）、主材节约指标、环境保护指标及土地节约指标。明确施工过程中拟采用的节能降耗措施，并做好施工交底工作。定期对绿色施工执行情况进行检查、改进。加大绿色施工宣传，大力推进“四新”技术运用，使绿色建造、环境保护理念深入专业分包及作业班组[1-3]。

3 绿色施工关键技术应用

3.1 紧临黄浦江的深基坑变形控制

本项目基坑面积约15 000 m2，普遍区域开挖深度为14.70 m，局部电梯井深坑开挖深度为18.60 m。与北侧在建深基坑最近处相距12 m，在影响范围之内。故基坑周边围护结构采用厚800 mm地下连续墙，3道混凝土支撑，地下连续墙两侧槽壁加固采用φ850 mm三轴搅拌桩。基坑及深坑周边采用φ800 mm高压旋喷桩加固。

⑦层内的承压水水头埋深在6.90～7.10 m之间，与本工程基坑开挖有直接影响。通过2次降水试验，发现潮汐影响观测井水位恢复最大幅度为80 cm，最终确定在坑内布置8口深度为35 m的降压井。

基坑开挖遵循“分层、分块、对称、限时”的原则，利用时空效应原理，支撑紧跟土方开挖施工，及早形成对撑。按照现场施工情况，按需开启降压井。

第三方监测数据显示，基坑变形得到有效控制，确保了周边建筑物及管线的安全。

3.2 支撑设计优化

本基坑原本采用4道混凝土支撑，项目部根据工程经验，结合挖土取土方案，向设计单位提出将第1道支撑栈桥标高下调1 m的建议，通过专家论证，将4道支撑减少为3道，节约混凝土和钢筋的使用量约20%，也减少了建筑垃圾的产生。优化取土口位置、微调栈桥平面位置，缩短了土方驳运距离，降低了人力、机械台班及能源的消耗。

3.3 支撑静音拆除

为降低支撑拆除过程中对环境的影响，项目部确定了支撑静音拆除的主导思想。支撑拆除采用了多种切割法（图2），包括链锯法、盘锯法以及排孔法。和传统空压机、镐头机拆除工艺相比，虽然在施工成本上有所提升，但降低了噪声、控制了扬尘，达到了保护环境的预期目标，同时使工期提前了30 d。经破碎的混凝土作为制作再生混凝土的材料，交专业单位处理，做到了建筑垃圾的循环使用[4-6]。

图2 支撑静音拆除

3.4 钢结构运输效率提高

利用Tekla软件，从深化设计出发，将钢柱牛腿长度由原来的1.20 m减少到1 m，这样单根构件的运输尺寸从3.10 m×3.10 m减少到2.70 m×2.70 m。在运输时，从一车只能运输6根钢柱增加到可以运输8根，运输效率提高33%，从源头减少碳排放，降低运输成本。

3.5 新型墙体材料

本着尽可能使用绿色建材的理念，和设计人员协商，铝板幕墙后侧填充墙材料从砂加气混凝土砌块改为ZM轻骨料混凝土隔墙板条。该墙板采用粉煤灰、炉底渣等工业废料为主要原材（含量占70%），在生产、运输过程中不产生任何污染，能量消耗低，是一种节约能源、保护生态环境、控制污染物排放的新型绿色建材产品。与传统墙板材料相比，ZM墙板保温性能更佳，拼装过程中采用绿色环保的专用黏结剂，且无需粉刷，减少了大量的湿作业，节约了水资源。

3.6 水资源的循环利用

为增加水资源利用率，避免水资源浪费，现场设置2套水循环系统，回收利用承压水、雨水，及经3级沉淀池过滤后的施工废水等非传统水源，对场地、进出场车辆及厕所进行冲洗；委托搅拌站检测施工现场循环水水样，使用经水质检测合格后的非传统水源，作为混凝土养护用水。水资源循环梯级利用，有效节约了水资源。

3.7 BIM技术辅助精细化管理

为加强施工过程的精细化管理，项目部引入了BIM技术，由总包牵头，组织对复杂部位的建筑结构、暖通、消防、给排水、强弱电等系统进行深化和综合优化，把错、漏、缺的情况降到最低，同时优化设计，把管线布置得更为流畅、合理。通过BIM技术，项目部实现了关键工序可视化交底，把矛盾解决在图纸阶段，有效减少了因返工而产生的人工及资源浪费。

3.8 清水顶棚及架空地板系统

本工程大部分区域不进行吊顶，为清水顶棚，体现了简约、现代的结构之美，同时节省了大量装饰材料以及施工措施。全楼采用架空地板系统，90%的管线布置在架空地板内部，降低管线安装难度，保证安装质量；便于后期检修；实现地面低位送风，提高室内空调循环效率。

4 绿色施工创新技术应用

4.1 工程污染实时监控系统

经浦东新区环保局现场考察与评价，本项目成为上海首批采用建筑工程污染实时管理监控系统（图3）试点工程，实现精细化污染防控治理。在整个施工过程中，项目部借助该系统的颗粒物浓度仪、雨水传感器、温湿度仪、声压计、风速风向仪、摄像头等设备，搜集了施工现场环境多项关键数据及影像资料。通过不断调整施工工艺，有效控制了施工对滨江周围环境的影响和污染。

在施工过程中的各项监测数据也为上海首个施工环境影响要素数据库提供了宝贵数据，为本市推动建筑业转型升级和绿色发展提供了重要的基础定量依据。

图3 建筑工程污染实时管理监控系统

4.2 轻型低能耗自爬升脚手架体系

根据本项目特点，对1#、2#核心筒脚手架体系进行定性、定量分析。相比传统的落地脚手架和悬挑脚手架相结合的脚手架体系，WL-13导轨式多功能电动升降脚手架（图4）不仅全面满足结构主体施工的要求，而且可节约20%施工工期，降低34%脚手架体系成本。该架体具有定型化、标准化的特点，一次组装成型后无需重复搭设、拆除，减少劳动力的使用，节省周转材料，且维修率低；其不锈钢保护屏相比绿网防尘效果更佳，更美观；架体不可燃，消除了高空火灾隐患；配备抗倾覆和防坠落装置，架体整体提升由电脑控制并设有报警系统，整体安全可靠；符合低碳、绿色、节能、环保的要求。

图4 轻型低能耗自爬升脚手架体系

4.3 超薄型防火涂料

项目部联合同济大学建立有限元模型，对典型钢梁及钢柱进行了热分析和结构分析。经计算及耐火性能试验，超薄型（膨胀型）防火涂料（图5）满足主体结构防火要求，并得到上海市消防局的认可。使本工程成为全国首个在耐火极限为3 h的办公楼中应用超薄型（膨胀型）防火涂料的项目。相比薄型及厚型防火涂料，超薄型（膨胀型）防火涂料大大降低了防火涂料的使用量，从而降低施工费用。超薄型防火涂料具有施工方便、装饰性好的特点，同时避免了厚型防火涂料的质量通病，有效减少外露钢柱、钢梁使用过程中的碰撞损坏，降低维修费用[7]。

图5 超薄型（膨胀型）防火涂料的应用

4.4 玻镁复合风管

本工程采用了玻镁复合风管。这是一种新型的高科技复合板材，由优质氧化镁、氯化镁、耐碱玻纤布及无机黏合剂经现代工艺技术滚压而成，具有质量轻、强度高、不燃烧、隔声、隔热、防潮、抗水、使用寿命长等特点，是新一代的节能环保型绿色产品。与传统风管相比，其维修费用极低。

基于本工程的“一种玻镁风管防漏风结构与施工方法”（图6）已获发明专利受理。

图6 玻镁风管防漏风结构示意

4.5 激光整平机施工耐磨地坪

本工程固化剂耐磨地坪采用LSL-1.5EP-A激光整平机（图7）施工成型。激光整平机找平不需要拉控制线，也不需要支侧模板来控制地面标高，只需由整平机上的激光测控系统实时控制。该设备将找平、整平、振捣（每分钟振动3 900次）等多道作业工序整合到一起，一次性完成。平整度误差小、地面整体性好、密实均匀，有效解决地面空鼓、起壳、开裂、不平等问题，提升了工程质量，并大大降低了后期维护费用。

图7 激光整平机示意

相比传统施工工艺，激光整平一次性成型可节约人工60%，提高施工效率80%。

5 绿色建筑元素应用

5.1 太阳能集热系统

本工程紧临黄浦江，临江处无大片高楼阻挡，保证了丰富的太阳能资源。故在主楼屋面设置太阳能集热器134块，总面积约300 m2。在第20层机房内设太阳能储热水箱，17～20层热水、地下室厨房热水各设1套板式换热器间接换热；17～20层办公室内卫生间设容积式电热水器辅助加热；地下室厨房设容积式燃气热水器制备热水，可有效节约能源[8-10]。

5.2 雨水循环系统

由于本工程室外景观水池面积近2 800 m2，水资源丰沛。故设立雨水回用处理系统，雨水蓄水池有效容积为290 m3，处理工艺和供水方式为：回收雨水（景观水体循环水）→雨水蓄水池→原水加压泵→混凝加药→混凝反应器→砂缸过滤器→投次氯酸钠消毒剂→清水水箱（138 m3）→给水加压泵（景观水体循环泵）→供水点。室外绿化浇洒、景观用水、道路冲洗、地下车库冲洗均由雨水回用系统供水。

5.3 变风量冰蓄冷空调系统

本工程采用了变风量冰蓄冷空调系统，蓄冰槽采用不锈钢制作。该系统利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中，白天融冰将所储存冷量释放出来，减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量。根据每个区域需要，提供适量的冷气，节约能耗，是当今世界中央空调的发展方向。不锈钢蓄冰槽相比混凝土蓄冰槽，不仅杜绝使用阶段渗漏水隐患，而且便于回收，且可重复利用。

5.4 幕墙固定水平外遮阳系统

由于上海夏季时节太阳高度角较大，固定的水平外遮阳设施能有效降低建筑物内的热量，调节室内光、热环境，实现降低空调负荷及缓解室内眩光的目标。

同时，固定外遮阳与建筑浑然一体，作为建筑外立面设计的有机组成部分，利用“线”造型打破建筑立面平直的“面”元素，丰富建筑的立面细部，美化建筑外观[11,12]。

6 结语

本项目通过前期绿色施工策划、创新技术的集成应用及实施过程中的动态管控，实现了各项节能降耗及环境保护目标。本项目已通过住建部全国首批绿色施工科技示范工程中期检查，获得“上海市绿色施工样板工程”“上海市文明工地”“AA级建设工程项目安全文明标准化工地”“上海市优质结构”“金钢奖”“上海市安装工程优质结构”等荣誉。

通过本项目的实践，使我们对绿色建造、环境保护工作有了新的认识。要广泛开展绿色施工宣传培训，使绿色施工理念和绿色施工技术深入人心；要加大研发，在新型模架体系、数字化施工方面做好总结和研究；要重视基础数据的收集和分析，了解企业的控制水平，优化企业控制目标；要和绿色设计相结合，凝固绿色建筑元素，并争取得到各参建方及主管部门等多方的支持，把绿色建造、环境保护工作落到实处。