基于全寿命周期的建筑垃圾量化方法研究

刘霞 胡犀

（1、重庆工程职业技术学院，重庆402260 2、葛洲坝重庆停车产业发展有限公司，重庆401120）

1 概述

随着城市化进程的加快，建筑业快速发展，消耗大量建筑材料，继而产生数量惊人的建筑垃圾。根据《中国建筑垃圾资源产业化发展报告》，2011-2017 年中国建筑业房屋施工产生建筑垃圾量高达9.77～15.93 亿吨，约占城市固体垃圾总量的30%～40%。然而，现阶段我国建筑垃圾的回收利用率还不足5%，导致环境的污染和资源的浪费，成为阻碍我国经济及环境可持续发展的严重隐患。

目前关于建筑垃圾量化方法研究的理论方法主要有，3R 原则、产业生态理论、零排放相关理论、清洁生产理论等，3R 原则是指减量化原则、再利用原则、再循环原则[1]，曾被Jing Hu 等人运用在皮革业；基于3R 原则对建筑垃圾进行有效管理，必须对建筑垃圾进行量化研究，不但可以从终端将产生的建筑垃圾进行回收利用，还可以从源头实现建筑垃圾减量化，因此，准确预测建筑垃圾的产生量是管理建筑垃圾的关键。通过对国内外相关文献和资料研究总结，本文研究总结了建设项目寿命期内的决策阶段、设计阶段、施工阶段、拆除阶段的建筑垃圾量化方法。

2 建设项目寿命期内建筑垃圾量化方法

2.1 决策阶段建筑垃圾量化方法

2.1.1 人均乘数法

根据某个区域某时间段的建筑垃圾填埋总量，除以总人口数，即得到建筑垃圾人均产量，然后根据人口预测值，算出未来建筑垃圾产量预测值比如，按重庆主城区人口中平均每人每年产生100kg 建筑工地垃圾的较低估计值计算，则重庆主城区865 万人口，年建筑工地垃圾约86.5t。这种方法主要用于区域建筑垃圾的量化预测，但实际上建筑垃圾产量主要受建筑活动影响，与总人口数无直接关系，导致这种方法与实际相比可能会有较大的波动，测算数据不够精确，仅适用于政府在制定中远期规划时运用。

2.1.2 基于投资额的单位产量法

基于投资额的单位产量法。首先对若干具体的项目进行实地调研，得到项目建筑面积和各类废弃材料的产量，再运用线性回归法对数据进行加工，计算各类废弃材料的单位面积产生率；然后根据所有项目总投资额和总建筑面积，应用线性回归方程获得单位面积对应的价格，进而通过预测区域内总建设金额，预测区域内废弃材料的总产生量。该方法将建筑垃圾产量与受建筑活动结合起来研究，误差较小，但是需要建立精确完备的区域项目数据库，才能实现精确预测。

2.1.3 灰色预测模型

灰色预测模型法是通过搜集某区域长期如20 年的建筑垃圾产生量、建筑总面积、国内生产总值、建筑项目总投资额等数据，建立灰色模型，采用基因表达式编程对未来两年的建筑垃圾产生量进行了预测。这种方法要求建立在充足的历史数据的基础之上的[2]。

2.2 设计阶段建筑垃圾量化方法

2.2.1 基于建筑面积的单位产量法

据有关资料数据统计，每10000m2建筑的施工过程中，建筑废渣的产量为500～600t。该方法同样需要建立完备的数据库，统计项目建设面积和建筑垃圾各类材料单位产量，建筑面积一般在直接获取，而单位产量则要通过现场调研、或通过对政府工作报告、行业统计报告、相关的学术文献调研取得，因此，需要通过长期积累，建立完备的建筑垃圾数据库，才能对建筑垃圾量化进行准确预测，从而提高建筑垃圾管理效率。

2.2.2 BIM预测法

利用目前日趋成熟的BIM 信息化技术，运用虚拟仿真模拟，对建筑建设过程产生的建筑垃圾进行分类汇总，预测建筑垃圾产量，通过模型预测出的数据，对项目进行监管，控制和减少建筑垃圾产量，从而实现基于信息技术的建筑垃圾精细化决策管理，同时，还可对建筑垃圾的生产单位、生产项目、处理单位等进行模型构建与预测，实现建筑垃圾全寿命周期的信息化管理。

2.3 施工阶段建筑垃圾量化方法

2.3.1 系统建模法

“基于工序的量化”思想，从系统角度对建筑垃圾的产生进行预测，首先识别每个工序的建筑垃圾产量，然后确定影响该工序建筑垃圾产生量的因素占建筑垃圾总量的比例，根据这些因素，预测建筑垃圾的产量。通过建立系统模型对影响建筑垃圾产量的各因素进行分析，可以提高建筑垃圾预测精度，精确细致的量化结果有利于制定更加详尽合理的策略。

2.3.2 现场调研法

现场观测有直接测量和间接测量两种。直接测量（转下页）是指对现场堆积的建筑垃圾进行直接测量获取数据，该方法可以应用于测量某类建筑材料的废弃量，可以获得更加精确的测量结果，但实施起来比较复杂。间接测量是统计现场进出车辆数量，结合单位车辆的建筑垃圾运输量，统计得到建筑垃圾总量，该实施起来较为方便快捷，但只能获得总量上的数据，适用于较低级的建筑垃圾管理。

2.4 拆除阶段建筑垃圾量化方法

随着我国城镇化水平的不断提高，城市面积规模不断扩张，旧有城区的拆迁改造与新城区的土地一级开发等使得我国过去10 年的建筑拆迁面积也保持较快的增长速度。据统计，2017 年，我国建筑拆除面积已经达到14.36 亿平方米左右的规模，同比增长8.34%。

2.4.1 单位面积产量法

房屋拆除工程建筑垃圾量=建筑面积×单位面积垃圾量，一般通过查阅定额规范可得到单位面积垃圾产量，单位拆除工程建筑垃圾量与建筑结构密切相关，通常每拆除1 平米建筑，产生0.5～1m3的建筑垃圾。在通过查阅1999 年日本的住宅区完工报告书，计算表明每平方米拆出1.86t 的建筑垃圾。

2.4.2 材料分流法

材料分流法是用项目购买的建筑材料总量（M）减去废弃部分（CW），剩余部分构成建筑实体，在拆除时转化成拆迁垃圾（DW），即DW=M-CW。假定某类建筑结构平均寿命为50 年，则该类建筑2019 年的建筑垃圾的产量用如下公式表示：

CW（2019）=M（2019）×wc

DW（2019）=M（1969）-CW（1969）

其中：wc 代表建筑材料平均废弃率。而2019 年的拆除垃圾量则等于50 年前构成建筑物的建材总量。将上述两个公式相加，得到2019 年建筑垃圾总产量。

3 结论

关于建筑垃圾量化的研究能够让企业深刻认识建筑材料的使用和浪费情况，进而进行有效的材料管理和成本控制，建筑垃圾量化研究还能够让政府摸清楚未来建筑垃圾的产生趋势，从而建立相关配套设施，制定相关的监管政策，因此，对建筑垃圾进行量化研究非常必要。

本文针对建筑垃圾的量化问题，从全生命周期的视角出发，分析建设项目生命周期各阶段建筑垃圾产生量化方法，从而为建设项目生命周期各阶段的参与主体提供全面、有效且具有操作性的建筑垃圾量化管理策略建议，以实现建筑垃圾产生源头的减量化及提高其产生后的回收利用率。