城市工程施工中的碳排放减少策略与实践

2023-11-07罗晓生樊建兵李静

工程建设与设计 2023年19期

罗晓生，樊建兵，李静

（1.中建二局第一建筑工程有限公司，广东深圳 518003；2.深圳千里马装饰集团有限公司，广东深圳 518003）

1 引言

极端天气的频发，大部分是过量的碳排放造成的生态环境急剧恶化所致，所以，控制碳排放刻不容缓，必须改变传统经济发展模式，力求碳达峰、碳中和目标的早日实现，这需要各行各业的共同努力，尤其是作为碳排放占比较高的建筑工程行业，需要在建筑全寿命周期内减少碳排放量，促进人、自然、城市的和谐发展。

2 城市工程施工中影响碳排放量的主要因素

碳排放指的是某种产品或活动在其生命周期内直接或间接导致的温室气体排放量，包括二氧化碳、甲烷等气体，其中，二氧化碳占比最大，影响最为显著，通常将二氧化碳作为研究对象，用二氧化碳当量衡量温室气体总排放量。在研究工程施工的碳排放时，需要统筹协调综合考虑，这一过程涉及原材料、半成品、预制构件的采购和运输，以及施工方案的设计和实践，为了减少工程施工中的碳排放量，必须明确各个工作环节碳排放的特点和计算方法，建立碳排放核算体系，全面评价材料采购、现场施工的碳排放水平。在材料采购环节，不同材料产生的碳排放量不同，通过研究发现，钢筋、混凝土、水泥砂浆、石灰等材料的碳浓度比较高，应重点关注这几种材料的碳排放，如果能使用其他材料作为替代品，那么就可以降低该环节的碳排放量，同时，采购运输产生的能源消耗也不容忽视。运输工具、运输距离、运输方式都会对碳排放产生较大影响。在现场施工组织环节，施工方案的合理性和可行性至关重要，采用不同的施工工艺会产生不同的碳排放量。尽可能减少施工现场的材料加工是碳减排的重要途径，例如，使用商品混凝土，会比现场生产混凝土产生的碳排放更少。施工现场土地资源紧张，由于施工活动改变了土地功能，影响了原有植被的碳汇能力，从一定程度上增加了施工过程的碳排放。另外，人是一切施工活动的组织者和管理者，在思想意识不到位、管理制度缺失、技术方法运用不当的情况下，很容易出现碳排放不受控的问题[1]。

3 城市工程施工中的碳排放减少策略与实践

3.1 材料产品选择

材料采购是施工阶段的重要工作内容，在选择材料类型时，基于碳减排理念，在满足建筑功能的同时，应积极选择绿色环保材料，其具有碳排放少、能耗低、环境影响小的特点，如高抗冲PVC 管、生态水泥等。另外，可充分利用废弃物生产水泥制品、再生骨料混凝土，使用工业废料、农作物秸秆生产仿木复合材料。积极选用高性能材料，如高强度钢筋、高性能水泥混凝土等，其具有强度高、耐久性好等特点，在满足相同功能指标的条件下，具有更高的使用效率，可以消耗更少的资源和能源。除此之外，还应积极对常规建筑材料进行碳减排途径分析，以应用相对广泛的干混砂浆为例，在原料选用上，尽可能选择固体废弃物生产的产品，实现建筑垃圾的资源化处理，利用性能较好的特种砂浆替代普通砂浆，实现产品的转型升级，应用新型薄层施工工法，这些都是在材料采购时就要充分考虑的问题。

3.2 预制构件生产

采用装配式建筑，可以将大部分现场施工作业转移到工厂内，然后将预制构件运输到施工现场装配，这种建造形式有利于实现碳减排，而预制构件的生产阶段涉及最终的控制效果，所以，必须加强对预制构件生产阶段的碳减排途径展开分析。在生产厂商的选择上，需要综合考虑企业生产具备的碳减排技术实力，从根本上保证预制构件的减排生产，同时，加强与生产厂商的交流协作，避免出现衔接不畅的问题，实现设计与施工的深度衔接，经过多方合作提升产业链碳减排价值。积极引入BIM、传感器、物联网等现代信息技术，通过三维建筑模型进行数据信息交流共享，科学制订生产计划，合理安排生产资源，实现有效的预制构件生产事前控制；建立信息化管理平台，高效解读BIM 模型中的预制构件信息，转换成机械设备可识别的格式，利用自动化控制程序完成各环节工作，减少人工操作失误产生的资源能源浪费；结合RFID 技术，跟踪识别预制构件生产全过程，根据构件实体与三维模型的对应关系，明确生产进程，满足现场施工进度要求[2]。

3.3 采购运输控制

采购运输环节涉及的碳排放减少途径主要与运输方式、运输距离等内容密切相关。尽可能选用本地建材，有效缩减运输距离，降低运输过程中的能源消耗，实现碳排放量减少的目的，选择合适的运输机械，具有承载量大、碳排放量低、能源消耗少、自重轻等优点，根据运输距离、路况选择合适的车型，比如，在室外长途运输时可以选用重型货车，在市区短途运输时可以选用轻型卡车，在特殊情况下还可以采用特种专用货车，需要根据具体情况科学搭配。预制构件的运输量较大，施工单位应该根据施工进度计划积极与生产厂商协商，优化协调预制构件运输计划。执行质量验收标准程序后，管理人员可以将预制构件运输信息传输到管理平台中，及时更新预制构件相关状态。BIM 技术具有强大的信息集成功能，可以提前模拟运输路线，充分考虑影响运输效率的各种因素，选择碳排放较少的路线，尽可能减少影响运输计划的不确定性因素。

3.4 节能施工技术

减少施工中的碳排放需要积极采用绿色施工工艺，从“四节一环保”（节能、节地、节水、节材和环境保护）的角度出发，通过技术进步和科学管理节约资源、减少能耗、降低污染是实现碳减排的有效策略。在施工现场，除了工程施工耗能，生产生活耗能也不容小觑，充分利用施工现场自然条件，创建良好的节能办公、生活环境，通过控制临时建筑布局、采用高效保温材料、应用新型节能产品、引入太阳能光伏发电等方式，减少办公区和生活区能源消耗。

在施工过程中，从碳排放减少的角度出发，优化施工方案，合理安排施工进度计划，减少施工期间的能源消耗，提高能源利用率。

在主体工程施工阶段，无论是钢筋混凝土结构，还是钢结构，都需要消耗大量能源进行切割、焊接、吊装等工作，采用大体积混凝土泵送技术、铝模板技术，能够简化施工工艺，改善施工流程，从而减少不必要的能源消耗。在机电安装施工阶段，利用BIM 技术进行管线综合优化调整，能够在复杂的施工环境中理清施工脉络，直观展现不同专业的管线分布情况，通过碰撞检测功能，可以自动检测硬碰撞和软碰撞问题，减少冲突矛盾和距离不够的情况，避免后期变更、返工造成的能源浪费。

在装饰装修阶段，尽可能选用半成品、成品材料，采用装配式装修工艺，将预制产品组合拼装即可。

机械化施工是工程施工的重要支撑，必须加强施工机械设备的能耗控制，选择节能、高效、环保的产品，优化施工机具组合，充分利用公共设备，提高利用率，避免出现低效、无效作业。也可以开发利用风能、地热能等资源，尽可能减少常规能源的消耗量[3]。

3.5 节材施工技术

除了选用低碳材料、高性能材料，还应该在施工过程中加强对材料使用的控制管理。

1）材料进场后，根据实际需求，合理安排材料存储、堆放，尽可能减少场内运输，如果需要进行二次搬运，可以使用小型电动搬运车代替传统搬运工具。

2）利用BIM 模型的工程量统计功能，计算各种材料消耗量，在钢筋工程、模板工程等相对复杂的工艺环节，可以采用BIM 技术进行模板和钢筋下料设计，准确确定各种下料参数，得到相关排列图和余料组合加工表，减少边角料的产生。

3）完善材料领用管理制度，实行限额领料、定额领料，防止出现超用、多领的情况。

4）提高建材回收利用率。根据相关计算分析，新钢的碳排放因子是可回收钢材的6 倍左右，具备较高的回收利用价值，可以将钢筋余料用于制作定位筋、马凳等，所以，要做好施工废料回收管理，编制详细的可回收再利用废料清单，指导施工人员进行废料回收，并设置专门的回收场所用，于集中存放处理清单中的废料，安排专业管理人员及时清点，制订使用计划，实现建筑余料的资源化转换。

5）在减少材料消耗量的基础上，尽可能提高周转材料的周转率，采用集成式板房、装配式围挡、定型化临边防护栏，都能够达到80%以上的重复利用率，采用铝模板、塑料模板等新型模板技术，能够减少木材消耗量。

3.6 保护绿化面积

绿色植物可以吸收大气中的二氧化碳，除了减少施工活动中的碳排放量，还可以通过保护、增加绿化面积的方式，提高土地利用率，提升碳中和能力。在施工过程中，必须坚持节约用地、集约用地的基本原则，保证整体平面布局紧凑，减少绿地资源的占用量。严格控制临时用地面积，临时设施、临时道路要与永久建筑、永久道路综合考量，不断优化基坑施工方案，采用合适的边坡支护方式，尽可能减少基坑施工对土地的扰动。施工完成后，严格按照土地复垦方案执行，清除建筑垃圾，改良土壤品质，恢复绿色植被，增加绿化面积。在占用临时耕地前，可以将硬化面层和耕地表面隔离开来，这样有利于后续复耕工作的顺利开展，积极改善施工现场生态环境，保证生态系统的稳定性，能够持续发挥碳吸收功能。