张守磊，马 磊，刘康宁，王 震，严 蒙
（中建一局集团第三建筑有限公司，北京 100161）
[摘要]绿色施工是目前工程建设中一个非常重要的方面，合理运用绿色施工技术不但会给工程建设带来经济上的效益，也会为企业赢得良好的社会形象。北大国际医院工程自开工伊始，积极推广绿色施工理念，集成绿色施工技术，形成以“施工道路自动喷洒防尘技术”、“雨水收集排放系统施工技术”、“基于BIM虚拟仿真施工技术”为核心，具有独自医疗特色的绿色施工综合技术，在四节一环保方面达到良好效果。
[关键词]绿色施工；建筑信息模型；自动喷洒防尘技术；雨水收集排放系统；应用
[中图分类号]TU74 [文章编号]1002-8498( 2016) 04-0070-05
建筑行业至今仍是我国国民经济的支柱型产业，产业规模不断扩大，产业结构不断升级，产业素质不断增强，保持了良好的发展态势。但是目前建筑行业仍然有生产方式粗放、生产效率不高、能源消耗大、环境污染大等问题存在。绿色、环保、精益、智能的可持续发展道路是我国建筑行业发展的方向。随着我国新型城镇化建设步伐的加快，建设工程施工这种大规模破坏植被、改善生态环境、大量消耗自然资源的过程与环境保护的矛盾日益突出。传统的建造技术已经不能很好地满足可持续发展的战略需求，迫切需要通过新型绿色施工技术对这种破坏和改变加以控制。
1 工程概况
北大国际医院工程位于北京市昌平区中关村生命科学园内，工程建筑面积249 083m2。该工程分为门诊医技楼和住院楼，是全亚洲最大的单体医疗建筑，被业界称为医疗建筑的航母。本工程在施工过程中积极推广绿色施工理念，不断自主创新绿色施工技术，形成以“施工道路自动喷洒防尘技术”、“雨水收集排放系统施工技术”、“基于BIM虚拟仿真施工技术”为核心，具有独自医疗特色的绿色施工综合技术，通过管理和技术的进步最大限度地节水、节地、节材、节能和保护环境，取得了良好的经济效益。
2施工道路自动喷洒防尘技术
2.1技术原理
施工道路自动喷洒防尘技术是本工程自主研发并已申请国家专利的一项环保技术，采用一种简单、易操作的“自动喷雾防尘装置”来达到防尘环保的效果，原理如图1所示。
施工道路自动喷洒防尘装置利用施工临时用水可以作为本装置的水源，通过焊接钢管DN32进行连接并贯通，焊接钢管上设置电子受控截止阀，电子受控截止阀与电子设备连接，通过电子设备进行有序控制截止阀的开启。电子设备另一端还可连接粉尘感应装置，粉尘感应装置对空气中粉尘含量进行检测，并将数据反馈于电子设备终端，通过电子设备对数据的分析，达到预警值后自动开启截止阀。
为保证喷洒的覆盖面积，根据道路长短按照3m间距均匀分配喷洒支管段，支管微雾喷头安装高度为3m（施工路面标高为起点标高）。使用时，阀门开启，水介质通过市政管网压力打人DN32的主干管，由主干管再分别进入DN15支管段，再由各个支管段通过微雾喷头喷出微雾水滴，喷洒出的水雾形成半径>5m的球状雾幕+细小的水雾充分湿润微粒，在重力作用下降落以达到降尘目的。同时，由于细小雾珠的蒸发吸收热量使空气降温。另外当粉尘和烟雾随着气流穿过雾化水幕时，粉尘被湿润降落，烟雾被水雾吸收溶解，从而达到消烟目的。
2.2喷雾压尘
根据资料显示，北京市道路的尘土负荷为：较清洁路面平均为4.8 g/m2；受建筑施工影响的路面平均为190. 2g/m2；非等级道路平均为71. 8g/m2。
传统道路清降尘主要为人工洒水和清扫两种手段进行根治，然而这种做法治标不治本。水蒸发后浮尘依然会留在路面上，而且当路面有水时，道路与车轮作为胶体摩擦是湿摩，浮尘的产量可能更高，而清扫不当反而会增加浮尘量。据估算，北京市因清扫而扬起并飘向远距离的尘埃量约为0. 07×104t／年，因此应逐步发展采用水冲刷路面或喷雾压尘的抑尘方式。
本工程对人工冲刷和喷雾压尘时间进行了对比试验，冲刷试验是在夜间车辆较少的时候进行，而喷雾压尘试验是在白天车辆较多的时候进行，试验结果分别如表1，2所示。
用水冲刷路面的尘负荷削减率主要取决于冲水量，冲水量愈大则路面冲刷得愈干净，冲水量超过1.3 kg/m2时路面基本可冲刷干净。而目前施工现场实际冲水量仅为0. 33~0.43kg/m2，对道路的尘负荷削减率还不到30%，利用传统防尘措施只能增大水资源消耗。
喷雾压尘的抑尘效果主要取决于洒水后的尘含水率与洒水前的尘含水率的比值，此比值愈大则对路面的抑尘效果愈好，含水率比值>2时路面抑尘的效果才最为明显。目前施工现场喷雾压尘后的含水率比值达到2.3，道路抑尘效果较为明显。
2.3 施工现场扬尘高度控制
使用自动喷洒防尘技术后，各阶段选用不同检测点进行监控，数据表明扬尘控制达到绿色施工要求，施工现场道路扬尘基本可控。
本技术有效解决了施工道路及现场的扬尘问题，喷水射程远，雾化效果好，喷洒的水量分布合理，水滴大小均匀，而不像水管洒水降尘造成局部径流，浪费水资源。同时没有改变原有洒水车的路面洒水性能，有效控制了现场扬尘高度，扬尘高度满足绿色施工控制指标。
2.4效益分析
自动喷雾防尘装置改变了传统的人工洒水方式，不需要投入人力进行洒水降尘，也不需要投入机械设备进行防尘，在不影响生产的情况下就能进行洒水降尘工作。
本工程“自动喷雾防尘装置”一次性投入安装费用13250元，后期运行过程无额外费用支出，运行过程全部为自动控制，每日定时喷洒3次。人工洒水方式，每日现场需要4人进行洒水，洒水车装水及喷洒过程较长，整个施工现场全部喷洒完毕需要4人耗时4h，每日仅能喷洒2次，以现阶段工人最低工资110元/d为标准进行核算，每年需要投资15. 84万元，3年的建设时间节省资金46.19万元。
水资源节约分析，人工洒水采用的自制洒水车每桶容量为0.7m3，每平方米道路需要消耗0. 001m3．本工程现场施工道路共5 925m2，每天两次喷洒道路消耗水资源11. 9m3。根据水表显示，“自动喷雾防尘装置”每天3次喷洒道路共消耗水资源8.89m3，每日节约水资源3.01m3，一年共节约水资源1098.7m3。
3 雨水收集排放系统
3.1技术原理
雨水收集排放系统主要利用雨水PP模块对雨水进行过滤净化、回渗、收集、再循环利用，雨水PP模块由再生的聚丙烯生成，结构简易轻便并可任意组合。与传统的混凝土蓄水池相比，雨水收集排放系统施工周期短、安装方便、不受土壤生物、海藻、细菌和沥青等杂质影响，承载能力强。
3.2雨水收集排放系统的施工流程
基坑土方开挖及垫层施工→基础底板施工-铺设复合土工膜→安装雨水PP模块→溢流井、设备安装→基坑回填→调试、运行。
3.2.1基础底板施工
首先在基坑清槽完成后浇筑100mm厚C15混凝土垫层，然后浇筑200mm厚C25混凝土底板，底板采用ɸ12@250双层双向钢筋网，最后在上面铺5cm厚粗砂找平层，粗砂起到保护土工膜及找平的作用。在基础上放置临时垫铁组，查明过滤器的安装方位和标高，然后进行过滤器安装。过滤器调节完毕后，对连接所用的地脚螺栓进行灌浆固定，灌浆强度达到设计标准值后，重新布置垫铁，进行过滤器的二次找正、找平。合格后，拧紧地脚螺栓。
3.2.2 铺设复合土工膜
铺设复合土工膜是为了加强蓄水池的密闭性。复合土工膜为两布一膜结构，现场单层铺装；土工膜预加工成一整张长方形的结构，长方向沿基坑长方向铺装，土工膜长方向中心与底板中心重合。
3.2.3雨水PP模块的组合与安装
雨水PP模块由模块、固定卡组成，现场安装（见图2）。首先安装第1层模块，同层塑料模块之间用固定卡连接，然后安装上层模块。上下塑料模块之间用固定槽连接。
塑料模块的连接过程中，要尽量避免垂直连接，上下层之间应成楼梯型连接。在铺设第1层塑料模块时，塑料水池的反冲洗管要同时施工，在水池的进水一侧留出进水管道弯头，反冲洗管的端部用管堵封牢，并将反冲洗支管引至水池顶面与总管汇合。
3.2.4溢水井、设备安装
组装的雨水PP模块系统中设置成品配水沉砂井，沉砂井主要作用为外界收集的雨水中存在杂质，进入沉砂井后进行沉淀，沉砂井内布设1台雨水排污泵配合反冲洗管道进行彻底清洗。沉淀后的水源进入雨水PP模块组合系统内进行储存。
配置成品溢水井，主要作用为将雨水PP模块组合系统内储存的水源通过溢流管路引入溢流井内，溢流井内设置全自动自清洗过滤器，过滤器与出水管连接，利用水泵将水源抽取重新使用。
设备安装流程与水流系统如图3所示。
3.2.5基坑回填
设备安装完毕后，将事先焊接好的复合土工膜紧紧围裹在已铺装好的塑料模块组合水池的骨架周围，并按折痕将其折好。在顶面包裹时两侧搭接> 500mm。并将进、出水管和连通管路与复合土工膜的接口做密封处理。
沟槽的回填沿水池四周进行，从水池底部向上对称分层实施，人工操作，不得采用机械推土回填，分层每层厚度≤0. 2m。回填材质靠近土工布一侧为0.1m厚的聚苯板作为保护板，外侧可用碎石屑或土质良好的原土。
3.3效益分析
雨水收集排放系统应用于板工程，主要目的在于收集和有效利用施工现场雨水资源、非传统水源及基坑抽取的地下水收集，平均每年可节约施工现场用水24t，充分减少了水资源的浪费，为施工现场绿色施工提供了技术支持。
该系统与传统蓄水池相比，拥有95%的储水空隙率及超过60kN的抗压能力，设施顶部可正常通行，节约占地面积，该系统无须工具快速组装，大幅降低施工机械使用及施工强度，同时还能降低超过30%的开挖、运输及60%回填量，雨水PP模块回收再利用率可达95%以上，为前期投入和后期运营带来一定便利。
4 基于BIM虚拟仿真施工技术
4.1 应用介绍
本工程首层门厅12颗斜柱装饰主要为梭形变截面石材（见图4），每根柱高度为12.3m，倾斜角度5.20，面层为30mm厚浅黄色干挂毛面花岗石和灰色铝板。底口石材弧度分别为R450，R2 800，R700，顶口石材弧度分别为R450，R5 673，R700，从底口到顶口逐渐变大。
传统柱石材及铝板安装工艺仅采用现场立面吊线进行控制，根本无法满足梭形变截面斜柱安装龙骨空间定位。若采用传统安装工艺施工，将会出现下料尺寸无法满足现场实际需求，将导致大量返工。同时因龙骨种类较多、数量少，在加工时容易产生加工错误，安装使用时亦容易产生使用混乱的情况，导致石材安装困难，垂直度局部偏差较大，安装质量无法保证，而且浪费严重。
BIM虚拟仿真技术具有三维可视化、协同性和信息可提取的特点，它将建筑实体几何形体、虚拟仿真和工程项目信息高度集成。可提高工作效率和工作质量，节约资源从而达到降本增效的实际意义。
4.2技术工艺
4.2.1 图纸深化设计
对图纸缺失信息进行了统计汇总，列出深化设计需求表。然后使用REVIT软件，建立梭形变截面斜柱石材装饰的模型（见图5），对石材的大小进行合理分割，确定每块石材的大小、形状及弧长等加工尺寸。根据受力计算情况，确定主、次龙骨的规格。
4.2.2 施工现场龙骨及石材下料和定位应用
根据已建立的梭形柱的BIM模型，可以得知石材的分隔及每块石材的位置。通过石材的分隔及位置，可以在模型中直接确定每层角钢龙骨的位置、长度等数据，根据龙骨位置及加工尺寸表，有针对性地把控每层钢龙骨的位置、尺寸。
4.2.3 施工现场龙骨的加工控制
龙骨的规格尺寸、钻孔预留位置直接影响石材安装的整体效果，龙骨的加工质量控制是整个施工过程的关键，BIM技术的应用使得抽象的立体空间龙骨加工转化为水平空间定位，使得把控过程更加数据化、规范化、可追溯化。
根据龙骨加工数据进行现场龙骨的制作，制作完毕后进行龙骨钻孔，根据BIM放样数据，将龙骨预留孔放样到龙骨上，钻孔采用钻孔机，将龙骨构件放样后，在水平作业面上进行钻孔作业，此项工作使得所有基础建筑构件细微到每一个尺寸，将误差降到最低，避免石材悬挂后产生偏差，钻孔完毕后形成对比分析表格，检查合格的龙骨方可投入。
4.2.4 施工动画模拟
通过BIM模型展示及加工动画演示，对加工工人进行技术交底，可视化的展示有助于工人更好地熟悉施工方案、龙骨加工安装流程、重点控制项目等。三维施工动画的模拟提升了交底的效率，有助于施工质量的控制。
4.3效果分析
梭形石材安装BIM技术应用有效解决了传统工艺中的梭形石材立体空间定位难的难题，将立体空间控制通过数字化手段转换成平面空间及标高控制，合理规避了传统难题。
通过BIM模型的使用，确定了每块石材、每根龙骨的加工尺寸及安装位置，减少了因图纸不明确、加工错误等因素带来的成本提升。通过对每根龙骨、每块石材安装工程量的统计，可以精确到人、机、料的每道工序的成本。可以实现将计划用量与实际用量进行全面分析和对比，达到对成本的动态管理。
BIM技术的应用投入小，施工简便快捷，避免了二次返工的现象出现，同时也避免了材料、资金、人力的二次浪费，有效地管控了工程成本。今后随着人们需求的不断增大，审美的不断提高，异形柱将不断增加，梭形石材安装BIM应用技术必将在大型公共建筑和标志性建筑中发挥更加重要的作用。
5 结语
本工程对以“施工道路自动喷洒防尘技术”、“雨水收集排放系统施工技术”、“基于BIM虚拟仿真施工技术”为核心的绿色施工技术进行研发与应用，四节一环保指标得到有效控制，工程实际用水量仅为目标用水量的98.23%，降低近2%。
工程实践证明，采用绿色施工技术对施工现场进行控制，能有效降低施工成本，提高现场安全文明施工，提升企业品牌形象，对建筑行业今后的绿色、环保、精益、智能的可持续发展道路有着极大的意义，具有推广应用价值。
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