基于全壽命周期的建筑垃圾量化方法研究

劉霞 胡犀

（1、重慶工程職業技術學院，重慶402260 2、葛洲壩重慶停車產業發展有限公司，重慶401120）

1 概述

隨著城市化進程的加快，建筑業快速發展，消耗大量建筑材料，繼而產生數量驚人的建筑垃圾。根據《中國建筑垃圾資源產業化發展報告》，2011-2017 年中國建筑業房屋施工產生建筑垃圾量高達9.77～15.93 億噸，約占城市固體垃圾總量的30%～40%。然而，現階段我國建筑垃圾的回收利用率還不足5%，導致環境的污染和資源的浪費，成為阻礙我國經濟及環境可持續發展的嚴重隱患。

目前關于建筑垃圾量化方法研究的理論方法主要有，3R 原則、產業生態理論、零排放相關理論、清潔生產理論等，3R 原則是指減量化原則、再利用原則、再循環原則[1]，曾被Jing Hu 等人運用在皮革業；基于3R 原則對建筑垃圾進行有效管理，必須對建筑垃圾進行量化研究，不但可以從終端將產生的建筑垃圾進行回收利用，還可以從源頭實現建筑垃圾減量化，因此，準確預測建筑垃圾的產生量是管理建筑垃圾的關鍵。通過對國內外相關文獻和資料研究總結，本文研究總結了建設項目壽命期內的決策階段、設計階段、施工階段、拆除階段的建筑垃圾量化方法。

2 建設項目壽命期內建筑垃圾量化方法

2.1 決策階段建筑垃圾量化方法

2.1.1 人均乘數法

根據某個區域某時間段的建筑垃圾填埋總量，除以總人口數，即得到建筑垃圾人均產量，然后根據人口預測值，算出未來建筑垃圾產量預測值比如，按重慶主城區人口中平均每人每年產生100kg 建筑工地垃圾的較低估計值計算，則重慶主城區865 萬人口，年建筑工地垃圾約86.5t。這種方法主要用于區域建筑垃圾的量化預測，但實際上建筑垃圾產量主要受建筑活動影響，與總人口數無直接關系，導致這種方法與實際相比可能會有較大的波動，測算數據不夠精確，僅適用于政府在制定中遠期規劃時運用。

2.1.2 基于投資額的單位產量法

基于投資額的單位產量法。首先對若干具體的項目進行實地調研，得到項目建筑面積和各類廢棄材料的產量，再運用線性回歸法對數據進行加工，計算各類廢棄材料的單位面積產生率；然后根據所有項目總投資額和總建筑面積，應用線性回歸方程獲得單位面積對應的價格，進而通過預測區域內總建設金額，預測區域內廢棄材料的總產生量。該方法將建筑垃圾產量與受建筑活動結合起來研究，誤差較小，但是需要建立精確完備的區域項目數據庫，才能實現精確預測。

2.1.3 灰色預測模型

灰色預測模型法是通過搜集某區域長期如20 年的建筑垃圾產生量、建筑總面積、國內生產總值、建筑項目總投資額等數據，建立灰色模型，采用基因表達式編程對未來兩年的建筑垃圾產生量進行了預測。這種方法要求建立在充足的歷史數據的基礎之上的[2]。

2.2 設計階段建筑垃圾量化方法

2.2.1 基于建筑面積的單位產量法

據有關資料數據統計，每10000m2建筑的施工過程中，建筑廢渣的產量為500～600t。該方法同樣需要建立完備的數據庫，統計項目建設面積和建筑垃圾各類材料單位產量，建筑面積一般在直接獲取，而單位產量則要通過現場調研、或通過對政府工作報告、行業統計報告、相關的學術文獻調研取得，因此，需要通過長期積累，建立完備的建筑垃圾數據庫，才能對建筑垃圾量化進行準確預測，從而提高建筑垃圾管理效率。

2.2.2 BIM預測法

利用目前日趨成熟的BIM 信息化技術，運用虛擬仿真模擬，對建筑建設過程產生的建筑垃圾進行分類匯總，預測建筑垃圾產量，通過模型預測出的數據，對項目進行監管，控制和減少建筑垃圾產量，從而實現基于信息技術的建筑垃圾精細化決策管理，同時，還可對建筑垃圾的生產單位、生產項目、處理單位等進行模型構建與預測，實現建筑垃圾全壽命周期的信息化管理。

2.3 施工階段建筑垃圾量化方法

2.3.1 系統建模法

“基于工序的量化”思想，從系統角度對建筑垃圾的產生進行預測，首先識別每個工序的建筑垃圾產量，然后確定影響該工序建筑垃圾產生量的因素占建筑垃圾總量的比例，根據這些因素，預測建筑垃圾的產量。通過建立系統模型對影響建筑垃圾產量的各因素進行分析，可以提高建筑垃圾預測精度，精確細致的量化結果有利于制定更加詳盡合理的策略。

2.3.2 現場調研法

現場觀測有直接測量和間接測量兩種。直接測量（轉下頁）是指對現場堆積的建筑垃圾進行直接測量獲取數據，該方法可以應用于測量某類建筑材料的廢棄量，可以獲得更加精確的測量結果，但實施起來比較復雜。間接測量是統計現場進出車輛數量，結合單位車輛的建筑垃圾運輸量，統計得到建筑垃圾總量，該實施起來較為方便快捷，但只能獲得總量上的數據，適用于較低級的建筑垃圾管理。

2.4 拆除階段建筑垃圾量化方法

隨著我國城鎮化水平的不斷提高，城市面積規模不斷擴張，舊有城區的拆遷改造與新城區的土地一級開發等使得我國過去10 年的建筑拆遷面積也保持較快的增長速度。據統計，2017 年，我國建筑拆除面積已經達到14.36 億平方米左右的規模，同比增長8.34%。

2.4.1 單位面積產量法

房屋拆除工程建筑垃圾量=建筑面積×單位面積垃圾量，一般通過查閱定額規范可得到單位面積垃圾產量，單位拆除工程建筑垃圾量與建筑結構密切相關，通常每拆除1 平米建筑，產生0.5～1m3的建筑垃圾。在通過查閱1999 年日本的住宅區完工報告書，計算表明每平方米拆出1.86t 的建筑垃圾。

2.4.2 材料分流法

材料分流法是用項目購買的建筑材料總量（M）減去廢棄部分（CW），剩余部分構成建筑實體，在拆除時轉化成拆遷垃圾（DW），即DW=M-CW。假定某類建筑結構平均壽命為50 年，則該類建筑2019 年的建筑垃圾的產量用如下公式表示：

CW（2019）=M（2019）×wc

DW（2019）=M（1969）-CW（1969）

其中：wc 代表建筑材料平均廢棄率。而2019 年的拆除垃圾量則等于50 年前構成建筑物的建材總量。將上述兩個公式相加，得到2019 年建筑垃圾總產量。

3 結論

關于建筑垃圾量化的研究能夠讓企業深刻認識建筑材料的使用和浪費情況，進而進行有效的材料管理和成本控制，建筑垃圾量化研究還能夠讓政府摸清楚未來建筑垃圾的產生趨勢，從而建立相關配套設施，制定相關的監管政策，因此，對建筑垃圾進行量化研究非常必要。

本文針對建筑垃圾的量化問題，從全生命周期的視角出發，分析建設項目生命周期各階段建筑垃圾產生量化方法，從而為建設項目生命周期各階段的參與主體提供全面、有效且具有操作性的建筑垃圾量化管理策略建議，以實現建筑垃圾產生源頭的減量化及提高其產生后的回收利用率。