绿色施工技术在土木工程建筑中的应用探讨*

谭 勇

(通号建设集团第一工程有限公司 贵阳 550003)

随着我国经济水平不断提高,城市化进程也越来越快。城市建设过程中所需要的土地资源日益紧缺,因此高层、超高层等大型建筑物数量逐渐增多。这些建筑工程项目通常都是由许多个小单元组成,每个小单元之间通过结构连接形成一个整体,这就对整个建筑工程提出了更高的要求。为了确保建筑工程的质量和安全性,必须采用一系列科学合理且行之有效的现代化管理手段来进行控制。其中,绿色施工技术作为一项新兴技术,被广泛运用于各个领域。它不仅可以有效地降低能源消耗量,减少环境污染,还能够保障人员健康与生命财产安全。

1 绿色施工基本理论

1.1 绿色施工定义

绿色施工是指通过科学管理和技术进步,最大限度地减少对环境负面影响的一种新型工程项目建设模式。它主要包括节约能源、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、环境保护四个方面内容。其中,节能环保作为绿色施工最核心的理念之一,贯穿于整个工程建设过程之中。具体来说,绿色施工技术就是要以可持续发展思想为指导,运用现代科学技术手段,从土地、建材、设备等生产源头进行控制,实现“四节一保”(即节省材料、节省能源、节省水、环保、节约土地资源)目标的一项综合性技术措施,如图1所示。其本质在于充分利用现有资源,降低能耗物耗排放量,提高资源利用效率,使得人与自然和谐共生,促进社会经济效益全面提升。

图1 绿色施工定义

1.2 绿色施工影响因素

(1)环境因素。土木工程建筑工程项目建设过程中所处的自然、社会和经济等环境会对其产生一定程度上的影响,其中最为重要的是环境保护方面的问题。例如,在进行土方挖掘时可能会破坏周围植被或地下水资源;在混凝土浇筑作业中也容易出现浪费水、污染空气以及噪声扰民等情况[1]。因此,必须采取相应措施来减少这些不良现象的发生。

(2)能源因素。土木工程建筑工程项目所需的各种材料和设备都需要大量电能作为支撑,而且很多机械设备还需要消耗柴油等燃料。如果能够合理利用清洁能源替代传统化石能源,不仅可以降低能源消耗量,同时也有利于保护生态环境。

(3)人员管理因素。人是生产力要素之一,但是在实际生产活动中往往存在着一些不规范操作或者错误行为,这就给环保工作带来了很大难度。比如,现场施工人员没有佩戴安全帽、高空抛物等行为都有可能造成环境污染或其他负面影响。因此,加强人员培训并提高其环保意识是非常必要的。

(4)施工成本因素。在土木工程建筑中,施工项目成本是指工程项目的实施过程中所产生的全部费用支出。通常情况下,建筑工程建设中会根据设计意图和要求进行合理规划。其中施工成本的绿色影响系数如式(1)所示。

式中:ε——施工成本的绿色影响系数;

Cg——实行绿色施工项目的工程成本;

Cn——未实行绿色施工项目的工程成本。

二狗伢提起脚就蹓了，一连好多天，见了宝玉爹宝刚爹就躲得远远地，怕挨得边。宝刚爹没别的办法，只好担子上肩就拼命地跑，一天要挑上一百二十多担，余下这二十多担的篾牌牌，他悄悄分给宝玉爹，让宝玉爹减轻了不少负担。可还是不行，那日，天公不作美，下起了毛毛小雨，下小雨别想歇气，抢晴天，干雨天，麻粉细雨是好天。可下小雨路上滑呀，稍不留神就会摔跤。宝玉爹一路战战惊惊，生怕有个闪失，越怕越见鬼，身子一闪，四脚朝天，好一阵还没爬起，一名监工过来了，正要抡起扁担往下劈，宝刚爹赶来，一手挡住扁担，一手拉起宝玉爹。

绿色施工过程中每子项工程绿色施工技术的采用及绿色施工管理都将引起不同的绿色影响系数的产生,因此对于每一工程项目来说,其总的绿色影响系数表示如公式(2)、(3)所示:

式中:εT——整个工程项目的施工成本绿色影响系数;

ρi——第i项子项工程在未实行绿色施工状态下占成本的比重;

Cni——第i项子项工程在未实行绿色施工状态下的成本;

CnT——未实行绿色施工状态下总的施工成本。

式中:CgT——实行绿色施工的总成本;

CnT——未实行绿色施工的总成本。

2 绿色施工评价模型

2.1 绿色施工评价方法

为了实现对绿色施工技术的有效评估,需要建立科学合理、可操作性强的评价体系。目前国内外学者已经提出多种绿色施工评价指标和标准,如美国LEED-NC 铂金级认证、英国BREEAM 银级认证等。这些标准不仅从节地、节能、节水、环境保护4个方面进行考核,还包括施工现场安全、健康与环境管理、材料资源利用率等内容。此外,也有一些研究将绿色施工理念融入到工程项目管理过程中,通过强化组织协调能力、提高人员素质水平等方式推动绿色施工落地实施。目前经常被使用的评估方法主要是层次分析法、模糊综合评价法、BP人工神经网络法。

2.1.1 层次分析法

层次分析法是一种定量与定性相结合、系统化和层次化的分析方法,其基本原理是将一个复杂问题分解成若干个组成因素或子问题,从而形成一个多层次结构模型,如图2所示。通过对各层因素之间重要性进行比较判断,最终确定最优解决方案。该方法可用于评价不同工程项目的环境影响程度,为决策者提供科学依据[2]。在本研究中,笔者采用层次分析法(AHP)来评估不同绿色施工技术的环境影响程度。具体而言,首先构建了包括四个方面:资源利用、能源节约、土地保护以及环境保护的指标体系;然后运用专家打分法获取各个指标的权重值;最后计算出各项得分并综合排名,得出各种绿色施工技术的优劣势。需要注意的是,由于土木工程具有特殊性质,如规模大、周期长等特点,因此,在实际操作过程中应充分考虑这些因素,合理地选择相应的指标及权重,以确保结果更加准确可靠。

图2 层次分析法结构模型

3.1.2 模糊综合评价法

模糊综合评价法是一种基于模糊数学理论的方法,其主要思想是将一些边界不清、不易定量分析的因素进行量化处理后再进行综合评判。该方法可以有效地解决传统评价方法存在的问题,如权重分配不准确等。具体来说,模糊综合评价法首先需要确定评价对象和评价指标体系,然后通过建立隶属函数来描述各个评价指标之间的关系,最后采用加权平均法或层次分析法对各项指标进行综合评估。这种方法不仅能够充分考虑各种因素的影响程度,还能够使得最终结果更具客观性与科学性。在实际工程项目中,我们通常会遇到许多难以精确测量或者无法直接度量的因素,这时候就需要借助模糊综合评价法了。例如,在选择节能材料时,我们可能会面临多种不同的性能指标,如导热系数、保温效果等等,这些指标之间并没有一个明确的界限,因此需要通过模糊综合评价法来进行合理的权衡与取舍。此外,在施工过程中也经常需要使用到模糊综合评价法,比如在制定进度计划时,由于受到诸多不确定因素的干扰,很难做出准确预测,此时可以利用模糊综合评价法对工期进行适当延长以保证项目顺利完成。

模糊综合评价法的步骤如下:

(1)确定因素(指标)集U={u1,u2,…,un};

(2)确定评判(评语)集V={v1,v2,…,vn};

(3)进行单因素评判得到隶属度向量ri={ri1,ri2,…,rim};,形成隶属度矩阵如公式(5)所示:

(4)确定因素集权重向量,对评判集可数值化或归一化

(5)计算综合评判(综合隶属度)向量:对于权重A=(a1,a2,…,an)其计算得到公式(6):

(6)根据隶属度最大原则作出评判,或计算综合评判值

3 BP人工神经网络法

BP人工神经网络是一种常用的人工神经网络模型,其主要由输入层、隐藏层和输出层组成(如图3所示)。该方法通过对大量数据进行学习训练,可以有效地识别出影响因素之间的关系并建立相应的数学模型。在本研究中,我们将采用BP 人工神经网络法来预测混凝土强度与水胶比之间的关系。具体步骤如下:①收集一定数量的试验数据作为样本集[3]。②利用MATLAB软件对这些数据进行处理分析,得出每个变量的权重值以及各个变量之间的相关性系数矩阵;接着,构建BP 人工神经网络模型,确定各项参数后开始训练。③使用测试集对模型进行验证评估。通过这种方式,不仅能够提高混凝土强度预测的准确度,还有助于优化土木工程建筑工程设计方案,实现可持续发展目标。

图3 BP人工神经网络

3.1 基于可变模糊集理论的绿色施工评价模型

该研究将可变模糊集理论引入到了绿色施工评价体系(见图4)中,通过对各指标权重的确定和计算,得出各项指标得分情况。同时,考虑到不同工程项目存在差异性,因此采用加权平均法进行综合评估。具体而言,首先确定各个指标的相对重要程度,然后利用层次分析法确定其权重值,最后再结合专家意见给出最终评分结果。此外,为了验证所建立的评价模型的可行性与有效性,还需开展一系列对比实验。实验数据来源于某高校实际建设项目,经过数据处理后得到了相应的评价结果。从实验结果来看,本研究所提出的基于可变模糊集理论的绿色施工评价模型具有较高的准确度和可靠性,能够较为客观地反映出工程建设过程中所涉及的环境影响因素以及可持续发展的水平。

图4 绿色施工评价体系

4 土木工程项目施工过程中绿色施工技术的应用

4.1 加强土木工程项目的绿色施工管理

为了确保土木工程建筑工程能够达到环保要求,必须要对其进行科学合理的管理。首先,需要制定完善的环境保护措施和环境监测计划,以便及时发现并解决环境污染问题。同时,还应该建立健全的环境保护责任制度,明确各个部门、人员的职责范围与任务分工,将责任落实到人,从而有效地提高环境保护工作效率。此外,还可以通过采用先进的节能减排技术来实现绿色施工目标,例如太阳能光伏发电系统、雨水收集利用系统等[4]。这些技术不仅可以降低能源消耗量,减少污染排放,而且还有助于保护生态环境,促进可持续发展。

4.2 绿色施工技术中节约建材使用策略

在土木工程建设过程中,需要大量的材料和设备。为了实现可持续发展目标,必须合理利用资源并减少浪费。因此,有必要采取一系列措施来优化和改进土木工程项目的设计、建造和维护过程。首先,应该采用节能环保型材料和设备。例如,可以选用轻质高强钢代替传统的钢筋混凝土结构;其次,应该加强现场管理,避免不必要的浪费。例如,在土方开挖时,应尽量避免超深开挖或随意堆放废土,而是将其转移至指定区域进行处理。最后,应该注重细节,从小事做起。例如,在运输砂浆时,应尽可能减少车辆停留时间,以免造成污染;在浇筑混凝土时应控制好温度和速度,确保混凝土质量符合要求等等。这样一来,就能够在点滴之间落实环保理念,推动绿色施工技术的不断进步与完善。

4.3 绿色施工技术与水资源回收利用的结合

随着城市化进程不断加快,城市人口数量急剧增加。同时,人们对于资源的需求量也越来越大,尤其是水这一重要资源。具体而言,在进行土木工程项目建设时,应当采取以下几种方式来加强水资源的保护:①要充分利用雨水收集系统,将其用于厕所冲洗、道路清洗等方面。②合理设置排水管道,避免出现积水问题。③优化现场供水管网布局,尽量缩短长距离输送过程中产生的损失。④在施工现场内建立完善的生活污水处理设施,确保所有废弃物都能够得到妥善处置[5]。此外,还需要注意的一点是,在实际操作过程中,必须严格遵守相关法律法规及标准规范要求,不得私自更改设计方案或使用质量不达标的材料设备,以保证工程质量安全可靠。

5 结语

笔者通过对绿色施工技术和土木工程建筑进行分析,得出了以下几点研究成果:

(1)绿色施工技术是一种新型、环保的工程施工理念。其核心思想是将环境保护放在首位,以减少环境污染为目标,采用先进的科学技术手段来实现该目标。

(2)绿色施工技术具有节能降耗、提高效率等优点。与传统施工相比,它能够有效地降低能源消耗量,减少材料浪费,缩短工期,提升工程质量。

(3)目前我国土木工程建筑领域存在着一些问题,如高能耗、高污染、低效益等。而绿色施工技术的推广和应用可以解决这些问题,促进行业可持续发展。综上所述,绿色施工技术在我国土木工程建筑中有着重要意义,应得到广泛的应用和推广。