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新建项目建筑废物上游估算方法
作者：帕特里克T.I.Lam，安T.W.Yu，泽州武，池孙潘
摘要
建筑垃圾包括由新建、改造、拆除及道路工程等建筑工程所产生的垃圾。通过对建筑垃圾的分类和分离，可以将惰性材料用来填充收复的土地；然而，属于非惰性材料的建筑垃圾的仍会被运往垃圾填埋场。与此同时，香港的垃圾填埋场空间正在耗尽。对于建筑垃圾的削减决定和管理策略，政府的目标是减少建筑垃圾的产生，最大限度地重复使用和回收，并减少混合建筑废物在垃圾填埋场的摄入量。在发展实施建筑垃圾减量化和管理战略项目的过程中，适当量化建筑垃圾的产生是先决条件。我们的研究表明，目前我们可以得到的用于了解建筑垃圾的数量和组成以及用新的或已有的设备来制定一个适当的建筑垃圾管理计划的信息是有限的。为了弥补这一差距，本研究的目的是提出一种全面、实用的方法，一旦新的建筑或主要的改造工程进行了详细的设计，就可以估算出建筑项目的建筑垃圾的量。垃圾量的估算是根据上游项目的投标或合同文件中提供的实际设计资料计算的。与通过索引或现有文献中建议的其他方法建立的一个近似数相比，提议的将完整建筑量化元素进行累积的损耗汇总的方法具有其优势，在确保准确性和最大限度地利用可用的设计信息的同时，工作流程是不间断的。
本文描述了三个具有代表性的不同模板和立面系统的案例研究，以强调其他类似建筑项目对垃圾产生的显著影响。
关键字：施工废弃物；上游估计；数量清单；土建工程
1 引言
由于住房和基础设施的需要，香港的建设活动一直很高。虽然这表明了繁荣的迹象，但建筑业产生的废物却给环境带来了不利影响。在2016年，香港的建筑产业每天产生约6万公吨的建筑废物，其中约4400公吨的废物弃置于垃圾填埋场。建筑垃圾是指在建筑过程中产生的不管是被加工的还是储存的对建筑本身无用被丢弃的东西。它包括场地清理、新建、改造、拆除和道路工程的剩余材料。在香港，建筑垃圾分为两大类：惰性建筑垃圾（不具备化学反应或生物反应，不会分解）和非惰性建筑垃圾（具有化学活性）。超过90%的建筑垃圾是惰性的，被称为公共填料-主要包括建筑垃圾、碎石、泥土、沥青和混凝土，可用于土地复垦和场地平整。混凝土和沥青等材料也可以回收用于新的建筑用途。相比之下，非惰性建筑垃圾通常包括木材、竹子、地表植被、包装垃圾和有机材料。其中一些可以回收，而另一些则需要在垃圾填埋场处理。
香港的建筑废物管理方法是将可重复使用的惰性建筑垃圾送入填埋场，而非惰性建筑垃圾暂时存放在公共填料处，以便日后在工地平整及填海工程中再利用。然而，在争议在大屿山周围填土的计划是否实施之前，香港的填海工程已经完成。此外，这三个垃圾填埋场原计划持续到2020年，但如果不采取措施减少垃圾负荷，它们可能很快就满了。鉴于这一可持续性问题，应改变目前管理建筑垃圾的方法。这也表明香港政府高度重视减少废物的战略。在确定建筑垃圾的管理策略时，政府的目标是：（1）减少废物的产生；（2）最大限度地重复利用和再循环；（3）减少垃圾填埋场的混合建筑垃圾的摄入量。实施的措施之一是提高垃圾处置费用，以鼓励更多的回收利用。
准确量化建筑垃圾的产生量，被视为在区域（市辖区周边地区）和项目层面实施垃圾管理战略的先决条件。区域一级的量化是指估算某一特定区域内所有项目的建筑垃圾产生总量。关于区域废物产生的信息可以帮助决策者制定更切合实际的政策，确定建立新的废物设施，以及安排劳动力和卡车资源。项目层面的量化是指对某一特定项目的建筑垃圾的产生量进行预测。它可以帮助项目经理调整材料采购计划，安排适当的现场堆存，并确定潜在的废物回收效益和对客户的处置成本，了解使用某种材料或施工系统将产生的废物数量，设计师可以考虑替代产品并提高可施工性，但这需要设计师具备与施工相关的实际知识。承包商可以投标对废物运输和倾倒成本进行更现实估计的项目，包括对设备和人力的必要规划，以及在合同授予后进行填埋申请。此外还可以确定可能回收的数量。
从文献中，已经提出了许多量化方法来量化建筑垃圾的产生。LU等人提供了一个常用的建筑垃圾产生指数，50-60 kg/msup2;，基于经验估计，但没有给出详细解释。Li等人建立了基于质量平衡原理的中国建筑工程单位总建筑面积（WGA）废物量化模型。将该模型应用于深圳市某新建住宅楼。本工程WGA为40.7 kg/msup2;。
然而，废物产生指数将因设计、技术、结构配置和所用材料的不同而大不相同。上述实证指标对非惰性建筑垃圾的数量和组成的了解有限，无法为制定合适的建筑垃圾管理计划提供依据。因此，需要一种方法来详细估计香港建筑工业的建筑废物总量。
为了弥补这一差距，本研究的目的是提出一个全面实用的方法估计香港建设项目的建筑废物的数量。本文分为四个部分。第一部分包括项目级建筑垃圾量化的文献综述。第二部分描述了估算建筑工程施工垃圾量的详细方法，包括所有可量化项目（临时和永久工程）作为其新颖性。然后，在第三部分中，通过对香港四幢新建筑的案例研究，说明了该方法的有效性。该方法已提交给当地的建筑专家小组，并纳入了改进措施。最后，在最后一部分中，根据实际操作经验讨论了这些建议，并得出结论。
2 文献综述
项目层面的建筑垃圾量化对于指导从业人员合理安排场地空间和估算物流成本至关重要。缺乏合适做法的被认为是一个障碍。先前的研究已经在项目层面调查了建筑垃圾的量化。一般来说，从现有文献中可以识别出两类量化方法，即直接量化和间接估计。
直接量化要求对现场产生的废物进行测量。在直接量化方面，Gavilan和Bernold通过实地观察估计了住宅建设项目的废物产生量。他们在研究中选择了住宅建筑项目（而不是商业和工业建筑），因为这些项目的用地通常较小，施工工期较短。然而，在他们的研究中，观测仅限于三个阶段：地基、框架结构和干墙。Bossink和Brouwers对各种废物分类进行了分类和称重。该清单是根据与8家承包公司代表的集思广益会议编制的。清单中的材料包括石板、桩、混凝土、灰砂、屋顶砖、砂浆和灰砂砖。其他研究人员也进行了类似的直接量化。例如，Katz和Baum将建筑工程按产生阶段分为三类：结构框架、早期修整和后期修整。llaas根据欧洲废物清单建立了一个模型，来估算西班牙的建筑垃圾产生量。拟建的方法将建筑垃圾分类为土壤、建筑残留物和供应品包装。量化过程需要使用相应的因素和增加的体积因素，从而能够确定废物处理量。
除了LLAAS，其他直接量化方法通常基于权重。例如，Lu等人对每个分类的建筑垃圾进行称重，并使用形式表记录数据。重量测量适用于对密度相对较高的材料进行量化。然而，对于密度相对较低的材料（如木材、聚氯乙烯）而言，用体积来测量更为合适。为了评估建筑垃圾的体积，Lau等人根据建筑垃圾的储存、收集、散布或堆放方式，作出了四项假设。除了建筑项目，德古兹曼·巴耶兹等人编写了两个方程，可以估算铁路建设项目中建筑垃圾的数量（重量和体积）。
在以往的研究中，除了直接估算外，间接估算建筑垃圾也被广泛采用。例如，Yost和Halstead，Franklin Associates，USEPA，都将建筑面积用作估算Camp;D废物数量的依据。其他使用建筑成本和拆除成本作为代理。Poon etensp;al等人通过目视检查和对施工经理和现场工头的访谈估计建筑垃圾的数量。Begum等人通过与项目工程量测量师和现场监理的问卷调查收集数据。Cochran等人从美国人口普查局、贸易组织和工业报告中获得相关数据。Cochran和Townsend后来开发了一种材料流动分析的方法，它检查在给定时间范围内投入使用的材料数量，并预测这些材料作为废物退出使用的时间。Jaillon等人通过计算建筑垃圾的卡车装载量估计建筑垃圾的产生量。Li等人在考虑到废物产生率的情况下，通过在中国应用的质量平衡原则，改进了基于面积的方法。近年来，建筑信息模型（BIM）也被用于估算废物产生量，这是一项试点研究。
从文献综述中可以发现，在项目层面上，建筑垃圾的数量可以通过直接测量或间接估算来估算。它们可以应用于区域或项目。对于那些旨在估计一个区域的方法，所获得的统计数据用于政策制定。对于应用于基于项目的方案的那些估算方法，它们基于建筑面积数量或指数，而不参考所使用的材料类型或施工方法。对于间接观测方法，由于人力限制，只能进行快照研究或测量类型的研究。小型材料分发罐在欧洲得到了有效部署，但使用率仍然很低（受调查者约为36%）。Mercader Moyano等人提出了一个传统的建设性模型，通过检查废物来源和消耗的材料资源，对建筑废物进行分类和量化。然而，存在一个局限性，即所需的转变系数（即所谓的CR）可能不适用于每种材料。在通过BIM方法（尚未完全开发）完全生成建筑垃圾数量之前，为了获得垃圾成分的完整图片并作出更准确的估计，可以使用工程量清单，因为它们包含项目所需的所有材料的信息，至少是建设者的工作元素。索利斯-古兹曼等人采用了这种方法，通过对100个西班牙住宅的调查，以了解一些常用材料（不是本文所提倡的成套材料），随后由Li etensp;al等人指出工程量清单（BoQ）的有用性，但采用工作分解结构，而不是基于标准计量方法（SMM）列出项目的行业惯例。
承袭英国在香港、马来西亚、新加坡、斯里兰卡等地的采购惯例，工程量清单（BOQ）是由客户指定的数量测量师根据设计小组提供的详细图纸和规格编制的。工程量清单作为一个统一的投标文件（最初由总承包商定价，然后转交给分包商和供应商作为备用报价），以方便于投标，中标后成为合同文件的一部分，通常用于项目监理团队在施工阶段的成本控制目的。由于建筑师和工程师可能会很快意识到他们的设计将通过使用BoQs产生的建筑垃圾的程度，这种上游方法可以证明是有用的，因为仍然可以通过材料变更的投标谈判或在合同后阶段通过发布变更单来进行变更。从建筑设计的角度来看，这是一种有效的减少浪费的方法。正如Villoria Saez等人所主张的那样，建筑垃圾管理的最佳实践措施包括利益相关者的合作。工程量清单的使用，横跨整个供应链，涉及各种利益相关者，因此是一种可行的废物管理手段。此外，大多数工程量清单以基本格式（以适应最初的成本规划）呈现设计信息，这使得利益相关者之间可以方便地进行沟通，因为一个元素代表了实现定义功能的施工部分（如屋顶、地板、楼梯），而不管其施工细节如何。
3 方法
在传统的采购方式（用于香港80%以上的建筑工程项目）中，客户雇佣独立的设计团队来制作图纸和规格。通常情况下，会聘请一名工程量测量专家编制一套工程量清单，作为投标的统一依据，并便于合同后的成本控制。这些设计文件共同构成了估算建筑垃圾量的良好信息来源，以便在现场施工开始前提前规划垃圾管理。工程量清单还可以突出施工方法的差异，如现场施工或预制。留在模板中的也单独计量（不属于废物）。即使没有提供工程量清单，估计方法也可以稍加调整，以获得类似的收益。因此，该方法在以下两种场景下进行了描述。
3.1.方案（A）–可从专业工程量测量师处获得工程量清单（BOQ）
当使用传统采购方法的建筑设计接近项目投标阶段时，可从项目的一组工程量清单中详细计算上游估计的废物数量和类型。从长远来看，当这些废物量估算与项目的范围（如建筑面积单位msup3;）和性质有关时，可以形成基准。然后，在实际施工开始前，在设计后期尽可能减少在选择替代材料（通过合同前谈判或合同后变更）和尺寸协调方面的浪费。
由于废物的体积是有效废物管理的一个关键问题（例如，在安排现场堆存区、运输至公共填料和填埋场时），将设计数量转换为废物是基于体积估算，但如果出于某些合理的原因，重量会引起关注，必要时，可将计算扩展到包括重量。
由于打桩或基础工程通常形成一个单独的合同，从桩帽开始提取数量（如果它被纳入主要合同；如果不是，单独帐户的废物量，因为桩帽模板通常是木材，最终将被废弃后使用一次）。
对于以建筑元素格式呈现的工程量清单，如果不同元素中出现的类似项目的设计属性相似（例如，相同厚度），则应将不同元素中出现的类似项目(例如，地板和墙壁上的划痕；屋顶和地板上的板）的数量在一起。出于废物管理目的，应包括因使用材料及其容器/包装材料而产生的废物。应将材料分为惰性材料和非惰性材料，以促进不同的废物管理策略，即送至垃圾填埋场或公共填土。
类似于表1的形式表可用于列出从工程量清单中提取的汇总数量，但应附上单独的汇编表以显示细分情况。达到材料体积的一般原则（两个示例计算见表2，表3）：
表1
新建房屋建筑垃圾估算表。
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项目类型： CFA： ㎡ 日期： 记录者： 下部结构（带地下室 ：带桩帽 ） 上部结构（包括底层） |
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现场活动 |
材料/位置 |
B、Q 数量 |
单位 |
损坏程度（%） |
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