建筑工程优质高效建造技术研究

作者:王斌 令狐延 张明 罗盈洲
单位:中国建筑第四工程局有限公司 中建四局第一建筑工程有限公司
摘要:施工进度是工程项目成败的决定性因素之一, 受到建设各方关注。然而, 没有先进技术作支撑的盲目抢工期, 时有发生质量、安全事故, 增加了施工成本, 付出了高昂代价。基于施工安全、施工质量、施工进度、工程成本、绿色施工、技术先进等6个性能指标, 提出了优质高效建造理念, 并形成优质高效建造量化评价方法;创新形成优质高效建造优化设计、施工技术、高效施工管理技术清单;研发出优质高效建造进度管理与预警平台, 实现动态实时预警和优质高效建造优化综合管理。优质高效建造技术成功化解了“快速 (工期) 与质量、安全、成本、绿色环保、技术先进性, 等多对“矛盾体”, 对工期要求紧、质量要求高的快速施工具有借鉴意义。
关键词:建筑 优质高效建造 施工技术 技术清单 信息化预警管理平台 工程管理
作者简介:作者简介: 王斌, 博士研究生, 工程师, 中建四局一公司技术中心副主任, E-mail:wangbin_gz@126.com;

 

0 引言

当今房地产市场瞬息万变, 开发商希望尽可能早地销售楼盘, 工期越短越好, 以便尽快回收资金, 进行再次投资;同时, 经过项目费用测算, 节省1个月工期, 施工单位可在管理费、周转料、设备租赁费、水电费及财务成本等方面降低施工成本100万~500万元。综上原因, 高效建造成为施工单位追求的目标之一。然而, 没有先进技术作支撑的盲目抢工期[1]往往出现结构安全、渗漏、开裂、下沉等质量问题和返工费用高、维修成本高等费用问题。另外, 通过传统的快速施工———人海战术, 加班加点抢工期, 不仅效率低下、不科学、不合理、成本高、造成大量的工程质量和安全隐患, 而且也不符合和谐社会的要求。

目前, 国内尚无有关建筑工程优质高效建造的系统性研究[1], 且类似研究多强调快速, 没有考虑高效建造对施工质量和施工成本的影响[2,3]。为此, 本文在施工安全、施工质量、施工进度、工程成本、绿色施工、技术先进性6个性能指标的基础上提出了优质高效建造理念, 并形成优质高效建造科学的量化评价方法, 定量评价优质高效建造技术;采用“集成+创新”研究方法, 从技术和管理2个角度研究优质高效建造, 创新形成优质高效建造技术清单;通过研发优质高效建造进度管理与预警平台, 利用信息化手段, 动态实时预警, 实现优质高效建造管理。

1 优质高效建造理念及其量化评价方法

1.1 优质高效建造理念特点

优质高效建造是一种科学的、经济的、高标准的施工管理和作业方式, 相对于传统的施工, 具有以下特点。

1) 强调优质

质量是企业的生命, 也是工程的价值所在, 因此, 优质高效建造的前提是保证工程质量。

2) 强调高效

高效建造是目标, 高效建造可以缩短工程施工期, 减少施工期成本, 同时可以加快开发企业的资金周转, 可以尽早给使用者提供房屋, 满足多方的要求, 因此受到各方的重视和期待。

3) 优质高效建造强调管理和技术的革新

相比于以往靠“人海战术”的抢工模式, 优质高效建造强调新技术和先进管理方法的应用。

4) 优质高效建造更能保证劳动者的休息权利

由于优质高效建造不需要大量的人力和长时间的加班, 因此, 管理人员和生产工人更能接受此种生产方式。

5) 优质高效建造对安全和成本有利

优质高效建造的“优质”, 不单是指工程质量上的优质, 同时也包含了现场规范化管理, 现场的安全、文明和绿色施工, 因而其对项目安全管理是有利的。同时, 由于工期短, 所有参建单位的管理成本将大幅降低, 施工过程中的返工和浪费也将减少, 因此, 此施工模式最终会降低开发企业的投资成本和施工企业的施工成本。

1.2 优质高效建造科学量化评价方法

传统抢工或赶工的技术和管理选择往往基于定性分析, 人为因素较大, 通常忽视了质量、安全、经济合理、绿色施工和技术先进性等方面, 付出了沉重代价。为更客观公正地评价优质高效建造技术的符合性, 采用计分的方式, 从施工质量、安全、进度、经济性、绿色施工、技术先进性等6个方面对高效建造技术进行定量评价与选择。其中, 施工安全包含了安全防护用品、机械设备、安全防护、安全监测等4个指标;施工质量包含了工程材料质量、施工工艺、检查监测方法等3个指标;施工进度包含了技术实现难度、进度加快效果等2个指标;经济性因素是指新技术在工程成本中的占比大小;绿色施工是指新技术是否有利于节水、节地、节能、节材及环境保护;技术先进性是指新技术所获得的专利、工法、科技成果等。

 

 

 

 

 

式中:AC为优质高效建造技术总分值;S'为施工安全分项加权得分;Q'为施工质量分项加权得分;P'为施工进度分项加权得分;E'为施工经济性分项加权得分;G'为绿色施工分项加权得分;A'为技术先进性分项加权得分;C1为施工安全分项加权系数;C2为施工质量分项加权系数;C3为施工进度分项加权系数;C4为施工经济性分项加权系数;C5为绿色施工分项加权系数;C6为技术先进性分项加权系数;S为施工安全分项调查问卷得分;Q为施工质量分项调查问卷得分;P为施工进度分项调查问卷得分;E为施工经济性分项调查问卷得分;G为绿色施工分项调查问卷得分;A为技术先进性分项调查问卷得分;n为调查取样值, 取30个样本。

为体现优质、安全基础上的高效建造, 将施工安全与施工质量2个因素的权重系数设为24%, 施工进度因素的权重系数设为20%, 施工经济性因素的权重系数设为14%, 绿色施工因素的权重系数设为10%;技术先进性因素的权重系数设为8%。针对每项备选技术, 抽取32个业内人员进行问卷调查评分, 且去掉32份问卷调查中的最高值和最低值, 选取中间30份问卷评分的均值作为该项技术的最终分数, 其中, 总分≥70, 合格;70<总分≤80, 中等;80<总分≤90, 良好;总分>90, 优秀。选择得分在80分以上的新技术作为优质高效建造技术, 优质高效建造适用性评分如表1所示。

表1 优质高效建造适用性评分Table 1 Applicability score sheet of excellent-quality and high-efficiency construction   

表1 优质高效建造适用性评分Table 1 Applicability score sheet of excellent-quality and high-efficiency construction

2 优质高效建造技术清单

分别从优化设计技术、施工技术[4,5,6]和施工管理技术等3个方面展开对建筑工程优质高效建造技术的研究, 基于优质高效建造技术量化评价, 创新集成出地下室桩墙合一技术、喷雾式无机纳米防水技术等5项优质高效建造设计技术, 主体结构与内外装修同步施工技术、全免抹灰施工技术等7项优质高效建造施工技术, 业主快速决策机制和最优工序穿插技术等4项优质高效建造管理技术。主要的优质高效建造技术如下所述。

1) 地下室桩墙合一技术主要考虑在基坑支护桩施工后, 取消地下室结构外墙, 优化设计支护桩与地下室结构外墙合二为一。同时, 通过排桩相互咬合形成结构自防水, 运用多重防水技术形成防水体系, 在桩墙间留设排水系统解决地下室外墙少量渗水, 实现地下室外墙防水的防排结合 (见图1) 。

图1 基坑支护桩作为地下室外墙示意Fig.1 Foundation excavation supporting pile as basement exterior wall

图1 基坑支护桩作为地下室外墙示意Fig.1 Foundation excavation supporting pile as basement exterior wall

 

2) 喷雾式无机纳米防水技术研发的无机纳米防水材料CJ-390可直接喷洒或涂刷在混凝土、水泥等表面, 形成的结晶既有亲水性又有吸水性, 吸水后结晶膨胀, 形成一层网状高分子聚合物, 堵塞水分蒸发时产生的大于水分子的毛细管道及微孔;阻挡水和其他液体 (如燃油) 渗入混凝土;在混凝土面层施工, 无需找平层和保护层, 可用于背水面, 大大节省工期和成本。

3) 建筑工程主体结构与内外装修同步施工技术随主体结构施工, 插入外墙装饰、门窗、内墙装修和楼地面等分项工程施工, 实现建筑工程主体结构与装修同步施工技术, 改变传统从上往下的装修施工顺序, 大大节省工期。外墙施工可采用爬架, 也可采用悬挑脚手架, 悬挑脚手架从下往上分段拆除, 实现提前拆除, 减少了架体的使用时间。悬挑楼层施工全封闭式模板围挡, 铺设油毡布, 工字钢下面附着安装接水雨篷, 设置排水沟槽, 如图2所示。

图2 主体结构与内外装修同步施工技术Fig.2 Synchronous construction technology of main structure and interior and exterior finishes

图2 主体结构与内外装修同步施工技术Fig.2 Synchronous construction technology of main structure and interior and exterior finishes

 

4) 全免抹灰施工技术采用混凝土墙新型组合模板、高精度模板等新型模板体系, 使混凝土构件经过简单的打磨后平整度、垂直度等指标能达到移交精装修标准;内墙、外墙和天棚均不需再做抹灰层, 取消传统湿作业, 实现建筑工程全免抹灰, 大大节省工期和成本。

5) 业主快速决策机制通过程序设计、制度建设和总承包商优质服务, 采取业主主导下的总体进度计划、项目业主决策清单、定期召开项目高层会议、过程及时提醒和预警、延期经济索赔要求、业主决策人员驻场或授权等快速决策管理技术, 减少业主拖延决策导致的经济和工期成本, 降低业主决策难度, 最终达到快速决策的目标, 以实现工程的快速施工。

6) 最优化工序穿插技术通过施工工序的优化和合理搭接, 在主体结构施工的同时, 将各种后期施工的装修和机电工程有序提前穿插进行施工, 保证了专业工程的“提前插入”和“分批插入”。提前插入使专业工程能提前施工, 有效地延长了专业工程绝对施工时间, 又不需要大量的人力, 减少了高峰期劳动力人数。分批插入减少了同一作业面的不必要交叉, 相对安静的工作环境对工程质量有利, 同时提高劳动效率, 单专业作业也有利于成品保护 (见图3) 。

图3 某超高层最优化工序穿插示意Fig.3 Optimal process alternation of some super high-rise building

图3 某超高层最优化工序穿插示意Fig.3 Optimal process alternation of some super high-rise building

 

通过对近20项高效建造设计优化技术、施工技术、管理技术的创新+集成, 形成了独特的优质高效建造技术清单模式 (见表2) 。施工总承包单位可以采用类似“点菜单”的方式, 在技术清单中选择合适的高效建造技术, 从而加快工期的同时保证施工质量, 让快速 (工期) 与质量、安全、成本、绿色环保、技术先进性等多对“矛盾体”统一在工程项目中, 形成较为完善的高效建造技术体系。

3 优质高效建造信息化预警管理平台

为了便于优质高效建造的实现, 研发出优质高效建造信息化预警管理平台 (见图4) , 从而实现优质高效建造技术、质量、安全与信息化管理平台高度融合, 提高管理水平和效率;可基于BIM自动生成施工进度计划 (见图5) ;可从优质高效建造技术清单中选择不同的“优质高效建造工艺”, 系统自动计算优化项目进度, 并显示原计划工期、优化后工期和节省工期天数 (见图6) , 用户可使用手机或pad等移动设备, 实时更新项目的实际进度情况;平台可实时对系统内所有进度进行监控及分析, 一旦发现有里程碑节点或工期出现延迟, 将自动分级通过短信或微信向责任人发出预警消息, 并可自动上传到微信管理群。

图4 优质高效建造信息化预警管理平台Fig.4 Information early warning and management platform

图4 优质高效建造信息化预警管理平台Fig.4 Information early warning and management platform

 

图5 基于BIM自动生成施工进度流程Fig.5 Autogenerating construction schedule based on BIM

图5 基于BIM自动生成施工进度流程Fig.5 Autogenerating construction schedule based on BIM

 

4 结语

1) 提出满足施工安全、施工质量、施工进度、工程成本、绿色施工、技术先进等6个性能指标的优质高效建造理念, 并形成优质高效建造科学的量化评价方法, 定量评价优质高效建造技术。

表2 可供选用的优质高效建造技术清单Table 2 Technology list of excellent-quality and high-efficiency construction   

表2 可供选用的优质高效建造技术清单Table 2 Technology list of excellent-quality and high-efficiency construction
图6 某工程优质高效建造工期优化分析Fig.6 Optimization analysis of construction period of some project

图6 某工程优质高效建造工期优化分析Fig.6 Optimization analysis of construction period of some project

 

2) 采用“集成+创新”研究方法, 从技术和管理2个角度研究优质高效建造, 创新形成优质高效建造优化设计、施工技术、高效施工管理技术清单。

3) 通过研发优质高效建造进度管理与预警平台, 集成优质高效建造施工技术与管理体系, 利用信息化手段, 实现动态实时预警。

 

Research of Excellent-quality and High-efficiency Construction Technologies of Building Engineering
Wang Bin Linghu Yan Zhang Ming Luo Yingzhou
(China Construction Fourth Engineering Division Co., Ltd. The First Construction Co., Ltd.of China Fourth Construction Bureau)
Abstract: The schedule of construction is one of the decisive factors in success or failure of the project, and is received attention of all construction units. However, blindly speeding up the construction schedule without advanced techniques usually causes risks of quality and safety accidents, and increase of the engineering cost. Based on six performance indexes of construction safety, construction quality, construction schedule, construction cost, green construction, advanced technology, the concept and quantitative evaluation method of excellent-quality and high-efficiency construction are presented.Optimization design, construction technology, efficient construction management technology list of excellent-quality and high-efficiency construction is innovatively proposed. Information early warning and management platform of excellent-quality and high-efficiency construction is developed to realize dynamically real-time warning and optimizational or comprehensive management. Excellent-quality and high-efficiency construction technologies successfully resolve the contradictions between construction schedule and construction safety, construction quality, construction cost, green construction, advanced technology, and have reference significance to rapid construction of tight schedule and high quality.
Keywords: buildings; excellent-quality and high-efficiency construction; construction; technology list; information early warning and management platform; engineering management;
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