孫立建，徐 東，江 建，劉鐵軍，李有志，劉秉鈞

（1、深圳市天?。瘓F(tuán)）股份有限公司 深圳 518034；2、深圳市特區(qū)建工集團(tuán)有限公司 深圳 518034；3、深圳市小綠人網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)有限公司 深圳 518109）

隨著我國城市化進(jìn)程的加快推進(jìn)，各類新建、改建、擴(kuò)建和拆除工程，尤其是棚戶區(qū)改造項目會產(chǎn)生大量的建筑垃圾，據(jù)統(tǒng)計，近幾年我國城市建筑垃圾年產(chǎn)生量均超過20億t［1-2］。然而，建筑垃圾的資源化處理存在諸多問題［3-6］，如：①建筑垃圾資源化處理的企業(yè)數(shù)量相對較少；②建筑垃圾源頭分類收集和減量化處理程度不高，絕大部分為混合堆放、收集，加大了分類運(yùn)輸和資源化利用的難度；③建筑垃圾的外運(yùn)處置存在不按規(guī)定路線運(yùn)輸、隨意傾倒、沿途丟棄建筑垃圾等不規(guī)范行為；④建筑垃圾處理及資源化利用技術(shù)水平落后，回收利用率低，大多以直接填埋和露天堆放為主。

上述問題造成了極大的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，對此，國家對建筑垃圾的合理分類、高回收利用率提出了更高的要求［7］。本文借助區(qū)塊鏈技術(shù)，以綠色拆除為基礎(chǔ)做試點(diǎn)項目，旨在解決“建筑垃圾外運(yùn)處置不規(guī)范行為”的問題，同時對“建筑垃圾源頭分類收集和減量化處理”也提出了更高的要求，為建筑垃圾的資源化處理提供部分解決思路。區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化，區(qū)塊鏈上數(shù)據(jù)基本不可篡改、去信任化等特性［8］，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)［9］（攝像、傳感）確保上鏈前數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠，再結(jié)合AI 等手段對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析、智能預(yù)警，可建立真實(shí)有效、權(quán)責(zé)清晰、可追溯、有指導(dǎo)、有監(jiān)管、預(yù)研意義的建筑垃圾處理大數(shù)據(jù)庫，對于總結(jié)、監(jiān)管、補(bǔ)貼認(rèn)定、預(yù)研以及后續(xù)拆除項目的指導(dǎo)等均有重要意義。

1 試點(diǎn)項目工程概況

試點(diǎn)項目為深圳市寶安區(qū)某棚戶區(qū)改造工程，項目始建于1990 年，建筑類型為住宅建筑，主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，墻體材料為燒結(jié)磚。拆除范圍內(nèi)用地面積23 552.3 m2，總建筑面積約3.9 萬m2，共有7 棟住宅建筑，每棟均為8 層（無地下室），建筑物首層高度均為3.6 m，標(biāo)準(zhǔn)層層高為2.9 m，標(biāo)準(zhǔn)層面積約700 m2，建筑物總高度為23.9 m。綠色拆除試點(diǎn)樓棟為A棟2座，平面位置如圖1所示。

圖1 綠色拆除試點(diǎn)樓棟位置Fig.1 Location of Pilot Buildings for Green Demolition

2 綠色拆除準(zhǔn)備與實(shí)施過程

該棚戶區(qū)改造工程被深圳市列為綠色建造試點(diǎn)項目，故在前期拆除階段便策劃和開展了綠色拆除工作。綠色拆除工作對拆除過程提出更高的要求，拆除過程中門窗等附著物以人工拆除為主，房屋主體以機(jī)械拆除為主，要求拆除全過程對環(huán)境無污染，控制施工噪聲、揚(yáng)塵、人員安全與健康，建筑垃圾的有序清理、分類堆放及合理回收利用等。

2.1 建筑垃圾分類

根據(jù)試點(diǎn)項目建筑垃圾的材質(zhì)和再生利用價值，將待拆除樓棟的建筑垃圾分為10 大類，分別為：PVC類（含塑料）、木制品類、鐵制品類、不銹鋼類、鋁合金類、再生骨料類、紅磚骨料類、玻璃類、電線電纜類及生活垃圾類等。

2.2 綠色拆除基本原則

人工拆除：先由人工拆除門窗等附著物，再由機(jī)械設(shè)備拆除房屋主體，人、機(jī)不交叉作業(yè)。

機(jī)械作業(yè)：由上而下逐層、逐跨拆除，先拆非受力構(gòu)件，然后拆次要的受力構(gòu)件，最后拆主要受力構(gòu)件。

2.3 綠色拆除過程分解

綠色拆除過程分解如圖2所示。

圖2 綠色拆除工作分解流程Fig.2 Flow Chart of Work Breakdown of Green Demolition

⑴第一步：紅線外的水、電、氣及通訊管線改遷，拆除紅線內(nèi)的所有管線，清理殘留的生活垃圾，并歸集到垃圾分類回收區(qū)；

⑵第二步：安裝垂直運(yùn)輸設(shè)備，安排專項拆除小組依次拆除門窗、防盜窗、衛(wèi)生潔具、廚房水槽柜臺等，人工拆除屋面防水層、隔熱層等；

⑶第三步：拆除部分戶間墻形成每層的水平運(yùn)輸通道，并建立豎向的垃圾清運(yùn)通道，借助垂直運(yùn)輸設(shè)備將不同種類的建筑垃圾清運(yùn)到地面，其中，無機(jī)類建筑垃圾可通過垃圾通道直接散落清運(yùn)，到一樓后歸集到相應(yīng)的垃圾分類回收區(qū)；

⑷第四步：拆除所有內(nèi)外磚墻，并通過垃圾清運(yùn)通道清理、歸集，搭設(shè)2～8 層臨邊防護(hù)，逐層拆除樓梯欄桿；

⑸第五步：采用液壓剪機(jī)械逐層拆除建筑物主體框架，破碎分離混凝土及鋼筋，粉碎混凝土成再生骨料，建筑垃圾分類運(yùn)輸出場。

2.4 綠色拆除分類歸集

⑴分類拆除各種附著物及歸集：在頂樓陽臺處安裝垂直運(yùn)輸?shù)踹\(yùn)機(jī)［10］，如圖3?所示；按順序人工拆除各層門窗、防盜網(wǎng)、衛(wèi)生潔具等，如圖4所示；將各類建筑垃圾通過吊運(yùn)機(jī)運(yùn)輸?shù)揭粯牵w集到相應(yīng)的垃圾分類回收區(qū)，如圖3?所示；

圖3 綠色拆除輔助裝置與設(shè)施Fig.3 Auxiliary Devices and Facilities for Green Demolition

圖4 分類拆除各種附著物Fig.4 Remove Various Attachments by Category

⑵建立垃圾通道并清理無機(jī)類垃圾：選擇衛(wèi)生間作為垃圾清運(yùn)通道，人工拆除衛(wèi)生間樓板混凝土，鋼筋部分割除以形成篩網(wǎng)，如圖3?所示，在建筑垃圾通道四面圍上彩條布抑止揚(yáng)塵，并在一旁配置噴水設(shè)施，建筑物內(nèi)墻均通過垃圾通道散落清運(yùn)至一樓；

⑶各類建筑垃圾分類歸集：拆除外墻、樓梯欄桿，如圖4?所示，拆除主體框架并破碎。建筑垃圾分類歸集如圖5所示。

圖5 建筑垃圾分類歸集Fig.5 Classification and Collection of Construction Waste

2.5 綠色拆除要點(diǎn)總結(jié)

⑴綠色拆除應(yīng)以分類拆除為基本前提，先由人工拆除所有附著物，再由機(jī)械進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)拆除；

⑵為了實(shí)現(xiàn)各類建筑垃圾的有序清理、分類堆放，需要安裝垂直運(yùn)輸設(shè)備和設(shè)置垃圾清運(yùn)通道，及在地面劃分垃圾分類回收區(qū)。

⑶項目的試點(diǎn)重點(diǎn)是區(qū)塊鏈平臺的應(yīng)用，本文只對綠色拆除環(huán)節(jié)進(jìn)行簡要描述。

3 區(qū)塊鏈平臺搭建與應(yīng)用

3.1 區(qū)塊鏈平臺簡介

本項目的區(qū)塊鏈平臺主要有綠色拆除專用聯(lián)盟區(qū)塊鏈、可移動錄入數(shù)據(jù)的小程序、獨(dú)立運(yùn)行的綠色拆除數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)平臺和用于展示的運(yùn)營大屏四部分組成。

區(qū)塊鏈平臺搭建涉及多領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)融合，減少人工參與。既可增加數(shù)據(jù)可信度，同時能夠降低人為帶來的數(shù)據(jù)誤差。平臺設(shè)計時主要考慮以下幾個方面：

⑴根據(jù)建設(shè)與裝修圖紙，評估各類建筑垃圾的種類、重量等；

⑵ 對運(yùn)出拆除現(xiàn)場已分類的建筑垃圾進(jìn)行種類、重量及建筑垃圾等級的評估與記錄；

⑶對出場后不同種類建筑垃圾的運(yùn)輸軌跡進(jìn)行實(shí)時動態(tài)采集記錄，及到達(dá)不同建筑垃圾消納場所后，不同建筑垃圾的種類、重量、場所位置及時間的確認(rèn)和記錄。

⑷借用成熟的行業(yè)AI算法工具，如人臉識別、車牌識別及貨品識別等；

⑸在數(shù)據(jù)上采用區(qū)塊鏈的技術(shù)架構(gòu)，選擇基于Hyperledger 技術(shù)進(jìn)行升級，聯(lián)盟會員節(jié)點(diǎn)參與，對整個區(qū)塊鏈上數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)管，保證數(shù)據(jù)不可篡改，具有超高安全性。

3.2 綠色拆除生態(tài)鏈聯(lián)盟

本項目初步建立以業(yè)主單位為核心的綠色拆除區(qū)塊鏈生態(tài)聯(lián)盟，聯(lián)盟區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)數(shù)為6個，以云形式布放。節(jié)點(diǎn)單位：住建局、業(yè)主單位、施工單位、建筑廢棄物綜合利用行業(yè)協(xié)會、建筑垃圾回收利用企業(yè)、區(qū)塊鏈平臺開發(fā)企業(yè)等，管理單位為業(yè)主單位。綠色拆除區(qū)塊鏈生態(tài)聯(lián)盟節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖6所示。

圖6 區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DFig.6 Network Topology of Blockchain Nodes

3.3 “建廢回收助手”小程序

區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)對于上鏈數(shù)據(jù)本身的可信性依賴較大，為了增加上鏈數(shù)據(jù)的可信性，過程通常采取的辦法有：①多使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集數(shù)據(jù)，減少人工干預(yù)；②設(shè)置不同終端的人參與記錄數(shù)據(jù)等。

由于拆除現(xiàn)場工期緊、準(zhǔn)備工作不充分等原因，較多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無法安裝參與運(yùn)作，特此開發(fā)“建廢回收助手”小程序，用于人工輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，即設(shè)置不同終端的人參與來佐證上鏈數(shù)據(jù)的真實(shí)性。當(dāng)物料出場時，現(xiàn)場工作人員需分辨物料種類并填入小程序內(nèi)，回收公司名稱、物料重量或體積、司機(jī)個人信息及車牌號等也一并錄入（見圖7）。

圖7 “建廢回收助手”錄入界面Fig.7 Input Interface of Construction Waste Recycling Assistant

3.4 綠色拆除業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及流程記錄平臺

通過“建廢回收助手”小程序記錄各類物料外運(yùn)過程中的所有數(shù)據(jù)，將以前的紙質(zhì)化記錄轉(zhuǎn)換成電子記錄，最后將建筑拆除的產(chǎn)廢端與利廢端數(shù)據(jù)上鏈（包括分類情況、計量數(shù)據(jù)、交易數(shù)據(jù)、運(yùn)輸軌跡、認(rèn)證數(shù)據(jù)、現(xiàn)場圖片等），形成相互印證、責(zé)任清晰、追溯方便、無法篡改的標(biāo)準(zhǔn)化大數(shù)據(jù)體系。

在外運(yùn)過程中，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時跟蹤、實(shí)時分析數(shù)據(jù)，對不規(guī)范數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警，如不按規(guī)定路線運(yùn)輸，隨意傾倒，沿途丟棄建筑垃圾等情況。對運(yùn)出拆除現(xiàn)場的物料（出庫記錄）和回收公司收到的物料（入庫記錄）采用人工識別記錄種類，磅單（重量）采用物聯(lián)網(wǎng)方式記錄噸數(shù)，未來可進(jìn)一步考慮采用無人化記錄，如圖8所示。

圖8 物料出庫記錄Fig.8 Issue Records of Materials

對于物料的運(yùn)輸軌跡，采用運(yùn)輸卡車上自帶的北斗設(shè)備記錄運(yùn)輸路徑的方式作為參考數(shù)據(jù)，用來佐證物料從拆除現(xiàn)場到物料回收廠、加工廠及填埋場的整個運(yùn)輸過程真實(shí)發(fā)生。

3.5 基于鏈上數(shù)據(jù)的建廢運(yùn)營指揮大屏

在統(tǒng)一規(guī)劃的運(yùn)營大屏上實(shí)時清晰地展示所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)（見圖9），包括各類建筑垃圾預(yù)估數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)的實(shí)時對比，建筑垃圾從出場、運(yùn)輸軌跡到入場收納的清晰鏈條，各類建筑垃圾的實(shí)時入場數(shù)據(jù)及區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀況等。各類主要建筑垃圾的實(shí)時記錄數(shù)據(jù)匯總于表1。

表1 各類主要建筑垃圾的實(shí)時記錄數(shù)據(jù)Tab.1 Real Time Recording Data of Various Major Construction Wastes

圖9 建廢作戰(zhàn)指揮大屏Fig.9 Large Screen of Operation Command of Construction Waste

將各類建筑垃圾的預(yù)估數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、分析，探索更加可靠的綠色拆除項目評估模型。各類主要建筑垃圾的出場重量和預(yù)估重量相差較多的原因是：一方面原設(shè)計圖紙不全，導(dǎo)致預(yù)估重量不夠準(zhǔn)確，另一方面也存在房屋建設(shè)時未完全按圖施工的弊端。

通過區(qū)塊鏈技術(shù)的實(shí)時記錄，各類主要建筑垃圾的回收率均在90%以上，其中，鐵窗、再生骨料、鋁合金和不銹鋼的回收率達(dá)100%。生活垃圾和鋼筋的回收率不足100%的原因是：生活垃圾存在入場時人為漏填報的失誤，導(dǎo)致入場重量與出場重量不符；鋼筋是因為在入場時，回收公司會扣除一部分的雜質(zhì)，導(dǎo)致入場重量比出場重量輕。

3.6 區(qū)塊鏈平臺應(yīng)用總結(jié)

⑴要想保證上鏈數(shù)據(jù)的可信性，后續(xù)項目應(yīng)用區(qū)塊鏈平臺時，應(yīng)以物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集為主（地磅、智能攝像頭、AI識別儀及北斗定位儀等），人工采集為輔。

⑵本項目的綠色拆除生態(tài)鏈聯(lián)盟節(jié)點(diǎn)數(shù)為6個，數(shù)據(jù)上鏈以后，若想修改必須經(jīng)過最少4 個節(jié)點(diǎn)管理員的同意，以此來保證區(qū)塊鏈上數(shù)據(jù)的不可篡改性。

⑶在缺少物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的情況下，利用“建廢回收助手”可以很方便地對各類建筑垃圾進(jìn)行出入庫記錄，并且可以做到物料運(yùn)輸過程有跡可循。

⑷本試點(diǎn)平臺的信息架構(gòu)，可為后續(xù)政府監(jiān)管的綠色建造過程中所產(chǎn)生的建筑垃圾處理提供有效的動態(tài)管理服務(wù)。

4 結(jié)論

⑴綠色拆除應(yīng)以分類拆除為基本前提，先由人工拆除所有附著物，再由機(jī)械拆除主體結(jié)構(gòu)，并做好建筑垃圾的有序清理、分類堆放及合理回收利用等。

⑵區(qū)塊鏈平臺的應(yīng)用很大程度上解決了“建筑垃圾的外運(yùn)處置存在不按規(guī)定路線運(yùn)輸、隨意傾倒、沿途丟棄建筑垃圾等”的不規(guī)范行為，真正做到了可跟蹤、可預(yù)警、可追溯、可管控。

⑶將綠色拆除與區(qū)塊鏈技術(shù)相結(jié)合，提高了工程管理的信息化層次，將原本拆除工作中物料處理的被動管理轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃庸芾?，物料流向的無序管理轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚬芾怼?/p>

⑷利用區(qū)塊鏈技術(shù)來進(jìn)行建筑垃圾處理試點(diǎn)工作，可形成一套可復(fù)制、可推廣的建廢處理應(yīng)用管理方法，建立及提升了現(xiàn)場管理人員對綠色建造的意識和管理水平。