区块链技术在建筑垃圾资源化利用方面的探索_孙立建.pdf

广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2023年7月第30卷 第7期JUL 2023Vol.30 No.7DOI:10.19731/j.gdtmyjz.2023.07.002作者简介：孙立建（1990-），男，博士，工程师，主要从事钢结构连续倒塌、装配式混凝土及绿色施工工作。E-mail：随着我国城市化进程的加快推进，各类新建、改建、扩建和拆除工程，尤其是棚户区改造项目会产生大量的建筑垃圾，据统计，近几年我国城市建筑垃圾年产生量均超过20亿 t1-2。然而，建筑垃圾的资源化处理存在诸多问题3-6，如：建筑垃圾资源化处理的企业数量相对较少；建筑垃圾源头分类收集和减量化处理程度不高，绝大部分为混合堆放、收集，加大了分类运输和资源化利用的难度；建筑垃圾的外运处置存在不按规定路线运输、随意倾倒、沿途丢弃建筑垃圾等不规范行为；建筑垃圾处理及资源化利用技术水平落后，回收利用率低，大多以直接填埋和露天堆放为主。上述问题造成了极大的环境污染和资源浪费，对此，国家对建筑垃圾的合理分类、高回收利用率提出了更高的要求7。本文借助区块链技术，以绿色拆除为基础做试点项目，旨在解决“建筑垃圾外运处置不规范行为”的问题，同时对“建筑垃圾源头分类收集和减量化处理”也提出了更高的要求，为建筑垃圾的资源化处理提供部分解决思路。区块链技术具有去中心化，区块链上数据基本不可篡改、去信任化等特性8，结合物联网9（摄像、传感）确保上链前数据的真实可靠，再结合AI等手段对数据进行智能分析、智能预警，可建立真实有效、权责清晰、可追溯、有指导、有监管、预研意义的建筑垃圾处理大数据库，对于总结、监管、补贴认定、预研以及后续拆除项目的指导等均有重要意义。1试点项目工程概况试点项目为深圳市宝安区某棚户区改造工程，项目始建于1990年，建筑类型为住宅建筑，主体结构为钢筋混凝土框架结构，墙体材料为烧结砖。拆除范围内用地面积23 552.3 m2，总建筑面积约3.9万m2，共有7栋住宅建筑，每栋均为8层（无地下室），建筑物首层高度均为 3.6 m，标准层层高为 2.9 m，标准层面积约700 m2，建筑物总高度为23.9 m。绿色拆除试点楼栋为A栋2座，平面位置如图1所示。2绿色拆除准备与实施过程该棚户区改造工程被深圳市列为绿色建造试点区块链技术在建筑垃圾资源化利用方面的探索孙立建1，2，徐东1，2，江建1，2，刘铁军1，2，李有志1，2，刘秉钧3（1、深圳市天健（集团）股份有限公司深圳518034；2、深圳市特区建工集团有限公司深圳518034；3、深圳市小绿人网络信息技术有限公司深圳518109）摘 要：目前，建筑垃圾的资源化利用产业链条仍存在诸多问题亟需解决。借助于区块链技术，以绿色拆除为前提，充分利用区块链上数据的不可篡改、去信任化等特性，将拆除垃圾从出场、运输轨迹到入场收纳的整个过程进行了实时跟踪记录。将绿色拆除与区块链技术相结合，提高了工程管理的信息化层次，通过共识机制，杜绝了数据的随意篡改，增强了数据的可靠性和可信度，保证了拆除数据、建废运输路径及收纳数据的真实性。关键词：绿色拆除；区块链技术；建筑垃圾；资源化利用；棚户区改造中图分类号：TU712+.1文献标志码：A文章编号：1671-4563（2023）07-004-04Exploration of Blockchain Technology in Resource Utilization of Construction WasteExploration of Blockchain Technology in Resource Utilization of Construction WasteSUN Lijian1，2，XU Dong1，2，JIANG Jian1，2，LIU Tiejun1，2，LI Youzhi1，2，LIU Bingjun3（1、Shenzhen Tagen Group Co.，Ltd.Shenzhen 518034，China；2、Shenzhen SEZ Construction Group Co.，Ltd.Shenzhen 518034，China；3、Shenzhen Xiaolvren Network Information Technology Co.，Ltd.Shenzhen 518109，China）AbstractAbstract：At present，there are still many problems to be resolved in the industrial chain of resource utilization of construction waste.With the help of blockchain technology and on the premise of green demolition，this article made full use of the characteristics of the dataon the blockchain that can not be tampered with and trustworthy.The whole process of the demolished garbage from the exit，transportationtrack，and entry storage had been tracked and recorded in real time.The combination of green demolition and blockchain technology has improved the informatization level of project management.Through the consensus mechanism，the random tampering of data is eliminated，thereliability and credibility of data are enhanced，and the authenticity of demolition data，transportation path and collection data of constructionwaste is guaranteed.Key wordsKey words：green demolition；Blockchain technology；construction waste；resource utilization；renovation of shanty towns4图1绿色拆除试点楼栋位置Fig.1Location of Pilot Buildings for Green Demolition绿色拆除试点楼栋现场指挥部B栋4座B栋3座A栋2座A栋1座C栋5座C栋6座7栋孙立建，等：区块链技术在建筑垃圾资源化利用方面的探索JUL 2023 Vol.30 No.72023年7月 第30卷 第7期项目，故在前期拆除阶段便策划和开展了绿色拆除工作。绿色拆除工作对拆除过程提出更高的要求，拆除过程中门窗等附着物以人工拆除为主，房屋主体以机械拆除为主，要求拆除全过程对环境无污染，控制施工噪声、扬尘、人员安全与健康，建筑垃圾的有序清理、分类堆放及合理回收利用等。2.1建筑垃圾分类根据试点项目建筑垃圾的材质和再生利用价值，将待拆除楼栋的建筑垃圾分为10大类，分别为：PVC类（含塑料）、木制品类、铁制品类、不锈钢类、铝合金类、再生骨料类、红砖骨料类、玻璃类、电线电缆类及生活垃圾类等。2.2绿色拆除基本原则人工拆除：先由人工拆除门窗等附着物，再由机械设备拆除房屋主体，人、机不交叉作业。机械作业：由上而下逐层、逐跨拆除，先拆非受力构件，然后拆次要的受力构件，最后拆主要受力构件。2.3绿色拆除过程分解绿色拆除过程分解如图2所示。第一步：红线外的水、电、气及通讯管线改迁，拆除红线内的所有管线，清理残留的生活垃圾，并归集到垃圾分类回收区；第二步：安装垂直运输设备，安排专项拆除小组依次拆除门窗、防盗窗、卫生洁具、厨房水槽柜台等，人工拆除屋面防水层、隔热层等；第三步：拆除部分户间墙形成每层的水平运输通道，并建立竖向的垃圾清运通道，借助垂直运输设备将不同种类的建筑垃圾清运到地面，其中，无机类建筑垃圾可通过垃圾通道直接散落清运，到一楼后归集到相应的垃圾分类回收区；第四步：拆除所有内外砖墙，并通过垃圾清运通道清理、归集，搭设28层临边防护，逐层拆除楼梯栏杆；第五步：采用液压剪机械逐层拆除建筑物主体框架，破碎分离混凝土及钢筋，粉碎混凝土成再生骨料，建筑垃圾分类运输出场。2.4绿色拆除分类归集 分类拆除各种附着物及归集：在顶楼阳台处安装垂直运输吊运机10，如图3所示；按顺序人工拆除各层门窗、防盗网、卫生洁具等，如图4所示；将各类建筑垃圾通过吊运机运输到一楼，并归集到相应的垃圾分类回收区，如图3所示；建立垃圾通道并清理无机类垃圾：选择卫生间作为垃圾清运通道，人工拆除卫生间楼板混凝土，钢筋部分割除以形成筛网，如图3所示，在建筑垃圾通道四面围上彩条布抑止扬尘，并在一旁配置喷水设施，建筑物内墙均通过垃圾通道散落清运至一楼；各类建筑垃圾分类归集：拆除外墙、楼梯栏杆，如图4所示，拆除主体框架并破碎。建筑垃圾分类归集如图5所示。2.5绿色拆除要点总结 绿色拆除应以分类拆除为基本前提，先由人工拆除所有附着物，再由机械进行主体结构拆除；为了实现各类建筑垃圾的有序清理、分类堆放，需要安装垂直运输设备和设置垃圾清运通道，及在地面划分垃圾分类回收区。项目的试点重点是区块链平台的应用，本文只对绿色拆除环节进行简要描述。图2绿色拆除工作分解流程Fig.2Flow Chart of Work Breakdown of Green Demolition编制绿色拆除施工方案，并组织专家论证搭设安全防护及警戒线玻璃水、电、气及通讯管线改迁划分垃圾分类回收区铁制品红砖骨料木制品电线电缆不锈钢生活垃圾铝合金再生骨料PVC拆除所有管线清理生活垃圾安装垂直运输设备依次拆除门窗、防盗窗、卫生洁具等人工拆除屋面防水层、隔热层拆除部分户间墙形成每层水平运输通道搭设28层临边防护清理砌体归集到垃圾区拆除所有内外墙借助垂直运输设备将各类建筑垃圾归集到相应的垃圾区建立竖向垃圾清运通道逐层拆除楼梯栏杆液压剪拆除建筑物框架破碎分离混凝土及钢筋粉碎混凝土生成再生料建筑垃圾及机械出场吊运机图3绿色拆除辅助装置与设施Fig.3Auxiliary Devices and Facilitiesfor Green Demolition垃圾通道平面垃圾分类回收区水平防护钢筋，间距400 mm卫生间楼板凿除5广东土木与建筑JUL 2023 Vol.30 No.72023年7月 第30卷 第7期3区块链平台搭建与应用3.1区块链平台简介本项目的区块链平台主要有绿色拆除专用联盟区块链、可移动录入数据的小程序、独立运行的绿色拆除数据业务平台和用于展示的运营大屏四部分组成。区块链平台搭建涉及多领域先进技术融合，减少人工参与。既可增加数据可信度，同时能够降低人为带来的数据误差。平台设计时主要考虑以下几个方面：根据建设与装修图纸，评估各类建筑垃圾的种类、重量等；对运出拆除现场已分类的建筑垃圾进行种类、重量及建筑垃圾等级的评估与记录；对出场后不同种类建筑垃圾的运输轨迹进行实时动态采集记录，及到达不同建筑垃圾消纳场所后，不同建筑垃圾的种类、重量、场所位置及时间的确认和记录。借用成熟的行业AI算法工具，如人脸识别、车牌识别及货品识别等；在数据上采用区块链的技术架构，选择基于Hyperledger技术进行升级，联盟会员节点参与，对整个区块链上数据进行监管，保证数据不可篡改，具有超高安全性。3.2绿色拆除生态链联盟本项目初步建立以业主单位为核心的绿色拆除区块链生态联盟，联盟区块链节点数为6个，以云形式布