桩基础生命周期能源消耗及其环境影响研究
摘 要
建筑的能源使用在我国能源消耗中所占比重很大，与此带来的环境问题也非常严重。但随着近几年人们环保意识的增强和相关政策的不断出台，越来越多研究者开始着手研究建筑相关的节能减排措施，国内节能减排工作也确实取得了一定的成效。然而，国内大多研究者对建筑节能的研究仅仅停留在建筑使用时间段内，而往往忽略了广义上的建筑节能。尽管用阶段的节能仍然是建筑全生命周期节能的主要环节，不容置疑，但其他阶段的节能减排措施也不容忽视。因此，从其他阶段研究建筑节能措施将会成为今后的一大发展趋势。而桩基础作为现代建筑中最为重要的基础形式之一，必将会受到广泛的研究。
本研究在剖析我国面临的能源和环境挑战的基础上，将生命周期理论应用于桩基础能耗和环境影响评价中，建立了能耗和二氧化碳排放量计算模型，并运用所建立模型对混凝土灌注桩和预应力管桩进行实例分析，得出：单位能耗和二氧化碳排放量的数量级在和，预制管桩和混凝土钻孔灌注桩的能耗和二氧化碳排放量相差不多。桩基础的材料生产阶段能耗所占比例最大，钻孔灌注桩约为总能耗的75%左右，预应力管则达到了85%以上。建立PC,PHC等多个标准型号的管桩能耗和二氧化碳排放量表，并在其基础上得出相应的估算公式。
通过实例所反映出来的不同桩型能耗和二氧化碳排放量之间的差异，可以为设计人员在桩型选择上提供一个参考，并对淘汰一些能耗过大的落后桩型起到一定的推动作用。研究中所提到的基本材料能耗和二氧化碳排放量计算方法，也可为各类基础材料或基本构件的能耗计算提供一个借鉴，从而更加科学合理地对目标进行评价。
关键词：LCA，桩基础，能耗，环境影响
目 录
中文摘要 I
英文摘要 III
目录 V
1 前言 1
1.1 我国面对的能源和环境的挑战 1
1.2 我国建筑业及其能耗现状分析 3
1.2.1 我国建筑业现状 3
1.2.2 我国建筑业能耗现状分析 3
1.2.3 建筑能耗引起的环境问题 6
1.3 建筑能耗与环境影响的国内外研究 6
1.3.1 国外研究现状 6
1.3.2 国内研究现状 7
1.3.3 国内研究存在的问题 9
1.4 建筑能耗未来研究方向 10
1.5 基础的分类及其发展趋势 10
1.5.1 基础部分的分类 11
1.5.1.1 浅基础 11
1.5.1.2 深基础 12
1.5.1.2.1 桩基础的特点及应用 12
1.5.1.2.2 桩基础的分类 13
1.5.2 未来基础发展方向 14
1.6 论文研究的目的、内容及意义 14
1.6.1 论文研究的目的 14
1.6.2 论文研究的内容 14
1.6.3 论文研究的意义 16
2 生命周期思想及其评价系统 17
2.1 生命周期思想概述 17
2.1.1 生命周期的概念 17
2.1.2 生命周期方法的理论基础 18
2.2 生命周期评价 19
2.2.1 生命周期评价方法的发展过程 19
2.2.2 生命周期评价定义 20
2.2.3 生命周期评价的理论框架 20
2.3 生命周期清单分析 22
2.3.1 生命周期清单分析的含义 22
2.3.2 我国建筑业能耗现状分析 23
2.3.3 数据的收集 24
3 基础生命周期能耗阶段分析 26
3.1 建筑生命周期的划分 26
3.2 基础部分生命周期的划分 28
3.3 基础部分生命周期能耗分析 29
3.3.1 基础部分生命周期各阶段能源实用情况分析 29
3.3.2 本研究对各阶段产生的能耗取舍 30
4 桩基础生命周期单位能耗计算模型 32
4.1 桩基础生命周期总能耗计算模型 32
4.1.1 E1的计算模型 32
4.1.2 E2的计算模型 33
4.2 桩基础全生命周期单位能耗计算模型 33
5 桩基础生命周期环境影响计算模型 34
5.1 桩基础生命周期CO2总能耗计算模型 34
5.1.1 L1的计算模型 34
5.1.2 L2的计算模型 35
5.2 桩基础全生命周期单位二氧化碳排放量计算模型 35
6 生命周期清单分析的应用 36
6.1 各阶段的清单分析 36
6.1.1 材料生产阶段 36
6.1.2 基础部分施工阶段 39
7 桩基础能耗与二氧化碳排放评价 40
7.1 几个基本假定 40
7.2 工程实例分析 41
7.2.1 案例1——中国湿地博物馆（钻孔灌注桩） 41
7.2.1.1 案例介绍 41
7.2.1.2 材料生产阶段能耗及二氧化碳排放总量 41
7.2.1.3 基础部分施工阶段能耗及二氧化碳排放总量 44
7.2.1.4 基础部分生命过程能耗及二氧化碳排放总量 44
7.2.1.5 桩的总承载力、总建筑面积 44
7.2.1.6 桩基础单位能耗及单位二氧化碳排放量计算 44
7.2.2 案例2——欣盛东方郡西区桩基础（钻孔灌注桩） 45
7.2.2.1 案例介绍 45
7.2.2.2 材料生产阶段能耗及二氧化碳排放总量 45
7.2.2.3 基础部分施工阶段能耗及二氧化碳排放总量 47
7.2.2.4 基础部分生命过程能耗及二氧化碳排放总量 47
7.2.2.5 桩的总承载力、总建筑面积 47
7.2.2.6 桩基础单位能耗及单位二氧化碳排放量计算 48
7.2.3 案例3——下沙高科技孵化器有限公司二期桩基（管桩、灌注桩） 48
7.2.3.1 案例介绍 48
7.2.3.2 材料生产阶段能耗及二氧化碳排放总量 48
7.2.3.3 基础部分施工阶段能耗及二氧化碳排放总量 52
7.2.3.4 基础部分生命过程能耗及二氧化碳排放总量 53
7.2.3.5 桩的总承载力、总建筑面积 53
7.2.3.6 桩基础单位能耗及单位二氧化碳排放量计算 53
7.2.4 案例4——鄞州区邱隘镇东雅村（预制管桩） 53
7.2.4.1 案例介绍 53
7.2.4.2 材料生产阶段能耗及二氧化碳排放总量 54
7.2.4.3 基础部分施工阶段能耗及二氧化碳排放总量 56
7.2.4.4 基础部分生命过程能耗及二氧化碳排放总量 56
7.2.4.5 桩的总承载力、总建筑面积 56
7.2.4.6 桩基础单位能耗及单位二氧化碳排放量计算 56
7.3 计算结果对比分析 57
7.3.1 工程项目各阶段能耗比例对比 57
7.3.2 单位能耗及二氧化碳排放量比较 58
7.3.2.1 住宅采用不同桩型的比较 59
7.3.2.2 公共建筑计算结果较高的原因分析 59
7.3.2.3 公共建筑与住宅比较 60
8 结论与建议 61
8.1 结论 61
8.2 建议 62
致谢 63
参考文献 64
