土木工程的可持續(xù)發(fā)展

1、土木工程的可持續(xù)發(fā)展摘要:可持續(xù)發(fā)展是目前社會發(fā)展的一個主旋律，土木工程 活動是人類作用于摘要自然生態(tài)，環(huán)境最重要的生產(chǎn)活動之一， 同樣也要考慮可持續(xù)發(fā)展。關(guān)鍵詞:土木工程；可持續(xù)發(fā)展；研 究關(guān)鍵詞一、土木工程綜述土木工程是建造各類工程設施的科學技術(shù)的統(tǒng)稱，它既指工程建 設的對象，即建在地上、地下、水中的各種工程設施，也指所應用 的材料、設備和所進行的勘測設計、施工、保養(yǎng)、維修等技術(shù)。作 為一個重要的基礎學科，土木工程有其重要的屬性：綜合性，社會性， 實踐性，技術(shù)經(jīng)濟與藝術(shù)統(tǒng)一性。隨著人類社會的進步而發(fā)展，土 木工程至今已經(jīng) 演變成為大型綜合性的學科，并已經(jīng)出許多分支， 如：建筑工程，鐵路工程

2、，道 路工程，橋梁工程，特種工程結(jié)構(gòu)， 給水排水工程，港口工程，水利工程，環(huán)境 工程等學科。二、何為可持續(xù)發(fā)展何為可持續(xù)發(fā)展最廣泛采納的定義，是在一九八七年由世界環(huán)境及發(fā)展委員會所 發(fā)表的布特蘭報告書所載的定義，其亦即：可持續(xù)發(fā)展是既滿足當 代人的需求，又不對后代人滿足其需求的能力構(gòu)成危害的發(fā)展稱為 可持續(xù)發(fā)展。它們是一個密不可分的系統(tǒng)，既要達到發(fā)展經(jīng)濟的日 的，又要保護好人類賴以生 存的大氣、淡水、海洋、土地和森林等 自然資源和環(huán)境，使子孫后代能夠 永續(xù)發(fā)展和安居樂業(yè)。可持續(xù)發(fā) 展與環(huán)境保護既有聯(lián)系，又不等同。環(huán)境 保護是可持續(xù)發(fā)展的重要 方面。可持續(xù)發(fā)展的核心是發(fā)展，但要求在嚴格 控制人口

3、、提高人 口素質(zhì)和保護環(huán)境、資源永續(xù)利用的前提下進行經(jīng)濟和社會的發(fā)展。 發(fā)展是可持續(xù)發(fā)展的前提；人是可持續(xù)發(fā)展的中心體；可持續(xù)長久的發(fā)展才是真正的發(fā)展。使子孫后代能夠永續(xù)發(fā)展和安居 樂業(yè)。也 就是江澤民同志指出的：“決不能吃祖宗飯，斷子孫路”。 可持續(xù)發(fā)展與 環(huán)境保護既有聯(lián)系，又不等同。環(huán)境保護是可持續(xù)發(fā) 展的重要方面?？沙?續(xù)發(fā)展的核心是發(fā)展，但要求在嚴格控制人口、 提高人口素質(zhì)和保護環(huán)境、資源永續(xù)利用的前提下進行經(jīng)濟和社會 的發(fā)展。三、對土木工程未來發(fā)展的認識隨著我國改革開放的不斷深入和經(jīng)濟的迅速發(fā)展，中國將面臨 一個更大規(guī)模的建設高潮。可以說，我們正面臨著一個伴隨著國民 經(jīng)濟飛躍的土木工

4、程大發(fā)展的大好時期。而且這樣一個優(yōu)良的發(fā)展 環(huán)境已經(jīng)受到并將繼續(xù)受到西方國家的急切關(guān)注。作為跨世紀的一 代，這一大好形勢為我們提供了空前難得的施展才干、向國 際水平 沖擊的良好機遇。同時，我們也深深感到，這是一個機遇”與“挑戰(zhàn)” 并存、“合作”與“競爭”交織、“創(chuàng)新”與“循舊”相爭的時代，如何把 握世紀 之交時土木工程學科的發(fā)展趨勢，開創(chuàng)具有中國特色、具有 國際一流水平的土木 工程學科的新紀元，是對我們跨世紀一代人的 嚴峻挑戰(zhàn)。在土木工程的各項專業(yè)活動中都應考慮可持續(xù)發(fā)展這些 專業(yè)活動包括建筑 物公路鐵路、橋梁、機場等工程的建設，海洋， 水，能源的利用以及廢棄物的處理等等?，F(xiàn)代社會經(jīng)濟的高速發(fā)

5、展， 特別是城市化進程的加快，以混凝土、鋼鐵和玻 璃幕墻為代表的現(xiàn) 代城市建筑正在無節(jié)制地擴張，造成了環(huán)境破壞和人與自然的不協(xié) 調(diào)。因此，建筑師和土木工程師應努力樹立可持續(xù)發(fā)展的建筑觀，推 行有效利用自然資源，如太陽能、自然通風、節(jié)能技術(shù)、材料循環(huán)利 用等的設計技術(shù)，實現(xiàn)現(xiàn)代建筑的建設以保障生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán) 為原則，真正使綠色建筑走人們 的生活。可持續(xù)發(fā)展的綠色建筑 在設計上更加追隨自然，提倡應用可促進生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，不污 染環(huán)境，高效、節(jié)能、節(jié)水的建筑技術(shù)和建筑材料。它是節(jié)能環(huán)保型 的，注意對垃圾、污水和油煙的無害化處理或再回收，充分考慮 保護周邊環(huán)境，包括施工中采用新的施工技術(shù)和無污染

6、的建筑材料， 盡量減少對建筑工地周圍樹 木、植被、土地的破壞。當然，我們應 特別注意工程建設中土地的節(jié)約。在建設工作中應重視“變廢為寶”，如：粉煤灰利用、用廢橡膠筑路、碎 玻璃制磚可持續(xù)發(fā)展最有效手段是減少能源的消耗。能源的40% 消耗在建筑物中，30%用在交通上。因此，在設計和使用建筑物過 程中，應盡量尋求節(jié)約能源的方案，多利用風能、太陽能和再生能 源。四、中國的土木工程要走可持續(xù)發(fā)展之路我國的土木工程有自己的特殊性。“中國是世界上人口最多的國 家，一項大資源被13億一除即變得微不足道，而一個小問題乘以 13億就成了大問題。劉西拉教授此語切實道出了我國的困難”之 所在。我國的煤、石油、天然氣

7、、水、森林總量均居于世界前列，而 人均占有 量卻全部低于世界平均水平。人口、能源、教育、污染問 題已經(jīng)成為我國所面臨的四大嚴酷問題。走可持續(xù)發(fā)展迫在眉睫。 而土木工程，也必當立足長遠，走出一條可持續(xù)發(fā)展之路。放眼世 界，美國的現(xiàn)代化進程可謂先進，而現(xiàn)今資料表明：未來美國要投入 16000億美元來解決已建工程的不安全狀態(tài)，譬如，氯離子所引發(fā)的 建筑銹蝕等等。作為當代土木工程師，在傳承前人輝煌成就的同時， 也必須多多吸取已出事 故的教訓，在今后的工作中進行創(chuàng)新改良， 實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。（1）發(fā)展高新技術(shù)，應用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展發(fā)展 高新技術(shù)，應用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，土木工程在實際使用過程中，會出

8、現(xiàn)不同程度的損傷或性能退 化，這將影響起 承載能力和耐久性，甚至引發(fā)嚴重的工程事故，帶 來重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，產(chǎn)生嚴重的社會影響。因此，從建 筑建成的一刻起，就要做好健康監(jiān)測、修復和加固的準備。隨著現(xiàn) 代傳感技術(shù)、計算機與通訊技術(shù)、信號分析與處理技術(shù)及結(jié)構(gòu)動力分 析理論的迅速發(fā)展，人們提出了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的概念，給土木工程的 發(fā)展帶來革命性的變化。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)通過在結(jié)構(gòu)上安裝各種 傳感器，自動、實時地測量結(jié)構(gòu)的環(huán)境、荷載、響應等，對結(jié)構(gòu)的 健康狀況進行評估，科學有效地提供結(jié)構(gòu)養(yǎng)護管 理的決策依據(jù)，確 保結(jié)構(gòu)安全運營，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。近年來，大型土木工程特別 是大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測

9、技術(shù)成為國內(nèi)外工 程界和學術(shù)界關(guān)注的熱點，通過科研和工程技術(shù)人員的努力取得了卓有成效的研究成果。國內(nèi)外近年新建的許多大型橋梁都安裝了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測 系統(tǒng)，如我國的上海徐浦大橋、江陰長江公路大橋、東海大橋、香 港地區(qū)的青馬大橋， 韓國Seohae橋和Youngjong橋、美國 Commodore Barry橋和加拿大Confedration橋等。像這樣，通過發(fā) 展結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預警，在第一時間發(fā)現(xiàn)建筑可能出現(xiàn)的問題， 及時進行修復與加固，既避免了可能出現(xiàn)的建筑事故，也基本解決了 建筑過快老化損壞，不得不拆去重修的尷尬局面，及由此造成的大 量經(jīng)濟、資源、時間上的浪費，實現(xiàn)建筑使用的可持續(xù)發(fā)展。（

10、2）合理利用自然資源，注重既有土木工程設施的再利用，實 現(xiàn)可 合理利用自然資源，注重既有土木工程設施的再利用，持續(xù)發(fā) 展“可持續(xù)發(fā)展是在不犧牲后代并滿足其需要能力的條件下，滿足 當前的需要”。合理利用自然資源，則要在土木工程的建設、使用 和維護過程中，土木工程師主 動做到節(jié)能節(jié)地，并最大限度地發(fā)揮 既有土木工程設施的作用。比如，我們可以充分利用建筑綠化，在 夏季有效降低灰磚墻表面溫度，從而 減少空調(diào)的使用量；可以使用 節(jié)能保溫型的多孔磚或復合墻體作為墻體材料，達到冬季保溫隔熱 的作用；還可以太陽能、地下熱能等新能源，減少不可再生資源用 量的減少。另外，對既有建筑的再利用也是可持續(xù)發(fā)展的重要手段

11、 之一。這方面上海已 經(jīng)取得不少成功的經(jīng)驗：大量不用的廠房，很 多已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檎褂[廳、辦公樓、藝 術(shù)家工作室等。這樣的改造再利 用，既符合現(xiàn)代使用的要求，又節(jié)約了能源，避 免了浪費，不失為 一種有效的辦法。（3）開發(fā)利用再生資源和綠色資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展 開發(fā)利用 再生資源和綠色資源，資源和綠色資源世界上每年拆除的廢舊混凝土，工程建設產(chǎn)生的廢舊混凝土等 均會產(chǎn)生巨量的 建筑垃圾。我國每年的施工建設產(chǎn)生的建筑垃圾達 4000萬噸，產(chǎn)生的廢混凝土就有1360萬噸，清運處理工作量大， 環(huán)境污染嚴重。此外，我國是20年來世界 水泥生產(chǎn)的第一大國， 而這本身是一項高耗資源、高耗能、污染環(huán)境的行業(yè)。與其他材

12、料 相比，鋼材和再生混凝土較為符合綠色建材的標準，應當大力發(fā)展這 樣的綠色建材。對此，日本的愛知世博會，給我們上了生動的一課: 材料方面，世博會的各種建筑材料表面上看很高檔，但是很多都是廢物利用。許多木版 都是由建筑用木 材廢料加工而成，到處擺放的坐椅，是電視機殼粉 碎后制成。豐田展館內(nèi)壁由回收的廢紙加工而成，長久會場日本館， 既追求了人與自然和諧，也節(jié)約了經(jīng)濟開 支，所使用的大部分鋼材 和木料，都可以回收利用。同時，竹壁的優(yōu)越性在3到9月愛知的 酷暑也顯現(xiàn)無遺。竹子本身的性能大大降低了室內(nèi)溫度，空調(diào)的使用 也明顯減少。這一點給了我眾多的思考：在建筑選材方面，在合適之 處應用自然的可再生資源，

13、節(jié)約開支的同時，也實現(xiàn)了生態(tài)與建筑 的和諧可持續(xù)發(fā)展，何樂而不為呢？另外，在日本愛知世博會長久 手會場，繭狀日本館為減少熱負荷，利用墻面 綠化、生物降解塑料 材料和間伐木材（森林中被砍掉的細木材）實現(xiàn)了環(huán)保功能。以“自然 的智慧”為主題的愛知世博會，展館建設大量應用現(xiàn)代科技成果，突 出環(huán)保性和功能性，反映出人類對自然美的孜孜追求。而這，也應 當是未來土木工程師要學習和發(fā)展的方向。我國建筑中，李國豪教 授設計的揚浦大橋也堪稱經(jīng)典。引橋部分的螺旋式上 升結(jié)構(gòu)，節(jié)約 人民幣數(shù)億元，是土木工程實現(xiàn)經(jīng)濟性可持續(xù)發(fā)展的典范。當然， 可持續(xù)發(fā)展，絕不是一味地追求節(jié)省，而是要尋求一種最合理的中間 狀態(tài)，既要保

14、證建筑有足夠的創(chuàng)意，也要追求完美的技術(shù)經(jīng)濟指標， 以最少的投 入獲得最大的效益。我們依舊還是要創(chuàng)造經(jīng)典，但是絕 不能建立在揮霍金錢，建 立在耗費更多的資源、能源的基礎之上。 現(xiàn)今，建筑世界已經(jīng)進入到生態(tài)美學的 時代，注重文化、生態(tài)、工 程與環(huán)境之間的關(guān)系，注重人性化、節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展，才是當代 工程師的著眼方向。五、我國的土木工程實例 我國的土木工程實例我已經(jīng)在上文中提及了許多土木工程實例，也述說了我對它們的 一些認識。下面，我想注重談一下對蘇通大橋的了解。蘇通大橋連 接蘇州與南通兩座古城，如今正在顯露雄姿。這座全長3 2.4公里 的大橋，是在建中的世界第一大橋。據(jù)蘇通大橋建設副總指揮何平 介紹，蘇通大橋由跨江大橋工程和南、北岸接線工程三部分組成。 全線采用雙向六車道高速公路標準。大橋總投資約6 4.5億元， 預計2 0 0 8年底建成。蘇通大橋的建設過程將攻克一系列世界性難 題，并創(chuàng)造四個世界之最。最大主跨。蘇通大橋為斜拉橋。斜拉橋 自上世紀50年代開始修建，世界上 已建成的各類斜拉橋有200 余座。目前世界上已建成的最大跨徑斜拉橋為主跨8 9 0米的日本 多多羅大橋，在建的香港昂船洲大橋主跨10 18米，蘇通大橋 跨 徑1 0 8 8米，建成后將成為世界最大的跨徑斜拉橋。最深基礎。 蘇通大橋主墩基礎由13 1根長約12 0米、直徑2.5米至2 . 8米 的鉆孔灌注樁組成，承