土木工程与可持续发展

陈剑峰

摘要：土木工程活动是人类作用于自然生态环境最重要的生产活动之一。其中，工程材料的生产与使用、工程设计、工程施工、工程建成后的使用及报废后的拆除等过程均要消耗大量的能源，并不断产生废弃物，这些问题都将对生态环境产生极大影响。当今社会的主题是可持续发展，所以我们应当把可持续发展的理念运用到土木工程的材料中。通过运用新的理念和材料来达到可持续发展的目的。

关键词：土木工程；可持续发展；工程设计；工程施工；绿色建材；工程拆除

土木工程是一个大而复杂的行业，它包括高层（超高层）建筑、大跨度建筑、公路、铁路、隧道、桥梁、水利工程、地下工程等。在如此庞大的行业里制定一套可行的可持续发展线路是非常困难的，但是如果将其分解细化，再针对每一小部分实施相应的可持续发展，就会变得相对容易。无论是建筑，还是其他土木工程，无非包括三个阶段：工程设计阶段；工程施工阶段；工程拆除阶段。所以要实行土木工程的可持续发展，就必须分别针对这三个阶段制定出相应的可持续发展规划。

1、土木工程设计环节的可持续发展

土木工程设计是对工程项目所需技术、经济、资源和环境等进行综合分析和论证，编制工程项目设计文件的活动。设计在技术上是否可行、工艺是否先进、经济是否合理、设备是否配套、结构是否安全可靠等，都将决定工程项目建成后的功能和使用价值，同时，其设计方案对环境的关注程度直接影响到工程实体在施工、运行与最终拆除和循环利用的各阶段对环境的影响。因此，研究土木工程設计阶段的可持续发展，对今后的设计工作具有极大的指导作用。在工程设计中，不仅要考虑建筑结构的稳定性、外观的美观性，还要考虑工程所在地的生态环境、地理环境、人文环境等特征。在工程经费许可下，尽量选择有可持续发展的场址、高效的能源与材料的利用率、节能高效的施工技术、对周围环境与生态危害小的设计方案。

一项大的土木工程，要经过初步设计、技术设计与施工图设计三个步骤。在这三步设计过程中，由于缺乏沟通，容易导致设计人员自顾自设计，造成没有必要的材料与能源的浪费，进而对生态环境造成破坏。所以，在设计过程中，设计人员要加大沟通、交流与学习，严格校审制度，遵守相关法律法规以及设计规范的要求。同时对可持续发展的工程实际运用进行探讨，使其在使用期内得到充分利用。

2、土木工程施工与管理的可持续发展

土木工程施工是将设计意图付诸实施，建成最终产品的过程。施工阶段同样是可持续发展应重视的一个环节。在工程施工活动中，不可避免会给周边生态系统带来破坏，给人居环境带来污染和不利影响。例如，施工中挖掘地面土壤，转运砂、石、水泥等建造材料时产生的扬灰和粉尘，造成大气粉尘污染；设备的安装、运行及转运造成的噪音污染；施工过程中的建造和拆除所产生的废弃物占填埋废弃物总量的较大比重；施工运输会与工地附近或经过工地的交通发生冲突，等等。而具有可持续发展施工过程，应采取积极有效的措施，避免、缓解或减小施工过程中对生态环境的各种影响。在土木工程施工中落实可持续发展思想是发展可持续土木工程的重要体现，对可持续发展的实现具有重要意义。下面将从与施工环节密切相关的土木工程材料和土木工程施工管理两个方面进行阐述。

2.1、土木工程材料的可持续发展

土木工程材料是所有土木工程的物质基础。土木工程材料的选择对于建筑的外观、质量以及成本有着重要的影响。当前，土木工程主要材料是钢筋混凝土，混凝土俗称人造石，其主要生产材料有：水泥、粗细骨料、外加剂及掺和料。根据2006年初步统计，我国水泥的年产量已达12.35亿吨，约占世界水泥总产量的40%。近年每年的混凝土用量，均超过10亿立方米，约占世界混泥土总用量的1/3。混凝土的大量生产，从原料的开采、加工、制造，到配制、生产、使用以及废弃，都面临资源、能源和环保的严峻挑战，严重制约了材料的可持续发展。因此，注重环境保护、资源节约，推行土木工程材料向绿色建材转化是中国彻底摆脱资源和环境困境的唯一正确选择。

要实现混凝土的绿色转化，就首先要从其生产材料做研究，尽量少用天然材料，用一些废弃物来代替天然材料。在环境受到威胁的另一重要方面，是各种工业废渣的大量排放、堆积和污染。例如，我国粉煤灰年排放量为1.6亿吨、堆存量已达5亿吨；煤矸石已堆存34亿吨，占地1333.4万平方米。如果将这些废弃物代替一部分水泥来生产混泥土，对于生态环境的保护将有着一举两得的作用。

此外，发展绿色建材还可以同时从这以下几个方面入手。

1）、发展能大幅度减少建筑能耗的建材制品，如具有轻质、高强、防水、保温、隔热、隔音等优异功能的新型复合墙体和门窗材料。

2）、开发具有高性能长寿命的建筑材料，大幅度降低建筑工程的材料消耗和服务寿命，如高性能的水泥混凝土、保温隔热、装饰装修材料等。

3）、发展能替代生产能耗高、对环境污染大对人体有毒有害的建筑材料，如无石板纤维水泥制品，无毒无害的水泥混凝土化学外加剂等。

2.2、土木工程施工管理的可持续发展

土木工程施工从施工准备、施工实施至竣工验收的整个过程，除遵循相应的规范、法规规定的施工外，同时涉及可持续发展的方方面面，如对生态、人居、环境、资源和能源等的保护。因此，在施工过程中要做到以下几方面。

首先，高效利用建筑场地资源，保护环境，减少污染。对古建筑、植被和场地周边的重要设施设备等要制订明确的保护方案。在保证质量的前提下降低对人工和设备的投入，减少建造过程中对环境的损害，避免破坏环境、资源浪费以及建筑材料的浪费。制订有关保护室内外空气、防止噪音污染的施工管理办法和执行方案。

其次，要节约资源和材料。可持续发展的最有效的手段是减少能源的消耗和建筑废弃物以及建筑垃圾的产生。因此，在设计、施工及使用过程中，应尽量寻求节约能源的方案，多利用风能、太阳能和可再生能源；在建设工作中重视“变废为宝”，减少材料的损耗，可将废混凝土、废砖石经回收加工，用做要求不高的地面材料或填充材料，也可用于筑路或重新制砖等。

再次，形成科学的管理与监督机制。除制订各阶段的施工项目管理目标，规划实施项目目标的组织、程序和落实责任外，在项目管理过程中应贯彻执行：施工过程中尽可能减少对地下场地的干扰；提高资源和材料的利用效率，增加材料的回收和再利用；人员和设备的合理统筹等。但采用这些措施的前提是要确保工程质量。好的工程质量，可以延长项目使用寿命，降低项目日常运行费用，有利于使用者的健康和人身安全，促进和带动社会经济发展，本身就是可持续发展的体现。

3、土木工程拆除的可持续发展

土木工程结构在达到了设计正常使用年限之后将面临淘汰和拆除，在拆除过程中势必会造成环境污染，产生大量建筑垃圾和废弃物。建筑垃圾占用土地，降低土壤质量，影响空气质量，造成水域的污染，等等。对待这些问题，如果采取合理有效的措施，对生态环境破坏就能减少很多。笔者认为，对于拆除建筑物可以采取以下措施：

1）、对于使用达到年限的建筑，应首先对该建筑物做全面检查与测试，如果发现其主要结构完整、承载力达到使用要求，无其他严重危险情况，可延长使用期，如有必要应对该建筑物进行必要的维修支护。

2）、拆除后的建筑垃圾，如废砖块、废混凝土块、废石块等要注意回收利用，利用废弃物生产优异性能的建筑材料，如利用矿渣、粉煤灰、硅灰、煤矸石、废弃聚苯乙烯泡沫塑料等生产的建筑材料；如将混泥土块磨碎、除杂等过程后，用作混泥土骨料等。

总体来讲，可持续发展就是将现有的资源高效利用，同时不会产生破坏生态环境副产物，满足当前的经济发展，又不影响未来的发展。土木工程在人类生活中发挥着举足轻重的作用，土木工程的发展可促进一个时代的前进。但是不可持续的发展就会使世界上仅有的资源消耗殆尽，这一切对于社会的发展来说，不是动力，而是阻力。所以土木工程的可持续发展是非常有意义的。在日常工程建设中我们应首先加大可持续发展的宣传力度，深化每个人的可持续发展观；其次，要加快对新技术、新产品的研发，逐步摆脱传统高耗能、低效率的工程技术、材料等；最后，优化工程管理系统，使每一个环节都保持可持续发展观。

参考文献：

[1]朋改非.土木工程材料.华中科技大学出版社 2008

[2]周敬宣.環境与可持续发展.化学工业出版社 2005

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[4]席培胜.论土木工程的可持续发展[J].当代建设，2000（03）.