我國巖土工程在可持續(xù)發(fā)展中的新使命及其實(shí)現(xiàn)問題
作者： 北京市勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 沈小克,韓煊,周宏磊,孫保衛(wèi)本文基于對國際同行的發(fā)展軌跡和國內(nèi)外相關(guān)研究與實(shí)踐的綜合分析,對在我國社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中建立、健全一個(gè)"可持續(xù)巖土工程"系統(tǒng)和重要使命提出分析和初步建議。
1 我國傳統(tǒng)“工程勘察行業(yè)”的發(fā)展軌跡
“巖土工程”( geotechnical engineering) 是上世紀(jì)70 年代以來首先在西方國家發(fā)展起來的土木工程的一個(gè)重要分支。我國原國家建委建工總局于1980 年以建工設(shè)字363 號文轉(zhuǎn)發(fā)《關(guān)于改革現(xiàn)行工程地質(zhì)勘察體制為巖土工程體制的建議》，開始推行巖土工程體制。30 余年來，傳統(tǒng)的工程勘察行業(yè)在取得明顯的業(yè)務(wù)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，創(chuàng)造了輝煌的工程業(yè)績。截至目前，全國各類工程勘察單位約4000 家，其中具有資質(zhì)的獨(dú)立工程勘察單位約1700 家，從業(yè)人員14 萬人，合同收入近400 億元，具有注冊土木工程師( 巖土) 近9000 人，并于2009 年起開始正式實(shí)施執(zhí)業(yè)。值得注意的行業(yè)服務(wù)能力發(fā)展及存在的問題如下。
1. 1 以巖土工程為導(dǎo)向的“工程勘察行業(yè)”為社會(huì)提供了更加廣泛的服務(wù)
在國際通行的概念上，狹義的“工程勘察”是巖土工程的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，巖土工程則是土木工程的一個(gè)重要分支。在實(shí)施巖土工程體制之前，工程勘察工作基本上局限于“鉆探—試驗(yàn)—提供資料”，即所謂的“只看病，不開方”［1］。上世紀(jì)80年代，在對歐美發(fā)達(dá)國家工作體系進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)上，由原建設(shè)部主導(dǎo)， 按照“一業(yè)為主、兩頭延伸”的發(fā)展路線，在基于蘇聯(lián)體制建立的“工程勘察行業(yè)”內(nèi)推行“巖土工程體制”，使我國的工程勘察行業(yè)獲得了顯著的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了與國際同行的基本對接。如今，我國的工程勘察工作者為社會(huì)提供了更加廣泛、深入的專業(yè)技術(shù)服務(wù)，從單一的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)資料的提供者轉(zhuǎn)變成為智力服務(wù)的提供者、建造方案的實(shí)施者和建設(shè)項(xiàng)目專業(yè)的質(zhì)量管理者等，服務(wù)延伸到建設(shè)工程的多個(gè)環(huán)節(jié)，包括工程設(shè)計(jì)與地基施工方案的決策、專項(xiàng)問題的技術(shù)顧問、地下工程的質(zhì)量檢驗(yàn)監(jiān)測和基礎(chǔ)工程建造等，在公共安全和投資效益等方面為社會(huì)創(chuàng)造了十分可觀的新價(jià)值。
1. 2 科技進(jìn)步使我國工程勘察在解決復(fù)雜巖土工程問題方面達(dá)到了國際高水平
改革開放30 年來，通過行業(yè)骨干單位的持續(xù)科技研發(fā)和技術(shù)引進(jìn)、消化和集成，我國工程勘察行業(yè)在勘測試驗(yàn)裝備方面獲得了積極的發(fā)展，面向復(fù)雜巖土工程問題的數(shù)值分析方法和基于GIS 平臺、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的信息化建設(shè)也取得了長足的進(jìn)步，在上世紀(jì)90 年代中期就明確提出了CAGE ( 計(jì)算機(jī)輔助巖土工程， Computer-Aided GeotechnicalEngineering) 的理念［2］。
以我國建設(shè)工程的快速增長為平臺，以行業(yè)科技進(jìn)步為支撐，我國工程勘察工作者扎扎實(shí)實(shí)地深入解決了大量復(fù)雜巖土工程難題，確保了舉世矚目的一批重大建設(shè)項(xiàng)目的成功［3］，其中很多均達(dá)到了國際領(lǐng)先或國際先進(jìn)的技術(shù)水平，為中國的巖土工程界樹立了良好的國際品牌形象，贏得了國際同行的高度尊重。
事實(shí)證明，在我國推行巖土工程體制的過程中仍存在著一些問題和認(rèn)識上的誤區(qū)，例如: 一是在審批單位市場資質(zhì)相關(guān)人員資格條件時(shí)，明文規(guī)定將巖土工程專業(yè)排除在地質(zhì)勘查資質(zhì)的相關(guān)專業(yè)之外，這種為局部利益制造的人為障礙與20 年前臺灣地區(qū)注冊土木工程師與注冊地質(zhì)工程師的工程勘察權(quán)之爭十分相似，在國際業(yè)界是不可思議的，負(fù)面影響很大; 二是將“做巖土工程”狹義地表達(dá)甚至宣傳為地基處理、基坑支護(hù)等建造活動(dòng)，明顯偏離了以專業(yè)智力服務(wù)為中心的巖土工程理念。
2 巖土工程領(lǐng)域近十余年在節(jié)能減排方面的探索與問題
在過去的十幾年中，我國有關(guān)專業(yè)科技人員在巖土工程領(lǐng)域做出了積極和有益的新探索，取得了一定的成績，也存在一些問題，主要表現(xiàn)為以下三個(gè)方面。
2. 1 清潔可再生能源開發(fā)利用
因建設(shè)部關(guān)于發(fā)展“節(jié)能省地型住宅和公用建筑”及相關(guān)政府部門的政策導(dǎo)向，地源熱泵產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)2011 年地源熱泵市場規(guī)模將同比2010 年增長將近1 倍， 銷售達(dá)到60 億元人民幣，2011 年至2015 年國內(nèi)中央空調(diào)行業(yè)整體銷售額將保持每年20% ～ 30% 的增長率，其中地源熱泵產(chǎn)品的總銷售額年增長率將有望保持在40% ～ 50%的水平，步入持續(xù)增長的“黃金五年”。隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，部分本土化的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開始陸續(xù)出臺，如關(guān)于地源熱泵供熱空調(diào)和系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)( 國家標(biāo)準(zhǔn)、四川省與天津市等地方標(biāo)準(zhǔn)) ，相關(guān)的專項(xiàng)工程勘察技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正在編制中。
工程場地的水文地質(zhì)特性和巖土的熱物性等具有很強(qiáng)的地域性，已有單位對這些條件及其變化等開展了扎實(shí)的基礎(chǔ)研究，其成果在確保系統(tǒng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)質(zhì)量方面發(fā)揮了或即將發(fā)揮十分關(guān)鍵的作用［4］，地源熱泵系統(tǒng)涉及資源勘查評價(jià)、地下?lián)Q熱、建筑物內(nèi)供熱制冷系統(tǒng)、自動(dòng)控制、熱泵系統(tǒng)集成等諸方面的配套技術(shù)，是多學(xué)科緊密聯(lián)系、協(xié)調(diào)配合的應(yīng)用技術(shù)，因此，勘察、設(shè)計(jì)、系統(tǒng)施工和運(yùn)行管理都成為影響地源熱泵技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量和水平的重要環(huán)節(jié)。
在這一領(lǐng)域的發(fā)展中，目前還存在一些問題，應(yīng)該加以足夠的重視:
( 1) 產(chǎn)業(yè)發(fā)展在以設(shè)備供應(yīng)商為主導(dǎo)或先導(dǎo)推動(dòng)后，對系統(tǒng)質(zhì)量至關(guān)重要的水文地質(zhì)、巖土工程專業(yè)作用仍未得到有效的重視;
( 2) 有些工程的專項(xiàng)勘察和測試分析不到位或不充分，對土水參數(shù)的把握存在偏差，造成系統(tǒng)設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題，直接影響系統(tǒng)效率和使用壽命;( 3) 地源熱泵技術(shù)的適用性與地區(qū)氣候環(huán)境、巖土條件、地下水資源規(guī)劃管理和具體用地條件等密切相關(guān)，對這些條件的考慮并不都是全面地依靠多專業(yè)專家團(tuán)隊(duì)決策的;
( 4) 部分建筑開發(fā)商為降低成本進(jìn)行壓價(jià)，重施工( 占造價(jià)比重大) 、輕勘測設(shè)計(jì)，系統(tǒng)安裝承包商“被迫”采用減少地埋管數(shù)量等方式，降低工程造價(jià)，勢必對系統(tǒng)的質(zhì)量和耐久性構(gòu)成直接的危害，人為折減系統(tǒng)的使用壽命;
( 5) 不適用技術(shù)仍在使用，如單孔抽灌技術(shù)，不能保證系統(tǒng)的高效可持續(xù)性。低水平、低質(zhì)量的施工技術(shù)不能保證抽水—回灌井的質(zhì)量，不能保證100% 回灌。
此外，作為一個(gè)需要多專業(yè)協(xié)作配合的新興專業(yè)工作，目前在行政許可上簡單地通過現(xiàn)行的暖通設(shè)計(jì)資質(zhì)進(jìn)行管理，并不能有效保證質(zhì)量控制，對實(shí)施也造成了不便。
2. 2 環(huán)境巖土工程
在西方發(fā)達(dá)國家，環(huán)境巖土工程起源于巖土工程，是巖土工程專業(yè)充分發(fā)揮核心專長、補(bǔ)充相關(guān)專業(yè)人員知識結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上蓬勃發(fā)展起來的一個(gè)重要學(xué)科分支。美國土木工程師學(xué)會(huì)從1983 年1 月起將相關(guān)的專業(yè)刊物《土力學(xué)及基礎(chǔ)工程學(xué)報(bào)》更名為《巖土工程學(xué)報(bào)》， 于1997 年1 月再次更名為《巖土工程及環(huán)境巖土工程學(xué)報(bào)》，明確了服務(wù)更加寬廣的巖土工程方向，肯定了環(huán)境巖土工程的專業(yè)分支地位。第一屆國際環(huán)境巖土工程學(xué)術(shù)會(huì)議于1986 年在美國賓夕法尼亞召開。自第4 屆開始，該學(xué)術(shù)會(huì)議的名稱變更為“國際環(huán)境巖土工程與全球可持續(xù)發(fā)展學(xué)術(shù)會(huì)議”，進(jìn)一步明確并強(qiáng)調(diào)了環(huán)境巖土工程這一巖土工程的學(xué)科分支與全球可持續(xù)發(fā)展之間的緊密關(guān)系。
由于社會(huì)發(fā)展對解決與巖土環(huán)境相關(guān)問題的新需求增長很快、涉及問題十分龐雜， “環(huán)境巖土工程”在國際上尚無完全統(tǒng)一的定義，甚至存在著研究和工作范疇基本相同、在區(qū)域和國際會(huì)議上同時(shí)使用幾個(gè)不同的術(shù)語，如geoenvironmental engineering、environmental geotechnics 和environmental geotechnology等。我國著名巖土工程專家、浙江大學(xué)教授龔曉南院士在其《21 世紀(jì)巖土工程發(fā)展展望》一文中指出，“環(huán)境巖土工程是巖土工程與環(huán)境科學(xué)密切結(jié)合的一門新學(xué)科。它主要應(yīng)用巖土工程的觀點(diǎn)、技術(shù)和方法為治理和保護(hù)環(huán)境服務(wù)”［5］，是對其特性、服務(wù)目的和基本方法的一個(gè)簡明界定。在這一基本理念的基礎(chǔ)上，在我國工程勘察行業(yè)和巖土工程領(lǐng)域陸續(xù)開展了一些研究和技術(shù)服務(wù)工作，代表性的有垃圾填埋場的選址勘察評價(jià)、場區(qū)環(huán)境土水污染情況監(jiān)測，垃圾堆填體壓縮變形特性研究，采用巖土工程治理方法處理污染滲漏，以及采用巖土工程的地下水控制方法解決垃圾堆填體高水位失穩(wěn)問題［6］等。這個(gè)領(lǐng)域目前面對的情況是: 一是工作對象和問題復(fù)雜( 如固體廢棄物等各種垃圾與天然形成的巖土體差別很大) ; 二是技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)存在很大的空白，但已開展一些基礎(chǔ)性的工作，如國標(biāo)《垃圾處理場工程地質(zhì)勘察規(guī)程》編制已進(jìn)入最后階段，北京開展了“北京市非正規(guī)垃圾填埋場勘察和風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)項(xiàng)目”［7］對非正規(guī)垃圾填埋場的垃圾污染物對地下水污染及其運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行了研究，并首次提出了涉及該類設(shè)施治理成本的量化風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn); 三是目前國家政策推動(dòng)力度不夠大。此外，為發(fā)掘新的城市建設(shè)用地，部分工程勘察單位近年開展“棕色場區(qū)”( Brownfield，即城市關(guān)停、廢棄的工廠或商業(yè)設(shè)施污染場地) 再利用的土壤和地下水修復(fù)技術(shù)研究，并參與到相關(guān)的修復(fù)工程中［8］。
