我國(guó)巖土工程在可持續(xù)發(fā)展中的新使命及其實(shí)現(xiàn)問(wèn)題

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(duì)國(guó)際同行的發(fā)展軌跡和國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究與實(shí)踐的綜合分析,對(duì)在我國(guó)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。引自《建筑中文網(wǎng)》

        1 我國(guó)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(lái)首先在西方國(guó)家發(fā)展起來(lái)的土木工程的一個(gè)重要分支。我國(guó)原國(guó)家建委建工總局于1980 年以建工設(shè)字363 號(hào)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(kāi)始推行巖土工程體制。30 余年來(lái)，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(jī)。截至目前，全國(guó)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(wàn)人，合同收入近400 億元，具有注冊(cè)土木工程師( 巖土) 近9000 人，并于2009 年起開(kāi)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(wèn)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(guó)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(kāi)方”［1］。上世紀(jì)80年代，在對(duì)歐美發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)的工程勘察行業(yè)獲得了顯著的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際同行的基本對(duì)接。如今，我國(guó)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(wèn)題的技術(shù)顧問(wèn)、地下工程的質(zhì)量檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)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(guó)工程勘察在解決復(fù)雜巖土工程問(wèn)題方面達(dá)到了國(guó)際高水平

        改革開(kāi)放30 年來(lái)，通過(guò)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(guó)工程勘察行業(yè)在勘測(cè)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(wèn)題的數(shù)值分析方法和基于GIS 平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的信息化建設(shè)也取得了長(zhǎng)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(guó)建設(shè)工程的快速增長(zhǎng)為平臺(tái)，以行業(yè)科技進(jìn)步為支撐，我國(guó)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(guó)際領(lǐng)先或國(guó)際先進(jìn)的技術(shù)水平，為中國(guó)的巖土工程界樹(shù)立了良好的國(guó)際品牌形象，贏得了國(guó)際同行的高度尊重。

        事實(shí)證明，在我國(guó)推行巖土工程體制的過(guò)程中仍存在著一些問(wèn)題和認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，例如: 一是在審批單位市場(chǎng)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(tái)灣地區(qū)注冊(cè)土木工程師與注冊(cè)地質(zhì)工程師的工程勘察權(quán)之爭(zhēng)十分相似，在國(guó)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(wèn)題

        在過(guò)去的十幾年中，我國(guó)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(jī)，也存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)為以下三個(gè)方面。

        2. 1 清潔可再生能源開(kāi)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(chǎng)規(guī)模將同比2010 年增長(zhǎng)將近1 倍， 銷售達(dá)到60 億元人民幣，2011 年至2015 年國(guó)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(zhǎng)率，其中地源熱泵產(chǎn)品的總銷售額年增長(zhǎng)率將有望保持在40% ～ 50%的水平，步入持續(xù)增長(zhǎng)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(kāi)始陸續(xù)出臺(tái)，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(guó)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(chǎng)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(duì)這些條件及其變化等開(kāi)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(píng)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(wèn)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(duì)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(cè)試分析不到位或不充分，對(duì)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(wèn)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(duì)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(kāi)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(cè)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(shì)必對(duì)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(jiǎn)單地通過(guò)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(duì)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(guó)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(zhǎng)、補(bǔ)充相關(guān)專業(yè)人員知識(shí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上蓬勃發(fā)展起來(lái)的一個(gè)重要學(xué)科分支。美國(guó)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(guó)際環(huán)境巖土工程學(xué)術(shù)會(huì)議于1986 年在美國(guó)賓夕法尼亞召開(kāi)。自第4 屆開(kāi)始，該學(xué)術(shù)會(huì)議的名稱變更為“國(guó)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(duì)解決與巖土環(huán)境相關(guān)問(wèn)題的新需求增長(zhǎng)很快、涉及問(wèn)題十分龐雜， “環(huán)境巖土工程”在國(guó)際上尚無(wú)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(guó)際會(huì)議上同時(shí)使用幾個(gè)不同的術(shù)語(yǔ)，如geoenvironmental engineering、environmental geotechnics 和environmental geotechnology等。我國(guó)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(duì)其特性、服務(wù)目的和基本方法的一個(gè)簡(jiǎn)明界定。在這一基本理念的基礎(chǔ)上，在我國(guó)工程勘察行業(yè)和巖土工程領(lǐng)域陸續(xù)開(kāi)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(chǎng)的選址勘察評(píng)價(jià)、場(chǎng)區(qū)環(huán)境土水污染情況監(jiān)測(cè)，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(wèn)題［6］等。這個(gè)領(lǐng)域目前面對(duì)的情況是: 一是工作對(duì)象和問(wèn)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(kāi)展一些基礎(chǔ)性的工作，如國(guó)標(biāo)《垃圾處理場(chǎng)工程地質(zhì)勘察規(guī)程》編制已進(jìn)入最后階段，北京開(kāi)展了“北京市非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)勘察和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)項(xiàng)目”［7］對(duì)非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)的垃圾污染物對(duì)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn); 三是目前國(guó)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(kāi)展“棕色場(chǎng)區(qū)”( Brownfield，即城市關(guān)停、廢棄的工廠或商業(yè)設(shè)施污染場(chǎng)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］。

        2. 3 地下水等自然資源的保護(hù)

        在從生命安全角度保護(hù)地質(zhì)環(huán)境、防治潛在地質(zhì)災(zāi)害的同時(shí)，部分工程勘察單位和地方政府在地下水資源及其環(huán)境保護(hù)方面開(kāi)展了積極的探索。如在上海國(guó)際環(huán)球金融中心的建設(shè)中，針對(duì)地層組合和基坑圍護(hù)的特點(diǎn)，采用“按需降水”的理念對(duì)地下水的施工控制進(jìn)行指導(dǎo)，既科學(xué)減少了地下水環(huán)境的變化和建造成本，又降低了地下水變化對(duì)建成環(huán)境產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)［9］。為保護(hù)北京地區(qū)的地下水環(huán)境和地下水資源，北京市于2007 年發(fā)布《北京市建設(shè)工程施工降水管理辦法》，對(duì)施工降水方案進(jìn)行管理控制。其后，基于北京市規(guī)劃委員會(huì)、北勘公司專項(xiàng)研究的《北京地區(qū)城市建設(shè)工程地下水控制技術(shù)導(dǎo)則》于2010 年出臺(tái)，該導(dǎo)則根據(jù)北京市內(nèi)不同地區(qū)的水文地質(zhì)等環(huán)境條件，對(duì)地下水控制原則和具體技術(shù)方案選擇進(jìn)行了科學(xué)細(xì)化［10］。這方面的工作目前所面臨的最主要問(wèn)題是強(qiáng)制性法規(guī)尚未完全配套到位，因此建設(shè)單位為降低成本，想方設(shè)法要求巖土工程施工承包單位采取成本較低的管井抽排方案，未自覺(jué)地將資源、環(huán)境的保護(hù)置于重要的位置。

        3 “可持續(xù)巖土工程”的新使命及其實(shí)現(xiàn)問(wèn)題

        如前所述， 我國(guó)傳統(tǒng)“工程勘察” 行業(yè)向“巖土工程”模式轉(zhuǎn)化不僅為我國(guó)的社會(huì)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)，而且大大促進(jìn)了“工程勘察行業(yè)”的科技進(jìn)步和市場(chǎng)服務(wù)拓展。從專業(yè)服務(wù)種類和智力服務(wù)特性看，以狹義的“工程勘察”冠名的這個(gè)“行業(yè)”顯然已經(jīng)不合時(shí)宜，取而代之的應(yīng)該是一個(gè)為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供全過(guò)程的綜合智力服務(wù)的巖土工程行業(yè)。從專業(yè)核心特長(zhǎng)和國(guó)際同行的實(shí)踐與貢獻(xiàn)看，基于核心專長(zhǎng)、能夠在環(huán)境巖土工程領(lǐng)域提供豐富服務(wù)并不斷深化和提升核心技術(shù)能力的巖土工程專業(yè)板塊的發(fā)展，無(wú)疑是合乎社會(huì)的科學(xué)發(fā)展需要的。

        在國(guó)際上，巖土工程在社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中的服務(wù)和面對(duì)的問(wèn)題已受到日益廣泛的關(guān)注和高度的重視。2008 年美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)主辦的巖土工程大會(huì)的主題即為“巖土環(huán)境中的可持續(xù)性挑戰(zhàn)” ( TheChallenge of Sustainability in the Geoenvironment) ，會(huì)議創(chuàng)造了Geosustainability 一詞，用于會(huì)議論文集的書(shū)名［11］。2010 年11 月，由國(guó)際土力學(xué)及巖土工程學(xué)會(huì)主辦的第6 屆環(huán)境巖土工程國(guó)際會(huì)議的主題為“致力于可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境巖土工程” ( EnvironmentalGeotechnics for Sustainable Development) ，該屆大會(huì)交流研討設(shè)置的8 個(gè)專題可視為當(dāng)今環(huán)境巖土工程服務(wù)所覆蓋的主要工作對(duì)象，也就是巖土工程在可持續(xù)發(fā)展中的新使命所在: ( 1) 城市固體廢棄物與有害廢棄物垃圾填埋場(chǎng); ( 2) 泥漿池; ( 3) 受污染土地、地下水和廢棄的垃圾填埋場(chǎng); ( 4) 土工復(fù)合材料與新材料; ( 5) 可持續(xù)性、專業(yè)實(shí)踐與相關(guān)教育; ( 6) 地質(zhì)災(zāi)害、災(zāi)害防治與管理; ( 7) 檢測(cè)、監(jiān)測(cè)與實(shí)施成效評(píng)估; ( 8) 物理與數(shù)值模擬研究［12］。

        因此，與我國(guó)社會(huì)科學(xué)發(fā)展的新需求相比，與先行了近20 多年的國(guó)際同行們所做的科學(xué)研究工作和工程實(shí)踐相比，我們?nèi)耘f存在著一定的差距，主要體現(xiàn)在: ( 1) 點(diǎn)上的工作多，基礎(chǔ)性的體系( 包括法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)) 研究和建設(shè)工作相對(duì)滯后;( 2) 對(duì)照社會(huì)科學(xué)發(fā)展的新需求，存在著認(rèn)識(shí)差距和工作空白; ( 3) 受到條塊分割的管理制約。然而，巖土工程作為土木工程的一個(gè)重要分支，對(duì)其可持續(xù)性方面評(píng)價(jià)中的不確定因素比以人造建材為主的結(jié)構(gòu)工程專業(yè)更多、所需考慮的因素更為復(fù)雜。這主要是受復(fù)雜的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及其隨地區(qū)、時(shí)間等動(dòng)態(tài)變化( 例如地下水條件) 的影響，因此巖土工程領(lǐng)域的可持續(xù)性分析與評(píng)價(jià)有其特殊性。盡管如此，從基本理念、現(xiàn)狀問(wèn)題到體系建立上進(jìn)行梳理和思考，對(duì)行業(yè)、專業(yè)加快全面滿足社會(huì)科學(xué)發(fā)展的新需求是十分迫切和非常重要的。

        3. 1 巖土工程在可持續(xù)發(fā)展中若干重點(diǎn)任務(wù)和問(wèn)題

        圍繞可持續(xù)發(fā)展的概念已出現(xiàn)許多評(píng)價(jià)工程可持續(xù)性的方法， 一般都是基于1994 年英國(guó)JohnElkington 提出的“三支柱模型” ( Three Pillar Model，見(jiàn)圖1) ，或稱為“三底線模型” ( Triple Bottom LineModel) 。該模型最初應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域評(píng)價(jià)企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，以后在各領(lǐng)域被拓展、具體化，成為各個(gè)能夠直接應(yīng)用于工程評(píng)價(jià)的工具。為了強(qiáng)調(diào)自然資源的重要性，在后來(lái)提出的很多評(píng)價(jià)模型中，都將自然資源從“環(huán)境”要素中獨(dú)立出來(lái)，使評(píng)估指標(biāo)分為經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)、資源共4 個(gè)部分，其主要原因是，自然資源的消耗可看作一種影響可持續(xù)性的原因，而對(duì)環(huán)境影響則是使用自然資源可能產(chǎn)生的結(jié)果。

       

        在未來(lái)5 ～ 10 年的巖土工程領(lǐng)域，結(jié)合我國(guó)特點(diǎn)和國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，以下幾方面的發(fā)展將是十分重要的，整個(gè)工程勘察設(shè)計(jì)行業(yè)和相關(guān)政府、學(xué)會(huì)對(duì)相關(guān)工作和問(wèn)題應(yīng)給予高度的關(guān)注:

        ( 1) 地下資源的綜合利用將成為可持續(xù)巖土工程的重要任務(wù)。國(guó)內(nèi)目前絕大多數(shù)的巖土工程專業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)還停留在“滿足最基本的公共安全前提下努力確保經(jīng)濟(jì)性”的層面高度，雖與可持續(xù)發(fā)展三支柱中的“經(jīng)濟(jì)”支柱相關(guān)， 但相對(duì)還是孤立的，這當(dāng)然與現(xiàn)行法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)密切相關(guān)。鑒于巖土工程專業(yè)工作對(duì)象的特殊性( 其主要體現(xiàn)在大部分地下資源的不可再生性) ，著眼于21 世紀(jì)我國(guó)建設(shè)工程的發(fā)展方向( 高密度復(fù)雜建成環(huán)境和地下空間開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目難以承受的巨大的恢復(fù)、重建成本和巖土環(huán)境失衡可能引發(fā)的嚴(yán)重次生災(zāi)害) ，地下資源要素應(yīng)加快成為評(píng)價(jià)可持續(xù)巖土工程工作質(zhì)量的重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一，并被納入政府關(guān)于建設(shè)項(xiàng)目的審批內(nèi)容。巖土工程工作者所提供的專業(yè)解決方案應(yīng)在確保巖土環(huán)境安全的前提下，不斷提高對(duì)地下空間、地下水、地溫能的科學(xué)利用以及本地巖土材料和既有地下工程結(jié)構(gòu)等資源的科學(xué)開(kāi)發(fā)和重復(fù)利用問(wèn)題的綜合考慮水平( 見(jiàn)圖2，該圖在文獻(xiàn)［13］ 基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮了既有地下結(jié)構(gòu)等資源) 。

       

        ( 2) 低碳化發(fā)展和自然環(huán)境與資源保護(hù)對(duì)巖土工程提出了更高的新要求。首先從前瞻的角度，毫無(wú)疑問(wèn)，應(yīng)當(dāng)對(duì)巖土工程治理( 如邊坡支護(hù)和地基處理) 和工程勘察過(guò)程中的泥漿排放以及所需建材、設(shè)備運(yùn)輸過(guò)程中的能源消耗和對(duì)地下水、空氣的污染逐步細(xì)化控制，但同樣重要甚至更為重要和具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)有:

        1) 通過(guò)深入研究，創(chuàng)新性地提出更加低碳的地基基礎(chǔ)、巖土工程治理方案———這樣的技術(shù)方案能夠更少地消耗相關(guān)建材從生產(chǎn)到建造安裝甚至使用期的隱含能( embodied energy) ［14］，從而為實(shí)現(xiàn)減少碳排放和不合理消耗自然資源做出貢獻(xiàn)( 見(jiàn)圖3) 。在這個(gè)方面，國(guó)內(nèi)外均有過(guò)一些積極的嘗試，如: 國(guó)內(nèi)采用建筑垃圾的夯擴(kuò)樁( 載體樁) 作為一種地基方案［15］; 國(guó)內(nèi)外嘗試使用廢舊輪胎( 片狀碎塊尺寸10 ～ 50mm) 替代碎石、砂礫等材料作排水樁，來(lái)抑制地層的液化變形［16］。

       

        2) 從城市規(guī)劃到項(xiàng)目設(shè)計(jì)，都應(yīng)注意避免新建工程引發(fā)的巖土環(huán)境污染問(wèn)題，相關(guān)工作應(yīng)與區(qū)域性的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和地下水的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律等關(guān)鍵性背景資料緊密結(jié)合，以做出科學(xué)的決策［17］。

        3) 應(yīng)將既有建筑( 工程) 地基、基礎(chǔ)的重復(fù)利用作為低碳建設(shè)工程方案的一個(gè)有機(jī)組成部分加以考慮和研究，如既有建筑經(jīng)壓密的地基承載能力的深入發(fā)掘和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的再利用。在此方面，歐洲( 如英國(guó)、德國(guó)) 已經(jīng)給予高度的重視，如德國(guó)建于20 世紀(jì)60 年代的威斯巴登前黑森州議會(huì)大廳改建新樓，在詳細(xì)勘測(cè)、檢驗(yàn)、分析的基礎(chǔ)上，利用了既有81 根樁中的64 根，新施工基樁73 根，已有基礎(chǔ)的再利用率達(dá)到了47% ，節(jié)省了大量的原材料［18］。

        其次，應(yīng)立足現(xiàn)實(shí)、著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)現(xiàn)狀問(wèn)題和發(fā)展要求，深化管理和研究，進(jìn)一步發(fā)掘和創(chuàng)造地基基礎(chǔ)工程的低碳價(jià)值:

        1) 應(yīng)大力提高工程勘察的質(zhì)量、水平、職業(yè)道德和市場(chǎng)管控效能，加強(qiáng)方案的專業(yè)把關(guān)，以減少地基方案建議錯(cuò)誤導(dǎo)致的高隱含能地基基礎(chǔ)方案。很顯然，低水平、低質(zhì)量和缺乏職業(yè)道德的工程勘察成果至少在兩個(gè)方面導(dǎo)致了相對(duì)高碳方案的實(shí)施: 一是設(shè)計(jì)單位不放心勘察質(zhì)量( 包括勞務(wù)分包造假) ，盲目地加大地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的安全系數(shù)( 從概念講并非加大安全系數(shù)就能夠規(guī)避不安全問(wèn)題) ; 二是出于后期承接巖土工程治理以“掙大錢”為目的，將良好的地基條件“改為”差的地基條件并建議不合理的地基處理方案。

        2) 應(yīng)繼續(xù)深入開(kāi)展專項(xiàng)研究，發(fā)展針對(duì)新問(wèn)題的工程分析技術(shù)，盡快滿足日益復(fù)雜的城市地上—地下建成環(huán)境中的新建、改擴(kuò)建工程與巖土環(huán)境的相互影響問(wèn)題的分析需要， 提供創(chuàng)新解決方案，保證城市的安全運(yùn)營(yíng)、規(guī)避人為和自然災(zāi)害。在建筑地基基礎(chǔ)工程方面，在確保安全的前提下，應(yīng)盡可能地采用天然地基方案、變形協(xié)調(diào)的布樁方案，以減少不合理的地基基礎(chǔ)方案對(duì)混凝土、鋼材等建材的消耗，從而減少相關(guān)的隱含能耗( 需求) 。

        3) 應(yīng)積極鼓勵(lì)和多方支持深入開(kāi)展非飽和土、垃圾堆填體等的專項(xiàng)試驗(yàn)研究和監(jiān)測(cè)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)，其成果可提高巖土結(jié)構(gòu)承載性能、深入把握MSW 變形和污染遷移規(guī)律，為減少建造活動(dòng)的隱含能、提高垃圾填埋容量和提高垃圾填埋設(shè)施設(shè)計(jì)水平等做出顯著的貢獻(xiàn)。

        ( 3) 地溫能系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)計(jì)和安裝質(zhì)量應(yīng)列為當(dāng)前節(jié)能減排必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。作為可循環(huán)再生的清潔能源，地溫能技術(shù)應(yīng)當(dāng)獲得進(jìn)一步的顯著發(fā)展。然而，采用地溫能的空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際壽命能否確保達(dá)到甚至超過(guò)設(shè)計(jì)壽命，首先在很大程度上取決于對(duì)地域和區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件及熱物性變化規(guī)律的認(rèn)知和把握，其次還決定于區(qū)域性資源( 主要是地下水) 的平衡保護(hù)。從這個(gè)高度和角度看，既需要政府的科學(xué)管理，還需要繼續(xù)踏踏實(shí)實(shí)地深入開(kāi)展相關(guān)的基礎(chǔ)研究。從確保項(xiàng)目質(zhì)量的高度，應(yīng)盡快研究確定相應(yīng)的個(gè)人專項(xiàng)資質(zhì)。

        ( 4) 與工程利用緊密結(jié)合的污染場(chǎng)地修復(fù)應(yīng)在項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)中給予充分的重視。污染場(chǎng)地及地下水的修復(fù)工作將會(huì)越來(lái)越多。然而，為趕工期、出政績(jī)，一律采用相對(duì)造價(jià)較高的異位法進(jìn)行污染土壤處理“為處理而處理”、不考慮處理后作為地基再利用所需的治理成本等情況并不鮮見(jiàn)。為此，應(yīng)該在規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段就全盤(pán)綜合考慮，特別是應(yīng)有巖土工程專家從前期工作階段就參與方案的研究和制定。

        3. 2 加快建立可持續(xù)巖土工程的標(biāo)準(zhǔn)體系和評(píng)價(jià)體系

       

        通過(guò)上述回顧和展望，毫無(wú)疑問(wèn)，可持續(xù)的巖土工程應(yīng)該并且已經(jīng)成為可持續(xù)土木工程的一個(gè)重要的基礎(chǔ)和組成部分( 見(jiàn)圖4 ) ，我國(guó)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展對(duì)巖土工程專業(yè)提供新的相關(guān)服務(wù)的需求目前超過(guò)了專業(yè)及其分支的發(fā)展( 見(jiàn)圖5) 。

       

        與歐美國(guó)家從國(guó)家和地方法規(guī)層面推動(dòng)的較良好法制環(huán)境和我國(guó)初步建立的綠色建筑體系相比，我國(guó)在環(huán)境巖土工程或可持續(xù)巖土工程領(lǐng)域的法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)方面還基本上是空白，需要政府和行業(yè)給予高度重視，及早組織研究、制定相關(guān)的工作計(jì)劃，以確保整個(gè)工程勘察設(shè)計(jì)行業(yè)在可持續(xù)發(fā)展上的同步協(xié)調(diào)。

        在這方面，國(guó)外同行近10 年來(lái)已經(jīng)開(kāi)始了積極的探索并付諸工程實(shí)踐，例如以巖土工程和環(huán)境巖土工程設(shè)計(jì)咨詢服務(wù)為主的高達(dá)國(guó)際礦業(yè)集團(tuán)( Golder Associates) 采用三支柱模型提出了工程可持續(xù)評(píng)價(jià)工具GoldSET［20］ 并在國(guó)際上得到廣泛應(yīng)用。在該評(píng)估方法中，環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)分別構(gòu)成了三角形的三個(gè)軸線，對(duì)某一個(gè)項(xiàng)目的具體評(píng)分分別畫(huà)在三個(gè)軸線上，所形成的三角形面積最大時(shí)說(shuō)明其最符合可持續(xù)性要求，最接近等邊三角形，表明在上述三個(gè)方面最為均衡。工程設(shè)計(jì)顧問(wèn)公司ARUP 公司2001 年提出了“項(xiàng)目可持續(xù)性評(píng)審程序”( SPeAR［21］: Sustainable Project Appraisal Routine ) ，在SPeAR 中可持續(xù)性評(píng)價(jià)指標(biāo)被分為經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)、資源共4 個(gè)部分。英國(guó)伯明翰大學(xué)課題組在可持續(xù)的巖土工程領(lǐng)域進(jìn)行了系列的研究工作［22 ～ 23］，并提出了適用于巖土工程的GeoSPeAR。通過(guò)對(duì)上述國(guó)際上一些研究的總結(jié)表明，在巖土工程的可持續(xù)評(píng)價(jià)中，應(yīng)考慮到巖土工程的以下特點(diǎn)( 但不限于此) :

        ( 1) 巖土工程涉及大量的土方開(kāi)挖與回填，需要消耗大量的自然資源( 如骨料) 和人造材料( 水泥) 。在這中間，要消耗大量的石化資源。巖土工程師的一些工作，如改變地形地貌和土壤環(huán)境、污染治理以及參與對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)有重大影響的大型基建項(xiàng)目的選址等，會(huì)對(duì)自然環(huán)境和水資源產(chǎn)生重大影響。

        ( 2) 巖土工程方案的比選和評(píng)價(jià)受工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件的影響，其中的某些條件( 例如地下水位的升降) 甚至是動(dòng)態(tài)變化的，而這些條件又具有一定的不確定性，因此巖土工程方案的可持續(xù)性評(píng)價(jià)影響因素更多、更為復(fù)雜。

        ( 3) 巖土工程屬于隱蔽工程，主要針對(duì)或涉及地下部分( 如地基、基礎(chǔ)方案、地下水的控制、污染場(chǎng)地的修復(fù)治理、地下空間開(kāi)發(fā)等) ，一旦方案不合理或產(chǎn)生環(huán)境、質(zhì)量問(wèn)題，具有不可修復(fù)性或修復(fù)所付出的代價(jià)巨大。

        由此可見(jiàn)，巖土工程設(shè)計(jì)與施工方案雖然要考慮多方面的復(fù)雜因素，但在可持續(xù)社會(huì)發(fā)展的總體要求下，需要明確巖土工程領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的重要意義，并開(kāi)展相關(guān)研究，使巖土工程在滿足安全、經(jīng)濟(jì)的要求下，同時(shí)符合可持續(xù)的發(fā)展要求。

        4 結(jié)語(yǔ)

        ( 1) 中央政府日益突出強(qiáng)調(diào)的社會(huì)科學(xué)發(fā)展，要求巖土工程專業(yè)工作者提供更深、更廣的專業(yè)技術(shù)服務(wù)�？沙掷m(xù)的巖土工程( 專業(yè)) 既肩負(fù)著責(zé)無(wú)旁貸的歷史使命，又面對(duì)著新階段發(fā)展的難得機(jī)遇和嚴(yán)峻的新挑戰(zhàn)。

        ( 2) 研究并建立、健全可持續(xù)巖土工程特別是環(huán)境巖土工程領(lǐng)域涉及的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和項(xiàng)目評(píng)價(jià)體系的工作，應(yīng)及早列入政府有關(guān)部門的持續(xù)性工作計(jì)劃之中。環(huán)境巖土工程方面的法律法規(guī)應(yīng)排上政府的議事日程。對(duì)于地溫能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡快出臺(tái)符合實(shí)際、利于質(zhì)量保證的個(gè)人資質(zhì)管理辦法。

        ( 3) 業(yè)界單位，特別是骨干企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)應(yīng)積極開(kāi)展低碳解決方案和低能耗工藝、設(shè)備和工法的研究，政府應(yīng)對(duì)這一領(lǐng)域的科技研發(fā)工作給予高度的重視和有力的支持。

        ( 4) 環(huán)境巖土工程面對(duì)大量新的復(fù)雜問(wèn)題，要解決這些問(wèn)題已經(jīng)不是一個(gè)單位、一個(gè)專業(yè)能夠做到的，必將需要多學(xué)科、跨專業(yè)的工作協(xié)作和聯(lián)合研究攻關(guān)，需要行政管理以國(guó)家利益為重，加快打破條塊分割，在解決世界性難題的同時(shí)，使我國(guó)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先的地位。

        ( 5) 我國(guó)工程勘察( 巖土工程) 方面的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系及其編制原則、方式的改革應(yīng)列為戰(zhàn)略性的重大任務(wù)。目前我國(guó)在工程勘察( 巖土工程) 方面的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)一是明顯缺乏體系性的層次，重復(fù)、交叉情況比較多; 二是對(duì)工程分析方法和數(shù)據(jù)的規(guī)定過(guò)于具體、繁冗，束縛了巖土工程師的創(chuàng)造性，制約了針對(duì)具體工程問(wèn)題的技術(shù)創(chuàng)新，造成地基方案、巖土治理方案浪費(fèi)，不符合可持續(xù)性、低碳的發(fā)展方向，與此同時(shí)，也不合理地減輕了個(gè)人執(zhí)業(yè)的法定責(zé)任。

        致謝: 尹宏磊博士承擔(dān)了大量的資料整理分析工作，特此致謝!

        參考文獻(xiàn)

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