淺談現(xiàn)代土木工程現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

徐小遲

淺談現(xiàn)代土木工程現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

徐小遲

現(xiàn)代土木工程不斷地為人類社會(huì)創(chuàng)造嶄新的物質(zhì)環(huán)境，成為人類社會(huì)現(xiàn)代文明的重要組成部分。土木工程作為我國(guó)的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，直接關(guān)系到我國(guó)發(fā)展建設(shè)速度。自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)高層建筑的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段，已成為地球村中一顆璀璨的新星。

一、土木工程的現(xiàn)狀

土木工程和人類的關(guān)系非常密切，關(guān)系到人類賴以生存的基本要素，是人們生活必不可少的要素之一。土木工程從遠(yuǎn)古時(shí)期就已經(jīng)存在，由原始的伐木采石，建造出模仿天然掩蔽物的人類居住場(chǎng)所，到新時(shí)期的超高層建筑、水利工程、超高長(zhǎng)跨度橋梁，土木工程的發(fā)展與變化，代表了人類發(fā)展的歷程。

自改革開(kāi)放以來(lái)，隨著各項(xiàng)土木工程技術(shù)的發(fā)展，各種高層建筑拔地而起，橋梁、水利工程、軌道交通使人們的生活更加便捷、愜意。因此，提高土木工程建設(shè)水平，完善土木工程發(fā)展體系，實(shí)現(xiàn)社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展的根本性目標(biāo)，是土木工程發(fā)展的重點(diǎn)。

土木工程是提高人類居住環(huán)境與交通的核心產(chǎn)業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工程實(shí)踐的發(fā)展，土木工程已發(fā)展成為內(nèi)涵廣泛、門類眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的綜合體系。特別是改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)高層建筑的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，高層建筑不僅在數(shù)量上越來(lái)越多，而且在高度上也越來(lái)越高，舉不勝舉。據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)目前高層建筑的數(shù)量已經(jīng)超過(guò)20000多幢，而超過(guò) 100m 的高層也已經(jīng)超過(guò) 1000多幢。這體現(xiàn)了我國(guó)土木工程行業(yè)在社會(huì)中的重要地位，其對(duì)人類社會(huì)的影響也是巨大的。

近年來(lái)，隨著和諧社會(huì)概念的提出，交通運(yùn)輸越來(lái)越重視與社會(huì)各方面事業(yè)的和諧共生，因此，我國(guó)高速公路和高鐵、大跨橋梁、大直徑運(yùn)輸管道、長(zhǎng)隧道建設(shè)也取得了驚人的成就。伴隨著橋梁類型的不斷翻新，我國(guó)橋梁主跨跨度一再突破，而斜拉橋的復(fù)興更是橋梁工程的另一個(gè)輝煌。

更令人驚喜的是，土木工程突飛猛進(jìn)的發(fā)展，全國(guó)各地特別是北上廣深出現(xiàn)了更多現(xiàn)代化規(guī)模宏大的新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)園區(qū)、摩天大樓，同時(shí)，地下空間技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展和提高。核電站、大運(yùn)河、大堤壩、大飛機(jī)場(chǎng)、大海港以及大型海洋工程……現(xiàn)代土木工程不斷地為人類社會(huì)創(chuàng)造嶄新的物質(zhì)環(huán)境，成為人類社會(huì)現(xiàn)代文明的重要組成部分。

二、土木工程的發(fā)展趨勢(shì)

隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)資源索取的程度越來(lái)越高，而地球上的資源是有限的?？梢灶A(yù)見(jiàn)，人類的生產(chǎn)、生活方式將會(huì)發(fā)生重大變化：資源短缺，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞，人類生存受到威脅。因此，如何利用有限的資源滋養(yǎng)更多的人口、獲得更大的生存空間是尤為重要的。因此，土木工程未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)以集約型、低消耗型轉(zhuǎn)變。

1.城市建設(shè)將向高、深方面延伸。社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，大型城市與超大型城市數(shù)量飛速增長(zhǎng)，人們對(duì)生活空間提出了更多要求，寸土寸金已經(jīng)成為城市居民的共識(shí)。根據(jù)相關(guān)資料顯示，目前世界上人工最高的建筑是波蘭的長(zhǎng)波臺(tái)鋼塔，其高度為646m，作為世界上最高的人工建筑，其承載能力是十分巨大的。這將是未來(lái)土木工程建筑領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)，高空的距離是無(wú)限的，因此，只要技術(shù)允許，建筑物不斷向高空發(fā)展是切實(shí)可行的一種策略。這種高層建筑集工作、休閑、娛樂(lè)、商業(yè)、購(gòu)物等一系列功能，大大節(jié)約了土地資源，為城市的發(fā)展節(jié)省了土地。當(dāng)前，上海擬建一棟高達(dá)1250m的仿生大廈，居民可以達(dá)到十萬(wàn)人左右，這將是我國(guó)土木工程建筑史的一座里程碑，在世界人工建筑領(lǐng)域中堪稱奇跡。

2.軌道交通將陸續(xù)向地下拓展。隨著城市的發(fā)展，地面建設(shè)了大量的商場(chǎng)、超市、綜合商務(wù)樓宇等大體量建筑，這些建筑基本隔絕了自然采光、自然通風(fēng)、自然取景等地面建筑的固有優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，地下空間的開(kāi)發(fā)體量龐大、相互溝通聯(lián)片，而且把環(huán)境生態(tài)化的材料、產(chǎn)品、技術(shù)和工藝集成應(yīng)用到地下，甚至通過(guò)下沉式地下廣場(chǎng)的建造，陽(yáng)光、綠色植物等隨處可見(jiàn)，地上、地下的空間、建筑、交通等就可以較好地融合到一起。

在高速公路方面，解決了城市土地供求矛盾，同時(shí)不僅要筑路，且有多座大橋或地下過(guò)海隧道等巨型工程需要采取大跨度橋梁與隧道工程建設(shè)；在軌道交通建設(shè)方面，我國(guó)正邁入地鐵新時(shí)代，地下空間開(kāi)發(fā)正拉開(kāi)序幕。值得注意的是，我國(guó)開(kāi)發(fā)地下空間的物質(zhì)條件已經(jīng)成熟，從拉動(dòng)地下開(kāi)發(fā)利用的動(dòng)力來(lái)看，主要是成本因素，地下開(kāi)發(fā)的土建成本一般是地面建筑的兩至三倍。當(dāng)在城市中仍可低價(jià)獲取土地，就不會(huì)輕易開(kāi)發(fā)地下空間。而在地下空間建設(shè)總成本相對(duì)較低時(shí)，向地下發(fā)展就成為必然。

3.港口航道工程項(xiàng)目將向海洋、荒漠地開(kāi)拓。地球可以稱作為一個(gè)“水球”，地球上有百分之七十的面積是海洋，而陸地面積僅占百分之三十。因此，在技術(shù)條件允許的前提下，充分利用海洋資源是非常必要的，是人類不斷向外擴(kuò)展過(guò)程中的一個(gè)創(chuàng)舉。海洋比陸地情況更為復(fù)雜，但其巨大的潛力對(duì)人類具有較大誘惑力。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步，在土木工程方面人類已經(jīng)在海洋中取得了一些可喜的成績(jī)。中國(guó)港口成為世界集裝箱運(yùn)輸港口中發(fā)展最快、建設(shè)規(guī)模最大的港口群，港口碼頭專業(yè)化、大型化，航道深水化的發(fā)展更加迅猛。

4.信息和智能化技術(shù)將向土木工程全面滲透。一是信息化施工，即在施工過(guò)程中所涉及的各部分各階段廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，對(duì)工期、人力、材料、機(jī)械、 資金、進(jìn)度等信息進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、處理和交流，并加以科學(xué)地綜合利用，為施工管理及時(shí)、準(zhǔn)確地提供決策依據(jù)。二是智能化建筑，即一方面在房屋中裝置先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與控制，并可通過(guò)自動(dòng)化或人工干預(yù)來(lái)保證設(shè)備運(yùn)行的安全、可靠、高效；另一方面是安裝針對(duì)居住者的自動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)，對(duì)于辦公室來(lái)說(shuō)，智能化要求配備辦公自動(dòng)化設(shè)備，快速通信設(shè)備，樓宇自動(dòng)管理和控制設(shè)備。三是智能化交通（先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)，交通信息服務(wù)系統(tǒng)，車輛控制系統(tǒng)，車輛調(diào) 度系統(tǒng)，公共交通系統(tǒng)等）。它具有信息收集，快速處理，優(yōu)化決策，大型可視化系統(tǒng)等功能。

從以上幾種發(fā)展形式來(lái)看，未來(lái)土木工程將向高科技化、智能化方向發(fā)展，逐漸應(yīng)用于高層建筑施工、水利工程建設(shè)、能源運(yùn)輸?shù)裙こ讨?，通過(guò)大跨度橋梁與超長(zhǎng)隧洞，改變自然環(huán)境帶來(lái)的阻礙，實(shí)現(xiàn)更加快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

三、結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，我國(guó)土木工程部分領(lǐng)域已經(jīng)在世界中名列前茅，但是土木工程的設(shè)計(jì)、施工和理論研究方面的總體水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定的差距。展望未來(lái)，不僅要加強(qiáng)新型結(jié)構(gòu)型式、新型建筑材料、新的技術(shù)手段的理論探索，更需要借鑒和學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家土木工程技術(shù)，還需要加強(qiáng)土木工程理論與技術(shù)的融合，以實(shí)現(xiàn)土木工程的更大突破。

（作者單位：湖北工業(yè)大學(xué)）