彭濤,任東興,鄧安
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綠色巖土工程研究現(xiàn)狀及展望
彭濤,任東興,鄧安
(中冶成都勘察研究總院有限公司,成都 610023)
面對日益嚴(yán)重的環(huán)境問題,人們逐漸開始關(guān)注巖土工程的可持續(xù)發(fā)展,綠色巖土工程理念由此應(yīng)運(yùn)而生。該文對近十年來綠色巖土工程研究領(lǐng)域所取得的成果、研究現(xiàn)狀等進(jìn)行了述評,厘定了綠色巖土工程的定義,闡述了眾多典型的綠色鉆探技術(shù)、場地形成理論、新型綠色基坑支護(hù)技術(shù)、環(huán)保低碳邊坡防護(hù)技術(shù)、集約型綠色地基基礎(chǔ)施工技術(shù)、固體廢棄物及建筑垃圾處置利用及荒漠化防治,分析與討論了綠色巖土工程目前面臨的問題,并提出了今后研究重點(diǎn)。
綠色巖土工程;可持續(xù)發(fā)展;低碳;展望
20世紀(jì)以來,全球城市化的熱潮,使得世界各地都在進(jìn)行大規(guī)模建造房屋來滿足人類的需求。然而,持續(xù)的土木工程活動雖然滿足了人類生活的需要,但卻消耗了巨大的自然資源,并引發(fā)一系列如溫室效應(yīng)、水土流失、土地荒漠化、資源能源緊缺、生物多樣性銳減、廢棄物泛濫等災(zāi)害[1, 2]。目前,我國每年土木工程建設(shè)的總量約為全世界的1/3,建筑能耗已經(jīng)占到國民經(jīng)濟(jì)總能耗的18%[3, 4];據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)統(tǒng)計,建筑業(yè)碳排放比例高達(dá)36%。因此,面對資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴(yán)峻形勢,倡導(dǎo)和踐行巖土工程的“綠色”革命,實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,是中國乃至世界土木工程發(fā)展的必由之路[5]。
綠色巖土工程,國內(nèi)外尚沒有嚴(yán)格的定義。目前,關(guān)于綠色巖土工程概念的相關(guān)報道,僅有黃運(yùn)飛[6]提出綠色巖土是一種思維,也是一種方法,更是一系列工法的總成,貫穿于巖土工程的全過程中,涵蓋綠色巖土工程規(guī)劃設(shè)計、綠色巖土工程施工、綠色巖土工程材料等多個方面。
可以預(yù)見的綠色巖土工程研究內(nèi)容
國內(nèi)外關(guān)于綠色建筑、綠色施工的概念、評價體系及標(biāo)準(zhǔn)基本成熟[7-10]結(jié)合綠色建筑、綠色施工等相關(guān)概念及其內(nèi)涵,綜合前人的研究成果,本文認(rèn)為綠色巖土工程是指將安全性、經(jīng)濟(jì)性、綠色性、可持續(xù)發(fā)展的理念貫穿于巖土工程的全壽命周期內(nèi),最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染,其最終目的是實(shí)現(xiàn)工程與自然和諧共生。其定義內(nèi)涵為:①綠色巖土是一種思維和方法,更是一系列工法的總成;②綠色巖土的全壽命周期,是指貫穿于巖土工程的全過程中,即規(guī)劃、勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)(檢)測、維護(hù)、報廢等全過程;③巖土工程的綠色性、可持續(xù)性,是指在保證質(zhì)量安全、可靠的基礎(chǔ)上,重視巖土工程改造過程對資源的需求、對環(huán)境的影響,實(shí)現(xiàn)巖土工程向生態(tài)化、低碳化轉(zhuǎn)型;④綠色巖土工程是要求降低對工程區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)的影響??梢灶A(yù)見的綠色巖土工程研究內(nèi)容如圖。
綠色鉆探技術(shù)是在地質(zhì)勘探實(shí)施過程中,遵循綠色、可持續(xù)的原則,基于技術(shù)手段創(chuàng)新,最大限度地減少鉆探對生態(tài)環(huán)境的擾動和影響。吳金生等[11]在四川省若爾蓋為代表的高原生態(tài)脆弱區(qū),采用“一基多孔、一孔多支”以及生物聚合物環(huán)保泥漿等措施,減少了鉆探孔數(shù)量和搬遷必需的道路建設(shè),降低了泥漿組分以及廢漿液對環(huán)境的污染。李政昭等[12]將常規(guī)的回轉(zhuǎn)取心鉆進(jìn)方法與潛孔錘跟管鉆進(jìn)優(yōu)化組合,形成空氣潛孔錘取心跟管鉆進(jìn)技術(shù),既解決了鉆孔巖心松散易被泥漿沖失和鉆孔漏失等難題,又因不需要液態(tài)介質(zhì)(泥漿)降低了對環(huán)境的影響。
近年來,與國外建筑設(shè)計單位合作進(jìn)行主題樂園及工業(yè)等項(xiàng)目時,在巖土工程規(guī)劃階段,外方提出了場地形成概念。迪士尼公司在建設(shè)上海主題樂園時,場地形成是其建設(shè)樂園的第一步,主要是根據(jù)現(xiàn)有的地質(zhì)條件、土地用途及挖填方平衡等,確定地基處理方法并對場地進(jìn)行預(yù)處理,使場地在標(biāo)高、地基強(qiáng)度、沉降控制等方面達(dá)到一定水平,以滿足擬建建筑物對場地在后續(xù)建造期間及使用期間有足夠的安全度[13, 14]。
2.3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合技術(shù)
1935年日本首次提出了逆作法的概念,此后在日本、美國、英國以及我國等,取得了廣泛的應(yīng)用[15, 16]。對比傳統(tǒng)的臨時支護(hù)結(jié)構(gòu),支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體地下結(jié)構(gòu)相結(jié)合技術(shù)具有工期短、變形小、低碳綠色、節(jié)約資源等優(yōu)點(diǎn)[16]。陳其志等[17]以杭州地區(qū)某工程為例,采取隧道主體墻和基坑圍護(hù)墻“兩墻合一”的形式,優(yōu)化后整個圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)約鋼筋300~400t,節(jié)約混凝土1.5×104m3。岳建勇等[18]在上海某超高層建筑基坑設(shè)計利用地下主體結(jié)構(gòu)的梁板作為支撐,剛度大,變形明顯較小,工期較短,同時避免了臨時支撐在施工和拆除過程資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
2.3.2 可回收式錨索、型鋼技術(shù)
錨索是樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)型式的重要構(gòu)件。不可回收錨索會永久的留在巖土體中,污染環(huán)境,隨著綠色環(huán)保意識及地下空間的產(chǎn)權(quán)意識在基坑支護(hù)設(shè)計施工中的不斷增強(qiáng),可回收錨索得到較大的發(fā)展,主要包括機(jī)械式回收、力學(xué)式回收和化學(xué)式回收等,并在基坑支護(hù)工程中得到大量應(yīng)用[19, 20]。盛宏光等(2003)[21]研發(fā)了分散型回收式錨索和壓力型回收式錨桿。彭濤等[22]在工程中采用了一種快速預(yù)應(yīng)力錨索,錨孔終端為承壓鋼板,成孔后放入錨索進(jìn)行張拉鎖定即可,省略了注漿工序,將原本單根錨索20天的工期節(jié)約為4天。
SMW工法是一種新型的地下施工技術(shù),主要消耗材料是水泥和H型鋼,水泥漿液與土混合不會產(chǎn)生廢泥漿,無需回收處理泥漿,在基坑回填后,可使用專用起拔機(jī)械,回收H型鋼[23, 24]。SMW工法的。張璞等[25]在上海某基坑中應(yīng)用后墻體剛度增加,型鋼用量明顯下降。
2.3.3 裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼支撐技術(shù)
裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼支撐系統(tǒng)(IPS)是以鋼絞線、千斤頂和支桿來替代傳統(tǒng)支撐的臨時支撐系統(tǒng)[26]。該支撐系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):可在現(xiàn)場制作或場地加工廠預(yù)制;預(yù)應(yīng)力可隨時調(diào)節(jié),能較好地控制深基坑的變形,使得基坑周邊的環(huán)境得到有效保護(hù);支撐跨度大,便于土方開挖和地下室結(jié)構(gòu)的施工,可明顯縮短工期;用可重復(fù)回收利用的鋼支撐材料替代混凝土等建筑材料,節(jié)約了工程造價[27, 28]。
三維排水柔性生態(tài)邊坡工程系統(tǒng)是考慮柔性生態(tài)邊坡受力特點(diǎn),用軟體的特殊環(huán)保材料,替代鋼筋、混凝土、石材等高耗能材料,構(gòu)建柔性生態(tài)護(hù)坡的新技術(shù),主要由生態(tài)袋、扎口袋和縫袋線、三維排水聯(lián)接扣等組成[29]。其采用的生態(tài)袋具有透水不透土的特性,其間所采用的的三維排水聯(lián)接扣上的垂直孔洞和表面縱橫交錯的凹槽能夠形成立體交錯的三維排水網(wǎng)絡(luò),從而極大的降低了整個系統(tǒng)的水壓力,保證邊坡穩(wěn)定[30]。
目前,生態(tài)型加筋土擋墻包括土工格柵包生態(tài)袋加筋土擋墻、綠色加筋格賓擋墻和土工格室加筋土擋墻等。其中,土工格柵包生態(tài)袋加筋土擋墻又稱無面板加筋土擋墻,目前應(yīng)用較多。土工格柵包生態(tài)袋加筋土擋墻的墻面由土工格柵反包填土網(wǎng)袋而成,每層土工格柵相互連接形成整體,網(wǎng)袋內(nèi)填入適宜當(dāng)?shù)厣L的草籽等,時候結(jié)束后數(shù)月即可形成綠色生態(tài)墻面[31]。土工格柵包生態(tài)袋加筋土擋墻在電力、水利、公路、鐵路等行業(yè)均有廣泛的應(yīng)用,其中汪正軍[31]在云南怒江某變電站傾角70°高為16m的某邊坡予以應(yīng)用。
草繩繩網(wǎng)全生態(tài)邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)采用稻秸桿等廢棄物制作而成,代替現(xiàn)有邊坡防護(hù)中所使用的非生態(tài)材料,具有可防雨水沖刷、環(huán)保、成本低、施工簡單,適合植被綠化等特征。稻秸桿等編制成草繩繩網(wǎng),經(jīng)過一定時間段后草繩繩網(wǎng)格最終自然降解在土壤中,轉(zhuǎn)換為有機(jī)肥料[32]。王桂堯等[33]通過測試發(fā)現(xiàn)繩網(wǎng)覆蓋在邊坡表面能與植物根系形成水平與垂直雙向加筋效應(yīng),可有效提高邊坡抗沖刷能力。
生態(tài)混凝土是一種新型、環(huán)保的建筑材料,實(shí)質(zhì)上是一種有著連續(xù)孔隙的多孔混凝土,分為環(huán)境友好型生態(tài)混凝土和生物相容型生態(tài)混凝土兩類[34]。謝新生等[35]研究指出透水混凝土應(yīng)用于重力擋土墻后,既可抵抗水流沖刷,又改善了河流的生態(tài)系統(tǒng),符合河流生態(tài)護(hù)坡特征要求。彭濤等[36]在邊坡工程中采用了一種滲水擋土墻,解決了現(xiàn)有擋土墻存在的施工復(fù)雜、施工周期長、成本高以及泄水孔容易堵塞等問題,該擋墻具有環(huán)保、對周邊水文條件影響小等特點(diǎn)。
2.5.1 樁基礎(chǔ)施工技術(shù)
鉆孔灌注樁在成樁過程中易出現(xiàn)樁側(cè)出現(xiàn)泥皮以及樁端沉渣過厚等現(xiàn)象,為提高單樁承載力,通過在樁端和樁側(cè)埋設(shè)壓漿管對樁側(cè)和樁端進(jìn)行注漿加固,從而大幅度提高單樁承載力,減少工程樁的使用量,從而節(jié)約混凝土[37, 38]。胡春林等[39]研究了后壓漿鉆孔灌注樁單樁豎向承載力特性,表明樁側(cè)阻力增強(qiáng)系數(shù)介于1.1~2.2之間,樁端阻力增強(qiáng)系數(shù)介于1.2~3.0之間。程曄等[40]在樁端壓漿前后分別對8根樁進(jìn)行了靜載試驗(yàn),表明總極限承載力提高率為26.2%~101.1%。
大直徑擴(kuò)底灌注樁是為了提高單樁承載力,充分利用樁端較好地層,利用人工或機(jī)械進(jìn)行擴(kuò)孔的樁。大直徑擴(kuò)底灌注樁由于單樁承載力高、經(jīng)濟(jì)效益好、無噪聲等優(yōu)點(diǎn),已成為軟土地區(qū)基礎(chǔ)工程的首選方案[41-43]。胡慶紅等[44]對上海某地兩個場地進(jìn)行研究,表明在樁頂荷載較大時擴(kuò)底樁的樁端阻力開始得到有效發(fā)揮,在最后一級荷載(破壞)作用下,試樁SZ1~SZ3的樁端阻力分別占總荷載的13.3%、47.5%和29.4%。
大直徑現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁(簡稱PCC樁)采取振動沉模自動排土現(xiàn)場灌注混凝土而成管樁[45]。現(xiàn)澆薄壁管樁樁身強(qiáng)度高,混凝土標(biāo)號可從C10至C30,直徑可達(dá)1.5m,有效加固深度可達(dá)25m以上,與普通樁相比極限承載力提高約1.55倍[46, 47]。與傳統(tǒng)的實(shí)心樁相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):樁表面積大,單方混凝土承載力高,可大量節(jié)省混凝土;旋工速度較靜壓樁和鉆孔灌注樁及一般的沉管灌注樁要快,成樁質(zhì)量穩(wěn)定;加固范圍大,樁體可與樁周土形成剛性復(fù)合地基[48]。
2.5.2 復(fù)合地基處理技術(shù)
傳統(tǒng)路面地基注漿加固處理主要以水泥注漿和化學(xué)注漿為主,水泥注漿技術(shù)因技術(shù)較為成熟是目前注漿加固的主要方式。但水泥注漿施工時漿液污染路面、土壤和地下水。高聚物注漿是近年來路面養(yǎng)護(hù)行業(yè)出現(xiàn)的新工藝,是通過注射道路內(nèi)的高聚物材料間的聚合反應(yīng)形成的泡沫狀固體,填充空隙和擠密周圍松散基層,防治路面內(nèi)部病害,其優(yōu)點(diǎn)是能有效增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)的整體性,非開挖、快速、微創(chuàng)[49]。高聚物注漿具有綠色環(huán)保特性,該材料在國內(nèi)外經(jīng)過了廣泛的試驗(yàn),呈惰性性質(zhì),在周圍環(huán)境中呈中性,不污染土壤和地下水[50]。
目前,砂土液化地基處理工藝主要以換填法、振沖法、樁基法、注漿法等為主,但這些工藝存在成本高、施工難度大、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉積(MICP)法是一種新型的地基處理工藝,是在一定的人為環(huán)境和營養(yǎng)條件下,通過巖土中微生物新陳代謝作用析出碳酸鈣,使得軟弱砂土得到固化[51]。DeJong等[52]測試了MICP固化樣品的不排水抗剪強(qiáng)度,并采用剪切波速檢測儀實(shí)時監(jiān)控砂樣在固化過程及加載過程中剪切波速Vs的變化情況,試驗(yàn)結(jié)果表明,14cm高松砂砂柱(Dr=35%)連續(xù)注漿加固28h后,固化砂樣剪切波速Vs增加為540m/s,是飽和松砂的2.8倍。
載體樁復(fù)合地基是由載體(由干硬性混凝土、夯實(shí)填充料和擠密土體組成)和混凝土樁身構(gòu)成的樁,載體樁具有以下幾個優(yōu)點(diǎn):通過填料、夯擊擠密土體形成復(fù)合載體,單樁承載力與同條件下樁徑和樁長相同的普通混凝土灌注樁相比提高2~4倍;施工過程中無泥漿產(chǎn)生,同時還消耗大量的建筑垃圾和工業(yè)廢料,比常規(guī)技術(shù)節(jié)約造價20%以上[53-55]。
我國經(jīng)濟(jì)處于快速發(fā)展之中,固體廢物產(chǎn)生量長期居高不下,2015年全國一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量則達(dá)到3.27×109t,。建筑施工過程及房屋拆除過程,主要產(chǎn)生廢舊混凝土、碎磚瓦、廢鋼筋、廢竹木、廢玻璃、廢棄土、廢瀝青等的處理技術(shù)和再生產(chǎn)品等固體廢棄物,其排放總量約占固體垃圾40%[56]。李樹遜等[57]開展了道路工程建設(shè)中建筑垃圾全生命周期環(huán)境影響評價分析,得出廢棄物的回收利用可以有效降低建設(shè)成本和環(huán)境污染。
作為21世紀(jì)威脅人類生存、社會穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展的重要因子,荒漠化已經(jīng)引起各國的高度重視[58, 59]?;哪乐问怯伤?土壤-氣候-生物4個主要要素組成的生態(tài)系統(tǒng)在退化之后的整體恢復(fù)過程,目前,荒漠化防治措施主要有工程措施、化學(xué)措施、生物措施、農(nóng)業(yè)措施等[60]。于洋[61]研究表明高山沙地生態(tài)系統(tǒng)烏柳林的建設(shè)有利于土壤的固定和改良。王文彪等[62]研究表明向日葵秸稈、蘆葦秸稈及玉米秸稈平鋪式沙障在10cm高度處均具有明顯的防風(fēng)效能,且在沙丘迎風(fēng)坡蘆葦秸稈沙障的防風(fēng)效能分別是向日葵秸稈沙障的1.36倍、玉米秸稈沙障的1.76倍。
目前,雖然專家學(xué)者們在上述專項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域開展了一些探索和實(shí)踐,并取得一定的成果,但是綠色巖土發(fā)展還面臨以下問題:
目前人們對綠色巖土的認(rèn)識仍然不足,如:政府對巖土工程的全壽命周期中實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展重視度不夠;開發(fā)商以贏利目的,對采用綠色工程技術(shù)應(yīng)用效果、成本以及安全性缺乏明確認(rèn)識;國內(nèi)設(shè)計人員對綠色巖土工程尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識,普遍缺乏綠色巖土工程設(shè)計經(jīng)驗(yàn);承包商以及建設(shè)單位雖然會按照政府要求在施工中采取措施來降噪、減少擾民和環(huán)境污染等,但是采取這些綠色技術(shù)時是比較被動、消極的;人們的綠色環(huán)保意識還處于啟蒙階段,影響市場需求。
目前,國內(nèi)綠色巖土工程技術(shù)尚處在起步階段,研發(fā)投入較少,支撐能力較弱。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
3.2.1技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、本土化有待加強(qiáng)
綠色巖土各專項(xiàng)技術(shù)近十來年才開始在工程中逐步采用,還沒有占據(jù)主導(dǎo)地位,需要進(jìn)一步實(shí)踐推廣;舶來性技術(shù)有待本土化,因地制宜,避免盲目的技術(shù)堆砌和過高的經(jīng)濟(jì)成本;集成技術(shù)自主研發(fā)程度不高,許多技術(shù)還在“中試”階段,等待市場成熟;綠色巖土與綠色建材產(chǎn)業(yè)、節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)等密切相關(guān),但產(chǎn)業(yè)間的發(fā)展融合度偏低,支撐能力不強(qiáng)。
3.2.2基礎(chǔ)性研究薄弱
綠色巖土實(shí)施過程中,不僅局限于巖土工程本身,還需對同時上溯至原材料的生產(chǎn)、運(yùn)輸,下達(dá)工程產(chǎn)生的廢棄物與再利用,然而,相關(guān)各種材料全生命周期能耗研究數(shù)據(jù)極少,這將使得綠色巖土技術(shù)從理論走向?qū)嵺`變得困難;另外學(xué)者在研究過程中,多沿用傳統(tǒng)方法,環(huán)境因素的影響考慮的不夠全面和深入,今后需轉(zhuǎn)變和創(chuàng)新研究方法,加強(qiáng)環(huán)境因素的影響研究;同時,當(dāng)前城市地上-地下建成環(huán)境日益復(fù)雜,新建、改擴(kuò)建工程與巖土環(huán)境的相互影響問題突出,但目前天然地基方案、既有建筑地基、基礎(chǔ)的重復(fù)利用等方面研究不夠。
3.2.3設(shè)計領(lǐng)域的技術(shù)力量和運(yùn)作機(jī)制有待提高
當(dāng)前,綠色巖土工程規(guī)劃、勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)(檢)測、維護(hù)、報廢等方面專業(yè)人才和機(jī)構(gòu)缺乏,不能滿足推進(jìn)綠色巖土的需要。另外綠色巖土涉及的學(xué)科較多,對專業(yè)間合作機(jī)制提出了新的要求,而在這些方面,目前的發(fā)展與調(diào)整還普遍滯后。
綠色巖土工程的發(fā)展離不開完善的制度提供內(nèi)在支持,而當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)體系未建立、法規(guī)制度不健全、激勵政策不足等問題令綠色巖土發(fā)展困難重重。
3.3.1綠色巖土標(biāo)準(zhǔn)體系沒有建立
綠色巖土涉及的環(huán)節(jié)和學(xué)科多,雖然各學(xué)科已經(jīng)形成了各自的標(biāo)準(zhǔn)體系,但相互缺乏有機(jī)協(xié)同;雖然國家出臺的綠色建筑、綠色施工的評價標(biāo)準(zhǔn),但其針對性強(qiáng),對綠色巖土工程進(jìn)行評價適用不夠;另外,綠色巖土技術(shù)設(shè)計無明確取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)較低,特別是部分建筑開發(fā)商重施工、輕勘察設(shè)計,盲目壓價,嚴(yán)重影響設(shè)計者開展綠色巖土工程的積極性。
3.3.2綠色巖土法規(guī)制度不健全
目前,我國綠色巖土法規(guī)制度體系缺乏,對綠色巖土的定義、定位均沒有明確,全壽命周期綠色巖土建設(shè)管理制度尚未建立;另外政府已有的監(jiān)管制度只針對的是傳統(tǒng)的巖土工程,綠色巖土工程實(shí)施過程中如何實(shí)現(xiàn)質(zhì)量監(jiān)管是亟需解決的問題;另外巖土工程已有的監(jiān)管制度,現(xiàn)有的制度對偏重巖土設(shè)計、施工,重視節(jié)能非常重視,但對節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地、廢棄物處理和環(huán)境保護(hù)方面重視不夠;對巖土設(shè)計、施工比較重視,但對廢棄物等方面重視不夠。
3.3.3發(fā)展綠色巖土的激勵政策不足
目前,雖有一些與綠色建筑相關(guān)的節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保等相關(guān)的財稅激勵政策,但還沒有專門針對綠色巖土工程的財政、稅收、金融優(yōu)惠政策,導(dǎo)致開發(fā)商、承包商、建設(shè)單位等相關(guān)主體發(fā)展綠色巖土的內(nèi)生動力不足。
當(dāng)前能源和資源的短缺已成為妨礙我國國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素,因此,在能源資源消耗大戶的土木工程行業(yè),推行綠色巖土技術(shù)是可持續(xù)發(fā)展的重要課題和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對綠色巖土工程研究現(xiàn)狀及存在的問題,本文認(rèn)為以下幾個方面是今后一個時期研究的重點(diǎn)問題。
通過大力宣傳綠色巖土帶來的各種生態(tài)效應(yīng),倡導(dǎo)綠色生活方式,加強(qiáng)社會大眾的綠色意識和行為;加強(qiáng)觀念革新,引導(dǎo)本行業(yè)專業(yè)人員積極思考,在設(shè)計工作中逐漸培育綠色巖土工程設(shè)計理念,特別是應(yīng)在注冊巖土工程師職業(yè)資格考試中設(shè)置相關(guān)綠色巖土試題。
加強(qiáng)引進(jìn)、消化吸收國外先進(jìn)適用的綠色巖土技術(shù),多學(xué)科、跨專業(yè)聯(lián)合研究攻關(guān),豐富綠色巖土的理論內(nèi)涵,積極開展低碳解決方案和低能耗工藝、設(shè)備和工法的研究,加快國內(nèi)綠色巖土關(guān)鍵技術(shù)研發(fā);為便于綠色巖土工程的實(shí)施,應(yīng)積極研發(fā)和引進(jìn)新的施工技術(shù)。
在工程項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)劃階段,樹立全壽命期理念,從整體上及項(xiàng)目全壽命周期上尋求綠色巖土技術(shù)與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平及資源特點(diǎn)、區(qū)域特點(diǎn)合理匹配的相結(jié)合點(diǎn),積極采用綠色巖土技術(shù)進(jìn)行設(shè)計;設(shè)計階段對項(xiàng)目與周邊環(huán)境進(jìn)行宏觀統(tǒng)籌考慮,在具體設(shè)計中應(yīng)精細(xì)計算節(jié)約造價及資源;施工階段,合理規(guī)劃部署,全過程施行綠色施工,實(shí)現(xiàn)“四節(jié)一環(huán)?!钡墓こ探ㄔO(shè)綠色標(biāo)準(zhǔn)。通過推行綠色巖土工程的設(shè)計、施工,促進(jìn)工程的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益價值共贏。
目前,綠色巖土工程尚無明確的法規(guī)規(guī)定和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),在推進(jìn)過程中必然受到許多傳統(tǒng)規(guī)則的制約,因此,政府部門需加強(qiáng)引導(dǎo),號召各行業(yè)共同參與,并結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平和資源稟賦,因地制宜制定綠色巖土工程標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和技術(shù)指南;運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿的作用,制訂優(yōu)惠稅收及補(bǔ)貼政策,通過示范工程的榜樣力量,積極引導(dǎo)市場,吸引投資幫助綠色巖土的發(fā)展。
從規(guī)劃、勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)(檢)測、維護(hù)、報廢等全過程入手,并考慮項(xiàng)目各參與方在綠色巖土中的角色,予以理論指導(dǎo)與科學(xué)衡量,構(gòu)建基于全壽命周期的綠色巖土標(biāo)準(zhǔn)評價體系。
[1]陳云敏, 施建勇, 朱偉, 等. 環(huán)境巖土工程研究綜述[J]. 土木工程學(xué)報, 2012(4):165-182.
[2]龔曉南. 21世紀(jì)巖土工程發(fā)展展望[J]. 巖土工程學(xué)報, 2000,22(02):238-242.
[3]鄭文忠, 孫超. 土木工程應(yīng)走綠色發(fā)展之路[J]. 低溫建筑技術(shù), 2008(1):129-130.
[4]李惠, 關(guān)新春, 郭安薪, 等. 可持續(xù)土木工程結(jié)構(gòu)的若干科學(xué)問題與實(shí)現(xiàn)技術(shù)途徑[J]. 防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報, 2010,30(s1):387-393.
[5]沈小克, 韓煊, 周宏磊, 等. 巖土工程在可持續(xù)發(fā)展中的新使命[J]. 工程勘察, 2013,41(4):1-8.
[6]黃運(yùn)飛. 綠色巖土——21世紀(jì)巖土工程必備著色劑[J]. 礦產(chǎn)勘查, 2000(1):44-45.
[7]BREEAM BRE Global Ltd. BREEAM Healthcare 2008 Assessor Manual[M]. Garston Watford Hertfordshire, 2012.
[8]OFORI G. Sustainable construction: principles and a framework for attainment - comment[J]. Construction Management & Economics, 2010,16(2):141-145.
[9]薛明, 胡望社, 杜磊磊. 綠色建筑發(fā)展現(xiàn)狀及其在我國的應(yīng)用探討[J]. 后勤工程學(xué)院學(xué)報, 2009,25(3):24-27.
[10]張希黔, 林琳, 王軍. 綠色建筑與綠色施工現(xiàn)狀及展望[J]. 施工技術(shù), 2011,40(8):1-7.
[11]吳金生, 李子章, 李政昭, 等. 綠色勘查中減少探礦工程對環(huán)境影響的技術(shù)方法[J]. 探礦工程(巖土鉆掘工程), 2016,43(10):112-116.
[12]李政昭, 吳金生, 錢鋒, 等. 覆蓋層綠色鉆探新方法--空氣潛孔錘取心跟管鉆進(jìn)[J]. 探礦工程(巖土鉆掘工程), 2016,43(10):122-125.
[13]丁天銳, 葉觀寶, 許言, 等. 場地形成工程處理效果及真空度傳遞研究[J]. 公路交通科技:應(yīng)用技術(shù)版, 2016(5).
[14]梁志榮, 李忠誠. 上海迪斯尼工程場地形成中真空預(yù)壓及對周圍環(huán)境的影響分析[J]. 巖土工程學(xué)報, 2015,37(s2):22-26.
[15]徐至鈞, 趙錫宏. 逆作法設(shè)計與施工[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002: 67-71.
[16]王衛(wèi)東, 王建華. 深基坑工程中主體工程地下結(jié)構(gòu)與支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的研究與實(shí)踐[J]. 工業(yè)建筑, 2004(z2):69-79.
[17]陳其志, 徐良英, 徐長節(jié), 等. “兩墻合一”技術(shù)在深基坑圍護(hù)優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 地下空間與工程學(xué)報, 2015,11(s1):189-194.
[18]岳建勇, 周春, 任臻, 等. 超高層建筑地下主體結(jié)構(gòu)與深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的設(shè)計和實(shí)踐[J]. 巖土工程學(xué)報, 2006,28(b11):1552-1555.
[19]黃常波, 李鐘. JCE回收式錨索在北京地區(qū)的試驗(yàn)研究[J]. 上海建設(shè)科技, 2005(2):6-10.
[20]李兆平, 黃明利, 王建, 等. 地鐵深基坑采用可回收錨索支護(hù)方案優(yōu)化設(shè)計[J]. 地下空間與工程學(xué)報, 2012,08(1):154-160.
[21]盛宏光, 聶德新, 傅榮華. 可回收式錨索試驗(yàn)研究[J]. 地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù), 2003,14(4):68-72.
[22]彭濤, 鄧安, 劉旅, 等. 一種快速預(yù)應(yīng)力錨索: 四川(51), CN201410378853.9[P]. 2014年10月29日.
[23]錢玉林, 緒伯通, 陳濱, 等. SMW支護(hù)結(jié)構(gòu)及其工程應(yīng)用[J]. 工程勘察, 2001(6):33-34.
[24]史佩棟. 日本SMW工法地下連續(xù)墻[J]. 地基基礎(chǔ)工程, 1995(1):59-65.
[25]張璞, 柳榮華. SMW工法在深基坑工程中的應(yīng)用[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2000,19(z1):1104-1107.
[26]王衛(wèi)東, 朱合華, 李耀良. 城市巖土工程與新技術(shù)[J]. 地下空間與工程學(xué)報, 2011,07(s1):1274-1291.
[27]劉發(fā)前, 盧永成. 裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁內(nèi)支撐系統(tǒng)的利與弊[J]. 城市道橋與防洪, 2013(7):117-118.
[28]劉全林, 張衡. 預(yù)應(yīng)力魚腹梁裝配式鋼支撐開口處支座設(shè)計與穩(wěn)定性驗(yàn)算方法[J]. 南京工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版), 2013,11(4):28-34.
[29]陳國芳. 三維排水柔性生態(tài)邊坡系統(tǒng)在水利工程中的應(yīng)用[J]. 廣東水利水電, 2008(3):26-27.
[30]孫愛義. 三維排水柔性生態(tài)護(hù)坡施工技術(shù)[J]. 鐵道建筑技術(shù), 2012(8):101-104.
[31]汪正軍. 反包式土工格柵加筋土擋墻在山區(qū)高擋墻變電站中的應(yīng)用[J]. 中國水能及電氣化, 2008(6):48-52.
[32]田瑞豐. 草繩繩網(wǎng)邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)研究[D]. 長沙理工大學(xué), 2014.
[33]王桂堯, 肖侃, 田瑞豐, 等. 繩網(wǎng)護(hù)坡的強(qiáng)降雨沖刷和雨水入滲試驗(yàn)研究[J]. 水土保持研究, 2016,23(1):18-22.
[34]李萌, 陳宏書, 王結(jié)良. 生態(tài)混凝土的研究進(jìn)展[J]. 材料開發(fā)與應(yīng)用, 2010,25(5):89-94.
[35]謝新生, 王錦葉, 湯巍. 透水重力擋土墻的應(yīng)用研究[J]. 路基工程, 2010(5):85-87.
[36]彭濤, 鄧安. 一種滲水擋土墻: 四川(51), CN201620311251.6[P]. 2016年8月24日.
[37]王秀哲, 龔維明, 薛國亞, 等. 樁端后注漿技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 施工技術(shù), 2004,33(5):28-31.
[38]沈保漢, 應(yīng)權(quán). 樁端壓力注漿樁技術(shù)[J]. 建筑技術(shù), 2001,32(3):155-157.
[39]胡春林, 李向東, 吳朝暉. 后壓漿鉆孔灌注樁單樁豎向承載力特性研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2001,20(4):546-550.
[40]程曄, 龔維明, 張喜剛, 等. 超長大直徑鉆孔灌注樁樁端后壓漿試驗(yàn)研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2010,29(a02):3885-3892.
[41]陳冬貴. 人工挖孔擴(kuò)底灌注樁計算實(shí)例[J]. 巖土工程技術(shù), 2001(1):49-52.
[42]劉之春, 蔣永生, 龔維明. 大直徑擴(kuò)底樁承載力的沉降變形控制設(shè)計法初探[J]. 東南大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版, 2001,31(4):49-53.
[43]胡慶紅, 張土喬, 謝新宇. 深厚軟土中大直徑灌注擴(kuò)底樁受力性狀試驗(yàn)研究[J]. 土木工程學(xué)報, 2007,40(4):87-91.
[44]胡慶紅, 謝新宇. 深長大直徑擴(kuò)底灌注樁承載性能試驗(yàn)研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報, 2009,30(4):151-157.
[45]劉漢龍, 費(fèi)康, 馬曉輝, 等. 振動沉模大直徑現(xiàn)澆薄壁管樁技術(shù)及其應(yīng)用(Ⅰ):開發(fā)研制與設(shè)計[J]. 巖土力學(xué), 2003,24(2):164-168.
[46]劉漢龍, 郝小員, 費(fèi)康, 等. 振動沉模大直徑現(xiàn)澆薄壁管樁技術(shù)及其應(yīng)用(Ⅱ):工程應(yīng)用與試驗(yàn)[J]. 巖土力學(xué), 2003,24(3):372-375.
[47]費(fèi)康, 劉漢龍, 高玉峰, 等. 現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁的荷載傳遞機(jī)理[J]. 巖土力學(xué), 2004,25(5):764-768.
[48]劉漢龍. 振動沉模大直徑現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 礦產(chǎn)勘查, 2002,5(12):20-21.
[49]鄔俊峰, 孫柏林, 黃儉才, 等. 高聚物注漿在路面內(nèi)部病害處治中的應(yīng)用[J]. 北方交通, 2013(9):1-3.
[50]賀傳蘭, 鄧建國, 張銀生. 聚氨酯材料的老化降解[J]. 聚氨酯工業(yè), 2002,17(3):1-5.
[51]程曉輝, 麻強(qiáng), 楊鉆, 等. 微生物灌漿加固液化砂土地基的動力反應(yīng)研究[J]. 巖土工程學(xué)報, 2013,35(8):1486-1495.
[52]DEJONG J T, FRITZGES M B, NüSSLEIN K. Microbially Induced Cementation to Control Sand Response to Undrained Shear[J]. Journal of Geotechnical & Geoenvironmental Engineering, 2006,132(11):1381-1392.
[53]沈保漢, 王繼忠. 載體樁技術(shù)的誕生與發(fā)展[J]. 工程勘察, 2009(s1):118-119.
[54]張慧海, 張繼文, 董輝. 夯擴(kuò)樁及載體樁在西安黃土地區(qū)應(yīng)用實(shí)例及分析[J]. 工程勘察, 2009,37(9):19-23.
[55]王繼忠. 載體樁的受力機(jī)理與技術(shù)創(chuàng)新[J]. 工程勘察, 2009(s1):126-127.
[56]姜健, 蔣承杰, 蔣學(xué). 建筑固體廢棄物資源化利用及可行性技術(shù)[J]. 科技通報, 2013,29(3):212-216.
[57]李樹遜, 羅攀, 龐曉明, 等. 建筑垃圾資源化利用狀況及其生命周期評價[J]. 復(fù)旦學(xué)報(自然科學(xué)版), 2013,52(6):817-821.
[58]齊雁冰, 常慶瑞, 賈科利, 等. 高寒地區(qū)荒漠化現(xiàn)狀與防治途徑探討[J]. 水土保持學(xué)報, 2003,17(5):39-41.
[59]郭瑞霞, 管曉丹, 張艷婷. 我國荒漠化主要研究進(jìn)展[J]. 干旱氣象, 2015,33(3):505-513.
[60]王濤. 荒漠化治理中生態(tài)系統(tǒng)、社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展問題探析——以中國北方半干旱荒漠區(qū)沙漠化防治為例[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2016,36(22):7045-7048.
[61]于洋, 賈志清, 朱雅娟, 等. 高寒沙地烏柳防護(hù)林碳庫隨林齡的變化[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2015,35(6):1752-1760.
[62]王文彪, 黨曉宏, 張吉樹, 等. 庫布齊沙漠北緣不同作物秸稈平鋪式沙障的防風(fēng)效能[J]. 中國沙漠, 2013,33(1):65-71.
The Research Status and Development of Green Geotechnical Engineering
PENG Tao REN Dong-xing DENG An
(Chengdu Surveying Geotechnical Research Institute Co. Ltd of MCC, Chengdu 610023)
This paper reviews the achievements of green geotechnical engineering in the past ten years and its current present situation. The definition of green geotechnical engineering is given. The green drilling technology, site formation theory, green foundation pit support, slope protection technology, foundation construction technology, utilization of solid waste disposal and desertification control are discussed in detail. The current problems of green geotechnical engineering are analyzed. Key problems solved in further research are put forward.
green geotechnical engineering; sustainable development; low carbon
2017-11-08
彭濤(1981-),男,四川簡陽人,高級工程師,主要從事巖土工程勘察設(shè)計與研究工作
[P642.3]
A
1006-0995(2018)02-0292-07
10.3969/j.issn.1006-0995.2018.02.024