綠色環(huán)保視域下的土木工程施工技術(shù)研究

【摘要】隨著環(huán)保意識的提升和可持續(xù)發(fā)展目標的推進，傳統(tǒng)土木工程施工方式面臨重大挑戰(zhàn)。文中分析了當(dāng)前土木工程施工中存在的環(huán)境保護問題和挑戰(zhàn)，著重指出環(huán)境影響和資源利用的關(guān)鍵問題。深入探討綠色建筑材料的種類、特性以及在工程中的應(yīng)用實例，強調(diào)材料創(chuàng)新對提升工程環(huán)保性的重要性。并進一步探討節(jié)能減排策略在土木工程施工中的實踐及效果，分析節(jié)能技術(shù)和減排措施在實際工程項目中的應(yīng)用案例。此外，還探討了信息技術(shù)在提升環(huán)保施工效率中的作用，如信息化管理如何助力環(huán)保施工。最后，對綠色環(huán)保施工技術(shù)的未來發(fā)展提出了建議，為土木工程領(lǐng)域提供一種更加環(huán)保、可持續(xù)的施工方法論。

【關(guān)鍵詞】土木工程；綠色建筑材料；節(jié)能減排；信息技術(shù)；環(huán)保施工

【中圖分類號】TU74 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）05-0022-03

0 引言

土木工程作為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的核心領(lǐng)域，其施工技術(shù)的環(huán)保性越來越受到全球關(guān)注。隨著環(huán)境保護意識的增強和全球氣候變化的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的施工方法和材料受到嚴峻考驗?，F(xiàn)代社會對建設(shè)項目的環(huán)保要求日益增高，這不僅涉及節(jié)能減排，還包括資源的有效利用和環(huán)境影響的最小化。這些因素共同推動了土木工程施工技術(shù)向綠色環(huán)保轉(zhuǎn)型的必要性。綠色環(huán)保施工技術(shù)的發(fā)展不僅有助于降低建設(shè)項目的環(huán)境影響，還符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標。然而，實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)型面臨諸多挑戰(zhàn)，包括技術(shù)創(chuàng)新、成本控制、標準制定等。

1 土木工程施工的環(huán)保現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

1.1 土木工程的環(huán)境影響

土木工程作為人類活動對自然環(huán)境干預(yù)最直接和最顯著的工程技術(shù)領(lǐng)域之一，對環(huán)境影響不容忽視。在建設(shè)施工中，大量的自然資源被消耗，如水、土地、礦產(chǎn)和森林等，大規(guī)模的土地開發(fā)活動不僅改變了原有的地形地貌，還使土壤受到侵蝕，地下水位下降，這直接導(dǎo)致資源枯竭、生態(tài)平衡破壞和生物多樣性下降。此外，工程建設(shè)過程中產(chǎn)生的大量建筑廢物和塵埃排放，對周邊環(huán)境和空氣質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響。例如，未經(jīng)妥善處理的建筑廢棄物可能污染土壤和水源，而施工揚塵則可能加重城市空氣污染問題[1]。在能源使用方面，化石燃料的使用不僅加劇了能源危機，還導(dǎo)致溫室氣體排放量增加，從而對全球氣候變化有著直接和間接的影響。例如，重型機械的運行和材料的運輸過程中大量使用燃油，其碳排放對環(huán)境形成巨大壓力。這些環(huán)境問題凸顯了土木工程在追求社會經(jīng)濟發(fā)展的同時，也必須面對和解決的環(huán)保挑戰(zhàn)。

1.2 當(dāng)前施工技術(shù)中的環(huán)保問題

目前，在土木工程施工中普遍存在的環(huán)保問題主要集中在施工過程的能耗、污染以及資源利用效率低下等方面。傳統(tǒng)的施工方法往往忽略了對環(huán)境的保護，例如，傳統(tǒng)的建筑材料水泥和鋼鐵在生產(chǎn)過程中消耗大量能源并產(chǎn)生二氧化碳，造成資源的大量消耗和環(huán)境污染。此外，施工現(xiàn)場的管理不善也是造成環(huán)境問題的一個重要因素。由于缺乏有效的廢物管理和回收機制，建筑廢物被隨意堆放或填埋，不僅浪費可回收資源，還造成土壤和水體的污染。同時，施工現(xiàn)場的噪聲、揚塵和廢水排放，對周邊居民的生活環(huán)境造成了影響。在能源使用方面，傳統(tǒng)的施工技術(shù)依賴于高能耗設(shè)備和機械，不僅增加施工成本，也會加劇環(huán)境壓力。例如，大型挖掘機、吊車等設(shè)備在施工過程中消耗大量燃油，但其能效比較低，導(dǎo)致能源浪費和環(huán)境污染[2]。因此，傳統(tǒng)施工技術(shù)在環(huán)保方面存在明顯不足，亟須通過技術(shù)創(chuàng)新和管理改進來提高環(huán)保成效。

2 綠色材料在土木工程中的應(yīng)用

2.1 綠色建筑材料的種類與特性

綠色建筑材料是推動土木工程走向可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。這類材料具有環(huán)境友好、可再生、節(jié)能降耗等特點，與傳統(tǒng)建筑材料相比，在生產(chǎn)和使用過程中對環(huán)境的影響更小。例如，再生混凝土，它通過使用建筑廢料作為原材料，可以減少對天然石料的依賴，同時也顯著降低廢棄物對環(huán)境的負擔(dān)。此外，生態(tài)磚或可生物降解材料，比如利用稻殼、稻草等農(nóng)業(yè)廢棄物制成的生態(tài)磚，在減少農(nóng)業(yè)廢棄物的同時，提供了一種環(huán)保的建筑材料選擇。

綠色建筑材料還包括高效絕熱材料和低輻射玻璃等，這些材料能有效降低建筑物的能耗，比如在保溫、保冷方面有著顯著的效果，從而減少建筑物對暖氣和空調(diào)的依賴。此外，一些綠色建筑材料還具有優(yōu)良的空氣凈化功能，例如具有光催化作用的涂料和面材，能夠分解空氣中的有害物質(zhì)，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。在制造過程中，對環(huán)境的破壞更小，只有較低的能源消耗和廢物產(chǎn)生。它們的使用不僅能夠減少對環(huán)境的負面影響，還能夠提高建筑物的能源效率和居住舒適度，展現(xiàn)了在現(xiàn)代土木工程中實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標的潛力。

2.2 綠色材料在施工中的應(yīng)用案例

綠色材料在土木工程施工中的應(yīng)用日益增多，許多成功的案例證明了其在提升環(huán)保性能和施工效率方面的優(yōu)勢。一個重點案例是利用再生混凝土在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的應(yīng)用。在某些城市的道路和橋梁建設(shè)中，通過使用再生自建筑廢棄物中提取的骨料制成的混凝土，不僅可以減少對自然資源的消耗，也能減少建筑垃圾的填埋。這種做法還可以降低建設(shè)成本，因再生材料的成本通常低于傳統(tǒng)材料[3]。

另一個案例是在建筑物的外墻和屋頂使用高效絕熱材料。這些材料能夠有效地隔熱和保溫，從而減少建筑物內(nèi)部對空調(diào)和暖氣的依賴，降低能源消耗。例如，利用具有高反射率的屋頂材料，能夠反射掉大部分太陽輻射，從而降低建筑物的內(nèi)部溫度，減少冷卻需求。此外，一些項目還采用具有空氣凈化功能的綠色建筑材料。例如，在某些辦公樓和住宅區(qū)的建設(shè)中，使用能夠吸收和分解有害氣體的光催化涂料，可以改善室內(nèi)外的空氣質(zhì)量。這種材料的應(yīng)用不僅提高了居住和工作環(huán)境的舒適度，也對環(huán)境保護作出了貢獻，這些案例充分展示了綠色材料在提升建筑環(huán)保性能和施工效率方面的巨大潛力。

3 節(jié)能減排策略與實踐

3.1 節(jié)能技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用

在土木工程中，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。節(jié)能技術(shù)主要聚焦于提高能源效率，減少資源消耗，并利用可再生資源。例如，太陽能和風(fēng)能的利用已經(jīng)成為新型工程項目的亮點。在建筑設(shè)計中，通過集成太陽能光伏板和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，建筑物能夠在一定程度上自給自足，甚至向電網(wǎng)輸送多余的電能，不僅可以減少對傳統(tǒng)能源的依賴，還有助于減少溫室氣體的排放。在施工現(xiàn)場節(jié)能技術(shù)通過使用高效率的施工設(shè)備和機械，如電動挖掘機和混凝土泵，可以顯著降低能源消耗和碳排放。此外，采用節(jié)能的照明和電力管理系統(tǒng)，如LED照明和智能電網(wǎng)技術(shù)，也能有效減少能源消耗，其中材料選擇和管理也是節(jié)能的關(guān)鍵。通過優(yōu)化材料的運輸和存儲，減少材料浪費，以及選擇更加環(huán)保和能效高的材料，如輕質(zhì)隔熱材料和高性能混凝土，都能進一步提高工程的能效。這些技術(shù)和做法不僅有利于降低工程的整體環(huán)境影響，也有助于減少長期運營成本，實現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟的雙贏。

3.2 減排措施及其在施工中的實施

減少溫室氣體排放是當(dāng)前土木工程領(lǐng)域面臨的重要任務(wù)，而在施工過程中實施減排措施是實現(xiàn)這一目標的關(guān)鍵步驟。施工活動中的減排主要集中在減少化石燃料的使用、提高廢物管理效率以及減少揚塵和噪聲污染。在化石燃料使用方面，采用低碳或無碳能源的施工機械和設(shè)備，如電動或混合動力挖掘機、推土機等，可以顯著減少碳排放。優(yōu)化施工過程，減少機械空轉(zhuǎn)時間，以及合理安排施工計劃，減少不必要的能源消耗，也是減排的有效方法。

廢物管理方面，通過提高建筑廢物的回收利用率，減少廢物的填埋量，可以有效減少溫室氣體的排放。例如，建筑廢物的分類、再利用和回收，都可以減少碳排放和對新材料的需求。此外，施工現(xiàn)場的揚塵和噪聲控制也是減排措施的重要組成部分。通過采用噴水、覆蓋和固化等技術(shù)減少揚塵；使用噪聲控制屏障和低噪聲設(shè)備，可以有效減少對周邊環(huán)境的影響。這些措施不僅有助于減少施工活動對空氣質(zhì)量的影響，也提升了施工現(xiàn)場的工作環(huán)境和周邊居民的生活質(zhì)量[4]。

4 信息技術(shù)在提升環(huán)保施工效率中的作用

4.1 信息技術(shù)的應(yīng)用與效益

在現(xiàn)代土木工程中，信息技術(shù)的應(yīng)用已成為提升施工效率和環(huán)保性的重要手段。通過引入先進的信息技術(shù)，如大數(shù)據(jù)分析、云計算、人工智能（AI）和物聯(lián)網(wǎng)（IoT），工程項目的管理和執(zhí)行變得更加精確和高效。例如，大數(shù)據(jù)分析能夠幫助項目經(jīng)理更好地理解施工進度、材料消耗和人力資源配置，從而優(yōu)化項目計劃，減少浪費。云計算平臺提供靈活和高效的方式來存儲和處理巨量的工程數(shù)據(jù)，使項目參與者能夠?qū)崟r訪問和更新信息，保證決策的快速和準確。人工智能在施工項目中的應(yīng)用也顯示出巨大潛力，AI技術(shù)可以用于預(yù)測項目風(fēng)險、優(yōu)化資源分配和自動化某些決策過程。例如，通過分析歷史數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，AI可以預(yù)測施工中可能出現(xiàn)的延誤和成本超支，幫助項目經(jīng)理提前采取措施。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工現(xiàn)場的應(yīng)用，如智能傳感器和追蹤設(shè)備，能夠提供實時的現(xiàn)場情況，包括設(shè)備使用情況、材料存儲條件和工人的健康狀況等信息，這有助于提升施工安全性和提高效率。信息技術(shù)在節(jié)能和減排方面也有顯著效益，通過精確控制施工設(shè)備的使用和優(yōu)化材料的運輸和儲存，能夠顯著減少能源消耗和廢物產(chǎn)生。例如，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能施工設(shè)備可以根據(jù)實際需要調(diào)整運行狀態(tài)，減少不必要的能耗。

4.2 信息化施工管理在環(huán)保中的作用

信息化施工管理通過整合和優(yōu)化各項資源，大幅提升了工程項目的環(huán)保性能。在施工管理中，信息技術(shù)的應(yīng)用有助于更有效地監(jiān)控和控制各種環(huán)保因素，如能源使用、廢物產(chǎn)生和排放控制。例如，通過使用基于云的項目管理工具，可以實時監(jiān)控項目的碳足跡，及時調(diào)整施工策略以減少環(huán)境影響。信息化管理還能優(yōu)化物流和供應(yīng)鏈管理，減少材料的浪費和不必要的運輸。通過實時跟蹤材料的需求和使用情況，項目管理者可以精確地訂購所需材料，減少過度采購和存儲帶來的資源浪費。此外，信息化管理還有助于提高廢物回收和再利用的效率。通過跟蹤廢物的產(chǎn)生和分類，可以更有效地組織廢物的回收和處理，減少對環(huán)境的影響。信息技術(shù)對施工現(xiàn)場人員的健康和安全管理也發(fā)揮著重要作用，利用智能穿戴設(shè)備和環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，可以實時監(jiān)控，及時采取措施預(yù)防事故和職業(yè)病的發(fā)生?？傊?，信息技術(shù)在提升土木工程施工的環(huán)保性和效率方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過精確的數(shù)據(jù)分析和實時的監(jiān)控，有助于優(yōu)化資源使用，減少浪費，提高安全性，最終促進了土木工程項目的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語

文中綜合探討了綠色環(huán)保視角下的土木工程施工技術(shù)及其在實踐中的應(yīng)用。通過深入分析土木工程施工的環(huán)?，F(xiàn)狀與挑戰(zhàn)、綠色材料的種類與特性及應(yīng)用案例、節(jié)能減排策略與實踐，以及信息技術(shù)在提升環(huán)保施工效率中的作用，用實踐證明在現(xiàn)代土木工程施工中實現(xiàn)環(huán)保和效率雙重目標的可能性和途徑。研究指出，傳統(tǒng)土木工程施工方式在資源消耗、環(huán)境污染等方面存在明顯的不足，對環(huán)境造成了顯著影響。針對這些問題，綠色建筑材料的應(yīng)用展現(xiàn)出減少環(huán)境影響和提高資源使用效率的巨大潛力。通過采用綠色環(huán)保施工技術(shù)，可以有效降低土木工程對環(huán)境的負面影響，提升施工效率，實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的雙重可持續(xù)發(fā)展。

未來的研究應(yīng)當(dāng)進一步探索更高效和可靠的綠色材料，特別是在資源循環(huán)利用和生態(tài)平衡方面的創(chuàng)新材料。同時，節(jié)能減排策略的長期效果和經(jīng)濟性將是未來工作的重點。隨著科技的發(fā)展，如何更好地整合和應(yīng)用新興的信息技術(shù)，在提高施工環(huán)保性和效率方面仍有很大的發(fā)展空間。在政策和規(guī)范制定方面，應(yīng)為綠色環(huán)保施工技術(shù)的推廣和實施提供更堅實的法律和規(guī)范支持。此外，關(guān)注工程施工過程中的社會和文化因素，探索如何更好地融入社區(qū)和環(huán)境，將是未來研究的另一重要方向?？傊?，通過綜合運用多種綠色技術(shù)和策略，土木工程施工領(lǐng)域有望實現(xiàn)更加綠色、高效和可持續(xù)的未來。

參考文獻

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[作者簡介]梁仲定（1996—），男，廣西南丹人，大學(xué)本科，研究方向：土木工程施工。