論基于環境維護的土木工程技術

【摘 要】土木工程在國家基礎設施中發揮巨大作用，隨著國家工業化進程加快，人們不得不在周邊環境中開發建設巨大的工程項目，如規模巨大的水利工程、跨海工程、地下空間開發等。然而，巨大的土木工程建設往往首先帶來對原有環境的改造甚至破壞。土木工程建設與環境相互作用問題逐漸引起人們的重視。而提出基于全過程環境維護思想的土木工程技術，將是實現土木可持續關鍵。

【關鍵詞】環境維護；土木工程；全過程；可持續

在近一個世紀以來，人類在大規模改造自然，建設符合自己需要的基礎設施過程中，逐漸開始面臨自身活動對人類自我產生的挑戰，這可能是前人未能料到的。由于生產力的發展，大規模的土木工程建設，比如公路，鐵道建設，大壩建設，地下空間開發等等，雖然大大提高了人類的生活質量和生活水平，但卻也是對自然環境的改造。土木工程建設對環境破壞的例子不勝枚舉，包括：

1）地下工程建設中過量抽取地下水引起的區域性地面沉降，以及由此引起的海平面上升而造成的風暴潮加劇、海岸侵蝕加速與鹽水入侵對沿海城市的影響；

2）不恰當的工業作用或工程作用在成巖土環境的失衡，如道路建設、采空區、大面積滑坡導致的災難性后果；

3）若干老城市也相繼出現了一些新的工程環境問題，如西安市區的地裂縫和武漢等地的地面塌陷；

4）交通建設中引起的環境問題 .其對生態環境的影響 ，主要包括占用土地、改變生態、對珍稀動植物的影響等。此外，線路工程建設（包括道路與鐵道建設）對社會環境也會照成影響，比如高速公路的建設有可能分隔原有的居民村莊和土地，造成居民出行不便；公路，鐵路的建設有時會造成居民拆遷、人文景觀環境的改造和破壞等。

在最近的十年里，大規模的土木工程建設，也引發了一系列的超過以往的嚴重環境問題。

水利港口工程的建設不僅會改造原有河床結構，打破原有河床環境，也會對地面環境照成巨大影響。三峽大壩的建設在緩解我國電力緊張，促進國家工業化水平提升上將發揮巨大作用。但是大壩的建設使得土地短缺矛盾突出，不合理的開發造成當地植被破壞，氣候變化，使得生態退化，水土流失加劇。同時還影響了壩區上當地的地質基礎的穩定。有地質學家稱，三峽大壩攔截水量的龐大重力已開始在好幾個地點侵蝕長江陡峭邊岸。再加上水位波動頻繁，因而引發了一系列的滑坡災害，也使得大壩附近的地區的地質結構被破壞。此外，峽水庫蓄水之后，三峽地區儀器可測到的地震次數明顯增加。雖然到現在為止還沒有發生破壞性的地震，但是地震專家認為有可能發生六級或六點五級地震。

地鐵成為我國許多大城市解決城市交通問題，提高城市品味的一項重要工程，全國目前建設有地鐵的城市已有30多個，大規模的地鐵建設也帶來一系列環境問題。比如線路規劃全線拆遷房屋，施工中城市綠地被暫時破壞，施工打亂了城市正常交通秩序，但這些影響只是臨時性的。而地鐵建設對地下環境的影響，則是永久的，并且往往是難以恢復的。

地鐵施工往往照成城市地面塌陷，引發建筑物的破壞。其引起地表的沉降是多方面的，各種因素之間相互影響的結果。國內比較典型案例包括：廣州地鐵6號線施工中照成沿線地表大面積沉陷，影響城市道路通行；深圳地鐵5號線施工中也因基坑降水引發大面積地面沉降，照成地表建筑物出現大開裂，嚴重影響了城市環境。而施工工程中采取切實有效的措施應對沉降的發生，往往又造價偏高，效果不明顯。

地鐵建成運行時，車輛的行駛中的震動往往會引起周圍土體的變形，最后將這種變形影響傳遞到地表面。為了減輕這種影響，國內地鐵建設中往往采用減震鐵軌（鋼彈簧浮置板減震道床）等措施，典型的工程案例包括西安地鐵2號線中鐘樓的保護。鐘樓位于西安市城中心，是國家一級重點保護文物，西安地鐵二號線在下穿鐘樓時為了盡量減輕對鐘樓的影響，采取將隧道線路外撤18米的方案，避開從鐘樓正下方穿行，同時在鐘樓基礎5米外采用水泥灌注一圈深20米的水泥樁的方法，每個水泥樁直徑1米，水泥樁頂部設置寬1米高0.8米的冠梁，將水泥樁連接成一個整體，整個將鐘樓“箍”起來。較好解決了地鐵建設與城市土工環境保護問題。

除了城市地下鐵道，我國高速鐵路建設的步伐也在迅速加快。鐵路干線大都貫穿很多城市，干線的布局要穿過很多耕地，旅游景區，保護區，而沿線的土地保護問題尤其突出。而施工過程中的橋梁建設，路基堆填，隧道建設等，都會對環境照成巨大影響。比如：隧道施工向環境中排出大量挖掘的巖石，會在一定程度改變原有環境的外貌，同時也會改變地下水文環境。路基填筑往往制造很多人工邊坡，引發邊坡的穩定問題，除此以外，高鐵運行后也會對沿線環境排放廢棄物，產生一定噪聲污染。

高鐵建設過程中，施工需要大量征地，對土地產生二次改造的不良后果，進過二次改造的土地哪怕在復耕之后，也難以達到改造前的狀態。而京滬高鐵在建設中就對耕地保護做了詳細而細致的研究，對施工中的征地保護和復原都進行了周密計劃，這對減少高鐵施工對土地和對環境的破壞具有相當積極的意義。

土木工程建設與環境的相互作用問題，已經引起我國很多學者的高度重視。我國土木工程環境這一學科，就是是以土木工程學與環境科學，特別是環境生態學的基本理論為基礎，研究人類工程活動對地球土木工程的環境作用和影響的學科。許多著作都科普性地介紹了土木工程中常見的環境問題，以及解決環境污染的預防措施及治理技術，幫助土木工程師更加全面地了解當代工程師的職責，從而建立適應時代發展需要的環境友好型土木工程知識結構。

基于環境保護的土木工程建設，做好以下幾點非常重要：

1. 嚴格做好規劃設計中的環境問題的處理。在工程設計中基于環境保護對工程進行優化。比如對于高速鐵路線路選擇要盡量繞過自然保護區以及大面積耕地區；選擇高橋大跨的橋梁設計方案，減少對土地的占用。地鐵線路規劃中也要全面考慮建設期間的環境問題，并應編制詳細的環境影響評估報告和環境問題的具體措施。

2. 施工期和運行初期加強對周圍環境的監測。設立環境監測站，并將相應的配備配置齊全，并且區域內對水源，地質條件等進行觀測，分析對比，對建設期環境的變化進行密切觀察；進行環境工程監理，保護區內的工程必須經過相應管理部門的審查，并且接受相關部門的檢查、監督。加強環境工程監理工作，加強各項保障措施的落實，從而減輕施工對環境造成的影響；強化環境管理，嚴格的遵照施工制度進行管理，嚴禁隨意擴大工作面，對作業人數和作業時間也應該嚴格規定。

3.做好后期建設環境恢與保護措施。比如對于成型的路基邊坡進行及時播植草皮或種植花草；對路線周邊的環境進行全面修復治理，力求盡量達到建設前狀態。同時在恢復初期加強對環境的保護，避免二次破壞。

只有在土木工程建設的全過程中恪守環境維護的原則，從工程立項，設計，施工到最后建成運營的全過程中，一切基于對環境保護的高度責任，才能真正實現土木工程技術的可持續和諧發展。

參考文獻：

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[3]《地鐵施工沉降監測分析與控制》駱建軍，張頂立，王夢恕等 隧道建設 26卷1期