淺談現代土木工程現狀及未來發展趨勢

徐小遲

淺談現代土木工程現狀及未來發展趨勢

徐小遲

現代土木工程不斷地為人類社會創造嶄新的物質環境，成為人類社會現代文明的重要組成部分。土木工程作為我國的重點產業，直接關系到我國發展建設速度。自改革開放以來，我國高層建筑的發展進入一個嶄新的階段，已成為地球村中一顆璀璨的新星。

一、土木工程的現狀

土木工程和人類的關系非常密切，關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。土木工程從遠古時期就已經存在，由原始的伐木采石，建造出模仿天然掩蔽物的人類居住場所，到新時期的超高層建筑、水利工程、超高長跨度橋梁，土木工程的發展與變化，代表了人類發展的歷程。

自改革開放以來，隨著各項土木工程技術的發展，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，提高土木工程建設水平，完善土木工程發展體系，實現社會、環境、經濟共同發展的根本性目標，是土木工程發展的重點。

土木工程是提高人類居住環境與交通的核心產業。隨著科學技術的進步和工程實踐的發展，土木工程已發展成為內涵廣泛、門類眾多、結構復雜的綜合體系。特別是改革開放以來，我國高層建筑的發展進入了一個嶄新的階段，高層建筑不僅在數量上越來越多，而且在高度上也越來越高，舉不勝舉。據相關調查顯示，我國目前高層建筑的數量已經超過20000多幢，而超過 100m 的高層也已經超過 1000多幢。這體現了我國土木工程行業在社會中的重要地位，其對人類社會的影響也是巨大的。

近年來，隨著和諧社會概念的提出，交通運輸越來越重視與社會各方面事業的和諧共生，因此，我國高速公路和高鐵、大跨橋梁、大直徑運輸管道、長隧道建設也取得了驚人的成就。伴隨著橋梁類型的不斷翻新，我國橋梁主跨跨度一再突破，而斜拉橋的復興更是橋梁工程的另一個輝煌。

更令人驚喜的是，土木工程突飛猛進的發展，全國各地特別是北上廣深出現了更多現代化規模宏大的新興戰略產業園區、摩天大樓，同時，地下空間技術也得到了飛速的發展和提高。核電站、大運河、大堤壩、大飛機場、大海港以及大型海洋工程……現代土木工程不斷地為人類社會創造嶄新的物質環境，成為人類社會現代文明的重要組成部分。

二、土木工程的發展趨勢

隨著人類社會的不斷進步，人們對資源索取的程度越來越高，而地球上的資源是有限的。可以預見，人類的生產、生活方式將會發生重大變化：資源短缺，生態環境受到嚴重破壞，人類生存受到威脅。因此，如何利用有限的資源滋養更多的人口、獲得更大的生存空間是尤為重要的。因此，土木工程未來的發展趨勢應以集約型、低消耗型轉變。

1.城市建設將向高、深方面延伸。社會經濟水平不斷提高，大型城市與超大型城市數量飛速增長，人們對生活空間提出了更多要求，寸土寸金已經成為城市居民的共識。根據相關資料顯示，目前世界上人工最高的建筑是波蘭的長波臺鋼塔，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。這將是未來土木工程建筑領域發展的趨勢，高空的距離是無限的，因此，只要技術允許，建筑物不斷向高空發展是切實可行的一種策略。這種高層建筑集工作、休閑、娛樂、商業、購物等一系列功能，大大節約了土地資源，為城市的發展節省了土地。當前，上海擬建一棟高達1250m的仿生大廈，居民可以達到十萬人左右，這將是我國土木工程建筑史的一座里程碑，在世界人工建筑領域中堪稱奇跡。

2.軌道交通將陸續向地下拓展。隨著城市的發展，地面建設了大量的商場、超市、綜合商務樓宇等大體量建筑，這些建筑基本隔絕了自然采光、自然通風、自然取景等地面建筑的固有優勢。與此同時，地下空間的開發體量龐大、相互溝通聯片，而且把環境生態化的材料、產品、技術和工藝集成應用到地下，甚至通過下沉式地下廣場的建造，陽光、綠色植物等隨處可見，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，同時不僅要筑路，且有多座大橋或地下過海隧道等巨型工程需要采取大跨度橋梁與隧道工程建設；在軌道交通建設方面，我國正邁入地鐵新時代，地下空間開發正拉開序幕。值得注意的是，我國開發地下空間的物質條件已經成熟，從拉動地下開發利用的動力來看，主要是成本因素，地下開發的土建成本一般是地面建筑的兩至三倍。當在城市中仍可低價獲取土地，就不會輕易開發地下空間。而在地下空間建設總成本相對較低時，向地下發展就成為必然。

3.港口航道工程項目將向海洋、荒漠地開拓。地球可以稱作為一個“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，是人類不斷向外擴展過程中的一個創舉。海洋比陸地情況更為復雜，但其巨大的潛力對人類具有較大誘惑力。隨著科學技術的發展和時代的進步，在土木工程方面人類已經在海洋中取得了一些可喜的成績。中國港口成為世界集裝箱運輸港口中發展最快、建設規模最大的港口群，港口碼頭專業化、大型化，航道深水化的發展更加迅猛。

4.信息和智能化技術將向土木工程全面滲透。一是信息化施工，即在施工過程中所涉及的各部分各階段廣泛應用計算機信息技術，對工期、人力、材料、機械、 資金、進度等信息進行收集、存儲、處理和交流，并加以科學地綜合利用，為施工管理及時、準確地提供決策依據。二是智能化建筑，即一方面在房屋中裝置先進的計算機系統監測與控制，并可通過自動化或人工干預來保證設備運行的安全、可靠、高效；另一方面是安裝針對居住者的自動服務系統，對于辦公室來說，智能化要求配備辦公自動化設備，快速通信設備，樓宇自動管理和控制設備。三是智能化交通（先進的交通管理系統，交通信息服務系統，車輛控制系統，車輛調 度系統，公共交通系統等）。它具有信息收集，快速處理，優化決策，大型可視化系統等功能。

從以上幾種發展形式來看，未來土木工程將向高科技化、智能化方向發展，逐漸應用于高層建筑施工、水利工程建設、能源運輸等工程之中，通過大跨度橋梁與超長隧洞，改變自然環境帶來的阻礙，實現更加快速的經濟發展。

三、結語

當前，我國土木工程部分領域已經在世界中名列前茅，但是土木工程的設計、施工和理論研究方面的總體水平與發達國家相比還有一定的差距。展望未來，不僅要加強新型結構型式、新型建筑材料、新的技術手段的理論探索，更需要借鑒和學習發達國家土木工程技術，還需要加強土木工程理論與技術的融合，以實現土木工程的更大突破。

（作者單位：湖北工業大學）