我國巖土工程在可持續發展中的新使命及其實現問題
作者： 北京市勘察設計研究院有限公司 沈小克,韓煊,周宏磊,孫保衛本文基于對國際同行的發展軌跡和國內外相關研究與實踐的綜合分析,對在我國社會可持續發展中建立、健全一個"可持續巖土工程"系統和重要使命提出分析和初步建議。
1 我國傳統“工程勘察行業”的發展軌跡
“巖土工程”( geotechnical engineering) 是上世紀70 年代以來首先在西方國家發展起來的土木工程的一個重要分支。我國原國家建委建工總局于1980 年以建工設字363 號文轉發《關于改革現行工程地質勘察體制為巖土工程體制的建議》，開始推行巖土工程體制。30 余年來，傳統的工程勘察行業在取得明顯的業務發展和技術進步的同時，創造了輝煌的工程業績。截至目前，全國各類工程勘察單位約4000 家，其中具有資質的獨立工程勘察單位約1700 家，從業人員14 萬人，合同收入近400 億元，具有注冊土木工程師( 巖土) 近9000 人，并于2009 年起開始正式實施執業。值得注意的行業服務能力發展及存在的問題如下。
1. 1 以巖土工程為導向的“工程勘察行業”為社會提供了更加廣泛的服務
在國際通行的概念上，狹義的“工程勘察”是巖土工程的一項基礎性工作，巖土工程則是土木工程的一個重要分支。在實施巖土工程體制之前，工程勘察工作基本上局限于“鉆探—試驗—提供資料”，即所謂的“只看病，不開方”［1］。上世紀80年代，在對歐美發達國家工作體系進行調研的基礎上，由原建設部主導， 按照“一業為主、兩頭延伸”的發展路線，在基于蘇聯體制建立的“工程勘察行業”內推行“巖土工程體制”，使我國的工程勘察行業獲得了顯著的發展，實現了與國際同行的基本對接。如今，我國的工程勘察工作者為社會提供了更加廣泛、深入的專業技術服務，從單一的工程地質、水文地質資料的提供者轉變成為智力服務的提供者、建造方案的實施者和建設項目專業的質量管理者等，服務延伸到建設工程的多個環節，包括工程設計與地基施工方案的決策、專項問題的技術顧問、地下工程的質量檢驗監測和基礎工程建造等，在公共安全和投資效益等方面為社會創造了十分可觀的新價值。
1. 2 科技進步使我國工程勘察在解決復雜巖土工程問題方面達到了國際高水平
改革開放30 年來，通過行業骨干單位的持續科技研發和技術引進、消化和集成，我國工程勘察行業在勘測試驗裝備方面獲得了積極的發展，面向復雜巖土工程問題的數值分析方法和基于GIS 平臺、數據庫技術的信息化建設也取得了長足的進步，在上世紀90 年代中期就明確提出了CAGE ( 計算機輔助巖土工程， Computer-Aided GeotechnicalEngineering) 的理念［2］。
以我國建設工程的快速增長為平臺，以行業科技進步為支撐，我國工程勘察工作者扎扎實實地深入解決了大量復雜巖土工程難題，確保了舉世矚目的一批重大建設項目的成功［3］，其中很多均達到了國際領先或國際先進的技術水平，為中國的巖土工程界樹立了良好的國際品牌形象，贏得了國際同行的高度尊重。
事實證明，在我國推行巖土工程體制的過程中仍存在著一些問題和認識上的誤區，例如: 一是在審批單位市場資質相關人員資格條件時，明文規定將巖土工程專業排除在地質勘查資質的相關專業之外，這種為局部利益制造的人為障礙與20 年前臺灣地區注冊土木工程師與注冊地質工程師的工程勘察權之爭十分相似，在國際業界是不可思議的，負面影響很大; 二是將“做巖土工程”狹義地表達甚至宣傳為地基處理、基坑支護等建造活動，明顯偏離了以專業智力服務為中心的巖土工程理念。
2 巖土工程領域近十余年在節能減排方面的探索與問題
在過去的十幾年中，我國有關專業科技人員在巖土工程領域做出了積極和有益的新探索，取得了一定的成績，也存在一些問題，主要表現為以下三個方面。
2. 1 清潔可再生能源開發利用
因建設部關于發展“節能省地型住宅和公用建筑”及相關政府部門的政策導向，地源熱泵產業發展迅速，業內預計2011 年地源熱泵市場規模將同比2010 年增長將近1 倍， 銷售達到60 億元人民幣，2011 年至2015 年國內中央空調行業整體銷售額將保持每年20% ～ 30% 的增長率，其中地源熱泵產品的總銷售額年增長率將有望保持在40% ～ 50%的水平，步入持續增長的“黃金五年”。隨著產業的發展，部分本土化的技術標準開始陸續出臺，如關于地源熱泵供熱空調和系統工程設計驗收標準( 國家標準、四川省與天津市等地方標準) ，相關的專項工程勘察技術標準正在編制中。
工程場地的水文地質特性和巖土的熱物性等具有很強的地域性，已有單位對這些條件及其變化等開展了扎實的基礎研究，其成果在確保系統技術、經濟質量方面發揮了或即將發揮十分關鍵的作用［4］，地源熱泵系統涉及資源勘查評價、地下換熱、建筑物內供熱制冷系統、自動控制、熱泵系統集成等諸方面的配套技術，是多學科緊密聯系、協調配合的應用技術，因此，勘察、設計、系統施工和運行管理都成為影響地源熱泵技術應用質量和水平的重要環節。
在這一領域的發展中，目前還存在一些問題，應該加以足夠的重視:
( 1) 產業發展在以設備供應商為主導或先導推動后，對系統質量至關重要的水文地質、巖土工程專業作用仍未得到有效的重視;
( 2) 有些工程的專項勘察和測試分析不到位或不充分，對土水參數的把握存在偏差，造成系統設計出現問題，直接影響系統效率和使用壽命;( 3) 地源熱泵技術的適用性與地區氣候環境、巖土條件、地下水資源規劃管理和具體用地條件等密切相關，對這些條件的考慮并不都是全面地依靠多專業專家團隊決策的;
( 4) 部分建筑開發商為降低成本進行壓價，重施工( 占造價比重大) 、輕勘測設計，系統安裝承包商“被迫”采用減少地埋管數量等方式，降低工程造價，勢必對系統的質量和耐久性構成直接的危害，人為折減系統的使用壽命;
( 5) 不適用技術仍在使用，如單孔抽灌技術，不能保證系統的高效可持續性。低水平、低質量的施工技術不能保證抽水—回灌井的質量，不能保證100% 回灌。
此外，作為一個需要多專業協作配合的新興專業工作，目前在行政許可上簡單地通過現行的暖通設計資質進行管理，并不能有效保證質量控制，對實施也造成了不便。
2. 2 環境巖土工程
在西方發達國家，環境巖土工程起源于巖土工程，是巖土工程專業充分發揮核心專長、補充相關專業人員知識結構基礎上蓬勃發展起來的一個重要學科分支。美國土木工程師學會從1983 年1 月起將相關的專業刊物《土力學及基礎工程學報》更名為《巖土工程學報》， 于1997 年1 月再次更名為《巖土工程及環境巖土工程學報》，明確了服務更加寬廣的巖土工程方向，肯定了環境巖土工程的專業分支地位。第一屆國際環境巖土工程學術會議于1986 年在美國賓夕法尼亞召開。自第4 屆開始，該學術會議的名稱變更為“國際環境巖土工程與全球可持續發展學術會議”，進一步明確并強調了環境巖土工程這一巖土工程的學科分支與全球可持續發展之間的緊密關系。
由于社會發展對解決與巖土環境相關問題的新需求增長很快、涉及問題十分龐雜， “環境巖土工程”在國際上尚無完全統一的定義，甚至存在著研究和工作范疇基本相同、在區域和國際會議上同時使用幾個不同的術語，如geoenvironmental engineering、environmental geotechnics 和environmental geotechnology等。我國著名巖土工程專家、浙江大學教授龔曉南院士在其《21 世紀巖土工程發展展望》一文中指出，“環境巖土工程是巖土工程與環境科學密切結合的一門新學科。它主要應用巖土工程的觀點、技術和方法為治理和保護環境服務”［5］，是對其特性、服務目的和基本方法的一個簡明界定。在這一基本理念的基礎上，在我國工程勘察行業和巖土工程領域陸續開展了一些研究和技術服務工作，代表性的有垃圾填埋場的選址勘察評價、場區環境土水污染情況監測，垃圾堆填體壓縮變形特性研究，采用巖土工程治理方法處理污染滲漏，以及采用巖土工程的地下水控制方法解決垃圾堆填體高水位失穩問題［6］等。這個領域目前面對的情況是: 一是工作對象和問題復雜( 如固體廢棄物等各種垃圾與天然形成的巖土體差別很大) ; 二是技術法規和標準存在很大的空白，但已開展一些基礎性的工作，如國標《垃圾處理場工程地質勘察規程》編制已進入最后階段，北京開展了“北京市非正規垃圾填埋場勘察和風險評價項目”［7］對非正規垃圾填埋場的垃圾污染物對地下水污染及其運移規律進行了研究，并首次提出了涉及該類設施治理成本的量化風險評價標準; 三是目前國家政策推動力度不夠大。此外，為發掘新的城市建設用地，部分工程勘察單位近年開展“棕色場區”( Brownfield，即城市關停、廢棄的工廠或商業設施污染場地) 再利用的土壤和地下水修復技術研究，并參與到相關的修復工程中［8］。
