自“可持續(xù)發(fā)展”概念提出后，可持續(xù)發(fā)展思想得到不斷地深化和拓展。現(xiàn)代可持續(xù)發(fā)展的理論源于人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的逐漸認(rèn)識(shí)和熱切關(guān)注，其產(chǎn)生背景是因?yàn)槿祟愘囈陨婧桶l(fā)展的環(huán)境和資源遭到越來(lái)越嚴(yán)重的破壞，人類已不同程度地嘗到了破壞環(huán)境的苦果。
現(xiàn)代土木工程不斷地為人類社會(huì)創(chuàng)造嶄新的物質(zhì)環(huán)境，成為人類社會(huì)現(xiàn)代文明的重要組成部分。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)中，土木工程業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)之一。在土木工程的各項(xiàng)專業(yè)活動(dòng)中，如建筑物、公路、鐵路、橋梁、水利工程、機(jī)場(chǎng)等工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)和使用，可持續(xù)發(fā)展思想的納入將對(duì)促進(jìn)人與自然地和諧，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與人口、資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。
1 現(xiàn)代土木工程的特點(diǎn)
適應(yīng)各類工程建設(shè)高速發(fā)展的要求，人們需要建造大規(guī)模、大跨度、高聳、輕型、大型、精密設(shè)備現(xiàn)代化的建筑物，既要求高質(zhì)量和快速施工，又要求高經(jīng)濟(jì)效益。這就向土木工程提出新的課題，并推動(dòng)土木工程這門學(xué)科前進(jìn)。它的發(fā)展趨向具體地表現(xiàn)在下述幾個(gè)方面。
1.1建筑材料方面
高強(qiáng)輕質(zhì)的新材料不斷出現(xiàn)，比鋼輕的鋁合金、鎂合金和玻璃纖維增強(qiáng)塑料(玻璃鋼)已開始應(yīng)用。但是這些材料有些彈性模量偏低，有的價(jià)格過(guò)高，應(yīng)用范圍受到限制，因而尚待作新的探索。另外，對(duì)提高鋼材和混凝土的強(qiáng)度和耐久性，雖已取得顯著成果，仍需繼續(xù)進(jìn)展。
1.2工程地質(zhì)和地基方面
建設(shè)地區(qū)的工程地質(zhì)和地基的構(gòu)造及其在天然狀態(tài)下的應(yīng)力情況和力學(xué)性能，不僅直接決定基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工，還常常關(guān)系到工程設(shè)施的選址、結(jié)構(gòu)體系和建筑材料的選擇，對(duì)于地下工程影響就更大了。工程地質(zhì)和地基的勘察技術(shù)，目前主要仍然是現(xiàn)場(chǎng)鉆探取樣，室內(nèi)分析試驗(yàn)，這是有一定局限性的。為適應(yīng)現(xiàn)代化大型建筑的需要，急待利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來(lái)創(chuàng)造新的勘察方法。
1.3工程規(guī)劃方面
以往的總體規(guī)劃常是憑借工程經(jīng)驗(yàn)提出若干方案，從中選優(yōu)。由于土木工程設(shè)施的規(guī)模日益擴(kuò)大，現(xiàn)在已有必要也有可能運(yùn)用系統(tǒng)工程的理論和方法以提高規(guī)劃水平。特大的土木工程，例如高大水壩，會(huì)引起自然環(huán)境的改變，影響生態(tài)平衡和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，這類工程的社會(huì)效果是有利也有弊。在規(guī)劃中，對(duì)于趨利避害要作全面的考慮。
1.4工程設(shè)計(jì)方面
人們努力使設(shè)計(jì)盡可能符合實(shí)際情況，達(dá)到適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀的目的。為此，已開始采用概率統(tǒng)計(jì)來(lái)分析確定荷載值和材料強(qiáng)度值，研究自然界的風(fēng)力、地震波、海浪等作用在時(shí)間、空間上的分布與統(tǒng)計(jì)規(guī)律，積極發(fā)展反映材料非彈性、結(jié)構(gòu)變形、結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)以及結(jié)構(gòu)與巖土共同作用的分析。進(jìn)一步研究和完善結(jié)構(gòu)可靠度極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論；同時(shí)發(fā)展運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)的高效能的計(jì)算和設(shè)計(jì)方法等。
1.5工程施工方面
隨著土木工程規(guī)模的擴(kuò)大和由此產(chǎn)生的施工工具、設(shè)備、機(jī)械向多品種、自動(dòng)化、大型化發(fā)展，施工日益走向機(jī)械化和自動(dòng)化。同時(shí)組織管理開始應(yīng)用系統(tǒng)工程的理論和方法，日益走向科學(xué)化。有些工程設(shè)施的建設(shè)日益趨向結(jié)構(gòu)和構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化和生產(chǎn)工業(yè)化。這樣，不僅可以降低造價(jià)、縮短工期、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且可以解決特殊條件下的施工作業(yè)問(wèn)題，以建造過(guò)去難以施工的工程。
2  土木工程與可持續(xù)發(fā)展
2.1土木工程材料可持續(xù)發(fā)展
強(qiáng)度抗震用鋼材是一種比較典型的生態(tài)建材，地震作用對(duì)土木工程構(gòu)筑物的破壞極大。為了滿足建筑高層化、結(jié)構(gòu)大跨度化以及結(jié)構(gòu)抗震等要求，建筑結(jié)構(gòu)用鋼材正向高強(qiáng)度化、極厚化、低屈服點(diǎn)和專用化方向發(fā)展。抗震設(shè)計(jì)中要求考慮鋼材的彈塑性，在地震時(shí)能夠吸收地震能量，所以開發(fā)了SN系列建筑專用鋼材，該鋼材與55、SM不同之處是對(duì)屈服比和收縮率等提出了要求。建筑業(yè)要求鋼材高強(qiáng)板厚，如采用過(guò)去添加元素的方法碳當(dāng)量也隨之增高，必然降低焊接性，后來(lái)在生產(chǎn)造船鋼材技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了稱作TMCP(熱加工控制)鋼的建筑結(jié)構(gòu)用鋼。
這種鋼材在碳當(dāng)量相同的情況下，可生產(chǎn)強(qiáng)度更高的鋼材，對(duì)極厚板仍有良好的焊接性和強(qiáng)度穩(wěn)定性，并可滿足焊接箱形斷面柱的大熱輸入焊接的要求。現(xiàn)在大于40mm的鋼板，幾乎全部使用這種鋼材。高性能混凝土是另外一種目前比較重要的生態(tài)建材，這是20世紀(jì)90年代才提出來(lái)的一種全新概念的混凝土。傳統(tǒng)混凝土設(shè)計(jì)思路以強(qiáng)度為主導(dǎo)。隨著混凝土強(qiáng)度的提高，其它各項(xiàng)性能，如抗?jié)B、抗凍融、耐久性得到相應(yīng)改善。但建筑技術(shù)發(fā)展到今天，對(duì)混凝土提出了更高的要求，特別是一些施工難度大、使用環(huán)境惡劣、維修工作困難，而混凝土質(zhì)量要求又高的工程，僅僅靠提高強(qiáng)度是不夠的，必須同等改善混凝土工作性能、體積穩(wěn)定性、抗凍融耐久性、在惡劣環(huán)境中的使用壽命長(zhǎng)等性能。為滿足這些要求，混凝土必須向高性能化方向發(fā)展。
2.2土木工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的可持續(xù)發(fā)展
    2.2.1設(shè)計(jì)方案的選擇要充分考慮可持續(xù)發(fā)展因素
設(shè)計(jì)方案的合理性和先進(jìn)性是設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)。專業(yè)設(shè)計(jì)方案的選擇，在確保設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備和結(jié)構(gòu)選型、功能和使用價(jià)值以及滿足使用、經(jīng)濟(jì)、美觀、安全、可靠等要求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)充分考慮工程所在地的生態(tài)、地理、人文環(huán)境特征，在設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)引入環(huán)境概念。選擇有利于可持續(xù)發(fā)展的場(chǎng)址、場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)和利用可再生能源等。力求做到工程與周圍生態(tài)、人文環(huán)境的有機(jī)結(jié)合，增加人居環(huán)境的舒適和健康，最大限度地提高能源和材料的使用效率，做到開發(fā)利用與保護(hù)環(huán)境并重，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展。
    2.2.2重視設(shè)計(jì)中各專業(yè)間的技術(shù)銜接對(duì)可持續(xù)發(fā)展的影響
一項(xiàng)大的土木工程，一般要經(jīng)過(guò)初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段。在這三個(gè)設(shè)計(jì)階段中會(huì)存在建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等各專業(yè)間的相互銜接。設(shè)計(jì)過(guò)程中若各專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)材料、規(guī)范、新技術(shù)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等的熟悉度和尺度把握不統(tǒng)一，在利用資源和環(huán)境保護(hù)方面的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)存在差異，將會(huì)對(duì)整體工程項(xiàng)目的質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生影響，工程項(xiàng)目投入使用后的可持續(xù)發(fā)展將不能得到充分體現(xiàn)。
為了使設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)部門及設(shè)計(jì)各專業(yè)間能做到協(xié)調(diào)和統(tǒng)一，內(nèi)部各專業(yè)間應(yīng)加強(qiáng)溝通、交流與學(xué)習(xí)，對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目所涉及的各個(gè)方面進(jìn)行全面的調(diào)查研究，對(duì)可持續(xù)發(fā)展的工程實(shí)際運(yùn)用進(jìn)行探討和實(shí)施。同時(shí)，協(xié)調(diào)好各種功能的要求，在一定的投資數(shù)額范圍內(nèi)將設(shè)計(jì)做得更好，使新研究成果得到充分利用。
2.3土木工程施工階段的可持續(xù)發(fā)展
土木工程施工階段的可持續(xù)發(fā)展的核心是業(yè)主設(shè)計(jì)單位和承包商應(yīng)當(dāng)識(shí)別場(chǎng)地內(nèi)現(xiàn)有的自然、文化和構(gòu)筑物特征，并通過(guò)合理的設(shè)計(jì)、施工和管理工作將這些特征保存下來(lái)。可持續(xù)的場(chǎng)地設(shè)計(jì)對(duì)于減少這種干擾具有重要的作用。應(yīng)明確以下幾點(diǎn)：場(chǎng)地內(nèi)哪些區(qū)域?qū)⒈槐Ｗo(hù)、哪些植物將被保護(hù)，并明確保護(hù)的方法；怎樣在滿足施工、設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)方面要求的前提下，盡量減少清理和擾動(dòng)的區(qū)域面積，盡量減少臨時(shí)設(shè)施和施工用管線。具體來(lái)看，則需要從以下幾個(gè)方面去保證土木工程施工階段的可持續(xù)發(fā)展。
首先，盡量利用可回收資源，可回收資源的利用是節(jié)約資源的主要手段。其次，要減少材料的損耗。通過(guò)更仔細(xì)的采購(gòu)，合理的現(xiàn)場(chǎng)保管，減少材料的搬運(yùn)次數(shù)，減少包裝，完善操作工藝，增加攤銷材料的周轉(zhuǎn)次數(shù)等降低材料在使用中的消耗，提高材料的使用效率。第三，要節(jié)約電能。通過(guò)檢測(cè)利用率，安裝節(jié)能燈具和設(shè)備、利用聲光傳感器控制照明燈具，采用節(jié)能型施工機(jī)械，合理安排施工時(shí)間等降低用電量，節(jié)約電能。第四，要節(jié)約水資源。通過(guò)檢測(cè)水資源的使用，安裝小流量的設(shè)備和器具，在可能的場(chǎng)所重新利用廢水或者循環(huán)利用生產(chǎn)水等措施，來(lái)減少施工期間的用水量，降低用水費(fèi)用。
3 結(jié)語(yǔ)
在土木工程的各項(xiàng)專業(yè)活動(dòng)中，都應(yīng)考慮可持續(xù)發(fā)展。這些專業(yè)活動(dòng)包括：建筑物、公路、鐵路、橋梁、機(jī)場(chǎng)等工程的建設(shè)，海洋、水、能源的利用以及廢棄物的處理等等。可持續(xù)發(fā)展最有效的手段是減少能源的消耗。在設(shè)計(jì)和使用建筑物過(guò)程中，應(yīng)盡量尋求節(jié)約能源的方案，多利用風(fēng)能、太陽(yáng)能和再生能源。
土木工程當(dāng)今的發(fā)展是人類智慧的成果，土木工程是為了人類存在而存在。堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路，努力創(chuàng)新。土木工程定會(huì)走向新的高峰。