王元豐
一、我國土木工程面臨的可持續挑戰
改革開放由於經濟的高速發展、人民生活水準的提高，我國已經成為世界上最大的能源、資源消耗和溫室氣體排放國。與土木工程相關的建築和基礎設施極大地改善了人們的生活品質，促進了我國社會和經濟的發展。但是，它們的建設和運營消耗了大量的能源和資源，並產生了很大的環境污染。
據統計，我國城市既有建築面積達430億平方米，每年新建房屋面積高達16~20億平方米，約占世界新建建築總量的40%。與此同時，建築在建設和使用過程中產生的碳排放是驚人的，約占我國碳排放總量的三分之一左右。另外，土木工程建設和運營消耗的水資源，是除生活用水所有行業中最大的。我國城市固體垃圾一半是建築垃圾，僅2014年廢棄混凝土就達到2億噸。
隨著城市化進程的推進和人民生活水準的提高，未來我國建築能耗將會有較大比例增長。以能源消耗為例，有研究顯示：如果節能措施不力，2030年我國建築耗能可達15.1億噸標煤，排放39.6億噸CO2（2017年我國的全部碳排放為約115億噸），為2006年的2.7倍。因此，我國建築和基礎設施等土木工程相關行業節能減排、保護環境任重而道遠。
二、推進土木工程可持續發展技術路徑
推進土木工程的可持續發展，技術很重要。當前應特別明確推動土木工程可持續的可選擇技術方向，確定我國土木工程在材料、設計、施工、運營和拆除各階段應開展的節能減排關鍵技術。
首先，建築材料是土木工程建設的基礎，合理使用建築材料並充分發揮材料的性能將會對自然環境產生很大的影響。粉煤灰混凝土及再生骨料混凝土的出現及應用為土木工程的可持續發展提供了技術支撐；採用粉煤灰及再生骨料等工業、建築業廢料替代傳統混凝土中的水泥及骨料，能夠實現廢物再利用並減少混凝土生產過程中的資源能源消耗。
其次，設計階段的方案，對土木工程的可持續性具有重要影響。“節能、節地、節水、節材”和保護環境的開展可持續性設計，減少資源消耗、保護環境的“綠色建築”與“綠色基礎設施”設計，在實際工程中已得到越來越多重視。
同時，大力應用資訊技術，對土木工程領域的可持續發展有著重要意義。要大力推廣BIM（Building Information Modeling）技術在設計中的應用。BIM不僅僅是一個單一的建模技術，更是一個土木工程建築全生命週期各階段、各專業的協同工作平臺，為專案提供策劃、運行和維護的全生命週期共用和傳遞，使工程技術人員對各種建築資訊做出正確理解和高效應對，為各利益相關方提供協同工作的基礎，在提高生產效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用。BIM技術將促進建築行業的轉型，很多發達國家非常重視，制定了國家發展目標和政策。我國住房城鄉建設部印發《2016－2020年建築業資訊化發展綱要的通知》，提出“十三五”時期建築業資訊化發展目標為“全面提高建築業資訊化水準，著力增強BIM、大數據、智能化、移動通訊、雲計算、物聯網等資訊技術集成應用能力。”這對我國建築行業發展非常重要，有很多工作需要深入開展。
第三，施工作為建築和基礎設施全生命週期中的一個重要階段，是實現土木工程資源節約和節能減排的關鍵環節。通過多種措施，促進施工向綠色化方向發展，對推動土木工程的可持續性具有重要影響。我國2010年下發的《關於做好建築業10項新技術（2010）推廣應用的通知》總結了在綠色施工中可行的四大技術模組。我國還積極推動裝配式施工技術的研發與應用，同時推廣BIM在工程施工階段的應用，提高施工效率，節約施工過程中的材料、能源和時間，降低管理成本，推動智慧工地和智慧建造，對工程可持續性大有裨益。
第四，在使用階段，土木工程尤其是建築物將消耗大量的能源，產生大量的廢棄物。此外，由於人為活動和自然環境會對工程結構的性能不斷產生影響，使結構的性能不斷下降，最後達到結構生命的終結。因此，這階段的可持續問題主要包括能源消耗、資源利用及結構維修加固以延長結構使用年限等。我國在建築能源管理方面開展了大量的工作，在宏觀的管理和路徑層面，特別需要做好建築能耗統計和建築運行能耗總量控制。
最後，需要研究對土木工程專案可持續性進行定量化評價的問題。土木工程專案的可持續性主要涉及其在整個生命週期內的經濟性能、環境性能和社會影響，因此，可通過分別對專案的生命週期成本、環境影響和社會影響來進行評價，然後再將三者綜合評價其可持續性。進而可以針對土木工程全壽命期各階段的各種因素對其可持續性的影響進行分析，確定土木工程行業同類產品可持續性指標限值，併發現可持續性改善潛力。但這一過程的實現面臨巨大的挑戰。（1）要結合土木工程行業的特點將產品生命週期評價方法應用到土木工程中來；（2）要考慮國家、地區之間工程建設方法、材料生產方法等土木工程可持續相關因素的差異，建立本土化的可持續性評價資料庫；（3）要結合我國國情確定合理的綜合評價體系；（4）可持續性涉及到安全、經濟、環境、社會等多個方面在綜合評價中的地位與權重的確定需要展開進一步的研究。
三、土木工程可持續發展的建議
1.開展土木工程可持續性的量化研究和應用
土木工程可持續發展是土木工程師的社會責任，可持續性是未來結構設計的終極目標。要提升土木工程可持續性，就要對技術進行研發，推廣技術就要有激勵機制。評估機制的建立是實現合理激勵的前提，即要開展土木工程可持續性的量化研究，包括確定量化評估的指標。在進行土木工程可持續性量化研究中，首先要確定好評價的功能單位，即思考要將哪些指標(如壽命、安全性（可靠度）、耐久性（時變的安全性）、碳排放等)包含在內。其次，在進行可持續性量化評價時，應保證在其他條件相同的前提下，進行對比分析：比如，在滿足相同的強度和使用壽命的前提下，對比分析不同結構的碳排放量。最後，建議考慮將可持續性作為土木工程的基本屬性之一，未來提出基於可持續性的土木工程設計思路，並參考正常使用極限狀態和承載能力極限狀態的設計方法，建議採用可持續性極限狀態來進行土木工程結構設計。
2.大力發展BIM技術
BIM勢將為土木工程設計與施工帶來一次技術驅動的革命，我國應該抓住機會促進土木工程可持續性發展。我國BIM 研究和應用工作總體落後，非常需要政府的引導、需要設計與施工單位以及學術界一起努力共同推動。促進BIM在施工中的推廣應用主要包括以下幾個方面：（1）建立統一系統的BIM軟體平臺。不同專業的從業人員可在該平臺上傳遞資訊、共用模型。建築施工BIM平臺應當整合各種工具軟體（預算軟體、進度管理軟體）、專業模型軟體（建築、結構、機電、暖通等專業）和管理資訊系統，實現全面的BIM應用。（2）完善建築施工BIM應用的法律環境，規範和約束BIM應用人員的行為，明確BIM成果的歸屬權。（3）結合我國土木工程施工企業當前的實際情況，結合“一帶一路”戰略實施，建立起具有我國特色的土木工程施工企業資訊管理平臺。（4）教育培訓要跟上行業發展步伐。今年“兩會”上，有全國政協委員提出高校土木專業增“BIM技術”課程，道出了我國BIM人才缺乏的現狀，也指出了承擔主要人才培養的高校工作存在的“缺位”。這一問題亟待解決。
3.完善建築能耗統計和建立能耗總量控制
建築能耗統計是保證節能工作順利開展的基礎。我國目前的能源統計方式不能直接給出建築能耗情況。雖然住建部印發了《民用建築能耗統計報表制度》(包括城鎮民用建築能耗和節能資訊統計，以及農村居住建築能耗資訊統計2大部分)，但是由於工作剛剛起步，還存在統計覆蓋範圍不全面、統計指標不完善、結果發佈方式尚未明確等一系列問題。
建築運行的實際能耗與建築運行方式密切相關，同樣的建築實際運行能耗可能相差很大。對建築運行能耗實行總量控制，可以清晰建築節能目標，定量瞭解和分析建築運行能耗對社會總能耗的影響，用實際能耗量來引導和評價建築節能工作，從而使建築節能工作從“過程控制”向“目標效果導向”轉變。
4.建立健全土木工程可持續發展相關的政策法規
一是要將生命週期成本、生命週期環境影響和生命週期社會評價等體現在標準規範中；二是完善目前的評價標識系統，如綠色建築評價標識，將其擴展到土木工程的各個方面，如綠色基礎設施評價標識。三是建議實施土木工程顧問制度。
5.推動土木工程可持續性教育
首先要在土木工程概論這門課程中加入可持續性的理念，讓剛接觸土木工程的學生就接受可持續性教育，認識到可持續土木工程的重要性；其次，加強土木工程繼續教育，讓土木工程師的社會責任感和工程倫理教育與時俱進；此外，倡議成立例如我國土木工程可持續發展學會（協會）的專業學術機構，定期組織活動，借此加大土木工程可持續性教育的力度；最後，要在普通大眾中開展土木工程可持續性的科普活動，如夏令營，大學生創新比賽，國際論壇等。