巖土工程是一門既古老又新近的專業技術,本文對巖土工程的涵義,巖土工程師的執業范圍等進行探討。
巖土工程的不嚴密性、不完善性和不成熟性
地質學和力學是巖土工程的兩大理論支柱,兩者互助補充,互相滲透,互相嫁接。力學是以基本理論為出發點,結合具體條件,構建模型求解。特點是從一般到特殊,嚴密,是一種演譯推理的思維方法。地質學是在調查研究取得大量數據的基礎上,分析、綜合、對比,找出科學規律,從特殊到一般,是一種歸納推理的思維方法,側重于分析成因演化,宏觀把握,綜合判斷。
由于條件的不確定性和參數的不確定性,導致信息的不完全性,使單純的計算不僅不精確,也不一定可靠。因而強調定性分析與定量分析相結合,強調綜合判斷。綜合判斷就得依靠工程師的理論基礎和豐富的工程經驗。就像一位良醫,既要深刻理解醫藥理論,又要有豐富的臨床經驗。忽視經驗當然是錯誤的,沒有經驗的人肯定解決不了復雜的工程問題。忽視理論也是錯誤的,極易將局部經驗誤為普遍真理,犯概念性錯誤?!敖涷炛挥薪Y在理論之樹上才有生命力。”
由上可知,巖土工程迄今還是一門不嚴密、不完善、不夠成熟的科學技術,處在“發展中”的一門科學技術,因而存在相當大的風險性。沈珠江院士說:土力學發展到現在,是“從學步走向自立”,巖石力學發展更晚,成熟程度還要低一些。
巖土工程的概念設計
巖土工程崇高概念設計,狹義的概念設計可以理解為框架設計,從總體上勾劃出設計框架,以備進一步細化。廣義的概念設計可以理解為一種設計思想。
概念設計大體上可以概括為:在充分了解功能要求和掌握必要資料的基礎上,通過設計條件的概化,先定性分析,再定量分析,提出一個框架,從技術方法的適宜性和有效性,施工的可操作性和質量的可控制性,環境限制和可能產生的負面影響,經濟性等方面進行論證,從概念上選擇一個或幾個方案,進行必要的計算和驗算,通過施工檢驗和監測,逐步完善設計。廣義的概念設計,不僅在設計的初始階段是必要的,而且要將概念設計的思想貫徹工程的始終。
做概念設計,必須對原理有深刻的理解,有豐富的經驗總結,有靈活的運作能力,總攬全局,掌握影響工程成敗的關鍵,對設計的實施效果要有基本正確的估計。
做概念設計,必須注意符合科學原理,不能犯概念性的錯誤。概念不清,往往只看現象,不見本質,憑局部經驗處理問題。概念錯了,可能犯原則性的錯誤。概念清楚的人,能透過現象,看到本質,舉一反三,能自覺地運用理論和經驗。巖土的基本特性,地下水的滲透和運動規律,結構與巖土的協同作用等等,都是重要的概念。
巖土工程計算不精確的原因有地質條件、計算模式、計算參數三方面,尤其是計算參數最難把握。故首先要做好勘察,掌握地質條件;其次是正確選用公式和軟件,并充分了解其適用條件和可能的偏差;還要強調信息化施工和動態設計。事先的定量計算一般只是一種估算,只有原型實測最可信。監測不僅是保證安全的重要措施,同時也是最可靠的科學實驗。
注冊巖土工程師的執業
注冊土木工程師(巖土)已經考了三屆,預計執業工作很快就會啟動。巖土注冊師的權利、義務、執業范圍等等,是大家十分關心的問題,這些問題都將由政府有關部門發布后遵照執行,我這里僅就與巖土工程專業特點有關的問題談些個人看法:
(1)獲得注冊工程師資格,表示業務能力已經達到了相關專業的執業門檻,法律上具備了這方面的能力,不論對個人還是對所在單位當然都是有利的。但另一方面,也承擔起責任,要對自己簽署的技術文件負法律責任,負終身責任。前已提及,巖土工程迄今還是一門不嚴密、不完善、不夠成熟的科學技術,有一定的風險性。注冊師不僅要遵守法律法規,熟悉標準規范,還要有深厚的理論功底,豐富的工程經驗,遇事做出正確判斷的能力。我國幅員廣大,條件各異,巖土工程涉及面很廣,具體到某位個人,不可能在所有領域都有豐富的經驗。因此,在執業過程中,務必謹慎細心,決非巖土工程師執業范圍內的所有業務一定都能承擔?!犊辈煸O計注冊工程師管理規定》第二十六條明確了注冊工程師的義務,其中第(二)款為“在規定范圍內從事執業活動”;第(三)款為“依舊本人能力從事相應的執業活動”。也就是說一定要量力而行。對自己不熟悉的問題,可以咨詢有關專家,但簽了字,就得負責。
(2)巖土工程的專業范圍與相鄰專業有搭接,有重疊,因而注冊師的執業與相鄰專業的注冊師也會有搭接,有重疊,這是客觀存在。因此,要求劃一道清清楚楚的邊界是不適當的,也是不可能的。在相鄰專業邊界附近你中有我,我中有你是正常的。在搭接區,只要符合相應法規,甲專業可做,乙專業也可做,誰做誰負責任。例如,某項專業性較強的巖土工程勘察,注冊巖土師有資格承擔,有資格的地質師(如國家有此系列)也可承擔。樁基工程的設計,注冊結構師可以承擔,注冊巖土師也可承擔、基坑工程設計,注冊巖土師可以承擔,注冊結構師也可承擔等等。事實上,的確也要具體工程具體分析,例如錨桿擋土樁護坡,涉及的主要是巖土技術問題,結構計算較少,一般結構工程師可能不如巖土工程師熟悉。但采用內支撐體系的大面積基坑,結構設計計算相當復雜,也許結構工程師承擔更合適,或巖土和結構兩專業的工程師合作進行。
巖土工程的技術控制
《勘察設計注冊工程師管理規定》第二十七條規定了注冊工程師的義務,其中第(二)款是,“執行工程建設標準規范”,這無疑是必須遵守的。標準規范是現時政府對工程建設實施技術控制的依據,抓質量就是抓標準規范的貫徹執行。但在實施過程中也遇到不少具體問題不易處理。巖土工程師一切以標準規范為準,對個別工程可能不是最佳選擇,抹殺了巖土工程師因地制宜,采用先進技術的積極性。那么,可否可將標準規范訂得更詳細,更具體些,使巖土工程師都能有章可循呢?根據前面所述巖土工程的特點,是不易做到的。巖土材料種類繁多,組合多樣,又有各種地質背景和水文地質條件;在與工程的相互作用中,所處的地位和承擔的角色又各不相同;各地還有各地的地方特點和地方經驗,想為如此復雜多變的條件和問題制訂一套具體劃一而又恰當的規則,是十分困難的。往往顧此失彼,難保放之四海而皆準。正如醫藥界,有醫學原理,有藥典,有各種檢驗標準,但沒有“處方規范”,中西醫都是如此。本人認為,根據巖土工程的特點,技術控制可分為三個層面:
第一層面,涉及人身健康、工程安全、環境保護等公眾利益、國家利益的,應訂入技術法規,由國家制訂,強制執行,嚴格監管。包括勘察設計的基本準則,各種災害的防治,有害物質擴散的限制等等。
第二層面,屬于大量重復型的技術規則,如術語、符號、分類,常用測試方法、常用分析法等,宜制定具體而統一的標準,供工程師采用。
第三層面,需因地制宜,結合具體工程處置的問題,諸如勘察工作的布置,巖土工程設計方案等,規范只對基本準則作出規定,具體問題由巖土工程師根據具體情況,發揮自己的學識和經驗,進行綜合判斷,并承擔風險責任。
巖土注冊工程師的執業,為實現上述目標創造了有利條件。但真正實施,還要有兩個條件,一是技術法規與技術標準相結合的體制基本完成,社會上法治意識和誠信觀念已有長足進步;二是咨詢業,工程保險等市場經濟體系已基本配套。所有這些,都有一個循序漸進的過程。我國參加WTO后的過渡期即將結束,如何與國際接軌的問題已經十分迫切。所謂國際接軌,應主要理解為體制的接軌,包括巖土工程專業體制和法規標準體制的接軌。希望政府有關部門和巖土工程界的同行們對這些問題深入研究,盡快提高我國的巖土工程的宏觀管理水平,并融入到全球經濟中去