第一节 土木工程的概念

一、土木工程的基本概念

土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。它既包括工程建设的对象，也就是建设在地面以上，地面以下、水中的各种工程设施，也包括所应用的材料、设备以及所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等专业技术活动。这些工程是直接或间接地为人类的生活、生产和工作服务，例如，房屋建筑、道路、铁路、桥梁、堤坝、电站、市政工程各种设施等。土木工程是社会发展的基础，并且在国民经济中起着重要的作用。土木工程还与人们的衣、食、住、行等息息相关，它是人们生活中不可缺少的、赖以生存的物质基础。

土木工程在不同的历史时期发展水平是各不相同的，它将随着社会各历史时期的科学技术和管理水平的发展而发展。它是多种工程技术即勘测、设计、建造施工、管理的结晶。它是社会技术、经济和艺术的综合体现，因为土木工程是为人类的需要服务的，它将是社会各个历史时期技术、经济和艺术统一的结果。通过良好的技术手段和组织途径，充分利用各个时期社会可能提供的物质设备条件，建造社会所需要的工程，并将其投入使用。

随着科学技术的进步和工程实践的发展，土木工程这个学科也已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。从科学的角度研究土木工程，它是一门科学，综合性地运用数学、物理、化学、力学、材料、结构等科学技术知识，进行各种建筑物和构筑物的设计和建设。建筑物是指为人们生活和生产以及其他活动提供的场所的总称，例如，民用建筑、工业建筑、农业建筑等。构筑物是指人们不直接在其内部进行生活和生产活动的场所，例如，烟囱、桥梁、堤坝、水塔等。

土木工程是个系统工程，涉及到方方面面的专业知识和技术，是运用多种工程技术进行勘测、设计、施工的成果。从技术角度研究土木工程，它是指采用一定的建筑材料设计和建造各种建筑物的生产过程和工程技术。例如，对各种工程的勘测、设计、施工以及维护等方面的综合技术。

二、土木工程的特性

1.土木工程的功能化

土木工程日益同它的使用功能或生产工艺紧密结合，公共性建筑和住宅建筑物，要求建筑、结构、给水排水、采暖、通风、供燃气、供电等现代技术设备结合成整体。工业建筑物围绕生产工艺在功能要求方面越来越高。并向大跨度、超重型、灵活空间方向发展。高科技和新技术的发展对土木工程提出了高标准的要求，如核反应堆、核电站、海洋工程等。

2.城市建设的立体化

20世纪中叶以来，城市建设有三个发展趋势：高层建筑的大量兴起，地下工程的高速发展，城市高架公路、立交桥大量涌现。

3.交通运输的高速化

交通运输高速化的主要标志有高速公路的大规模修建，铁路电气化的形成和大量发展，长距离的海底隧道的出现。

三、土木工程的类型

土木工程的范围非常广泛，它包括房屋建筑工程、公路与城市道路工程、铁道工程、桥梁工程、隧道工程、机场工程、地下工程、给水排水工程、港口、码头工程等。在国际上，运河、水库、大坝、水渠等水利工程也包括于土木工程之中。

1.房屋建筑工程

房屋建筑工程是指各类房屋建筑及其附属设施和与其配套的线路、管道、设备安装工程及室内外装修工程，一般称建筑工程，也是人类生活和工作的主要场所。人们对房屋的基本要求是“安全、适用、经济、美观”，如图1-1所示。

2.公路与城市道路工程

公路与城市道路工程是指各种车辆和行人通行的工程设施。根据其位置、性质、特点可分为公路、城市道路、厂矿道路、农村道路及人行小路等。如图1-2为城市道路。

3.铁道工程

铁道工程是指供火车等交通工具行驶的工程设施，如图1-3所示。铁道工程也指修建铁路的勘测设计、施工、养护、改建各阶段所运用的科学和技术。

4.桥梁工程

桥梁工程是指为了满足车辆和行人的顺利通行或各种管线工程的铺设，建设的跨越山谷、水体或其他交通线路等障碍的构筑物实体工程；为了建造桥梁所需的规划、勘测、设计、施工、养护维修和检定等的工作过程，以及研究这一过程的科学和工程技术。桥梁工程是交通运输中重要的组成部分，在国民经济与社会发展中起着极其重要的作用。图1-4所示为江苏苏通长江大桥。

5.隧道工程

隧道工程是指修建在地下、岩土或水下的、两端有出入口的，供车辆、行人、水流以及管线等通行的通道，如江西安信隧道，如图1-5所示。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。根据其性质可分为铁路隧道、道路隧道、水（海）底隧道和水工隧道。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。

6.给水排水工程

给水排水（简称给排水）工程是指用于水供给、废水排放和水质改善的构筑物。分为给水工程和排水工程。现代的给排水工程已成为控制水媒传染病流行和环境水污染的基本设施，如图1-6所示，是发展城市及工业的基础设施之一，也是市政工程的主要组成部分。给水工程为居民和厂矿、运输企业供应生活、生产用水的工程。由给水水源、取水构筑物、输水道、给水处理厂和给水管网组成，具有取集和输送原水、改善水质的作用。排水工程是对废水的处理与排放的设施，如图1-7所示的俄罗斯莫斯科排水系统。处理设施根据不同的排水对象设有水泵或其他提水机械，对经过处理厂处理后满足排放要求规定的废水，排入水体或排放在土地上。

7.水利工程

水利工程是指为消除水害和开发利用水资源而修建的工程。按其服务对象分为防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、航道和港口工程、供水和排水工程、环境水利工程、海涂围垦工程等。我国水利工程的建设发展到今天，成就举世瞩目。举世闻名的四川都江堰工程已有2250多年的历史，现在仍为我国的农业发展发挥着巨大的作用，如图1-8所示。

水利工程施工有着悠久的历史，现代大型水利工程，很多具有综合开发治理的特点，故常称“综合利用水利枢纽工程”。它往往兼顾了所在流域的防洪、灌溉、发电、通航、河道治理和跨流域的引水或调水，有时甚至还包括养殖、给水或其他开发目标。图1-9所示为长江三峡水利枢纽工程。