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【摘要】土木工程是一门涉及范围极广的综合性学科,在我国的工程建设中发挥着重要的作用。但同时土木工程的施工也在耗费着大量的能源资源,同时对自然环境等也有着一定的影响。在大力提倡可持续发展的今天,提高土木工程的可持续发展,发展绿色施工技术,对于土木工程具有重要的意义。本文通过分析当前我国土木工程施工技术发展中存在的问题,提出了在新形势下土木工程施工技术的改进措施,并对土木工程的施工技术发展做出展望。
【关键词】 土木工程 施工技术 灌注桩施工
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它既指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术，土木工程对对国民经济建设和人民生活具有重要影响，人类的一切活动都离不开土木工程。工业、农业、交通、通讯、教育等各项事业，都离不开土木工程。诸如工厂、矿井、铁路、公路、桥梁、商店、住宅、医院、学校、农田水利等工程建设，统称基本建设，都是土木工程的“用武之地”。是一门不断发展的学科，土木工程的进步不仅为人类生产、生活提供了最基本的物质保障，而且大大地推进了相关科学和技术的进步。而土木工程施工是以各工种工程( 如基础工程、砌筑工程、钢筋工程、模板工程、混凝土工程、结构安装工程、防水工程、装饰工程等) 的施工技术为研究对象，研究主要工种工程的施工工艺和施工方法，以保证能够选择适合具体施工对象的施工方案和制定保证质量、安全的技术组织措施。
2 土木工程施工技术的特点
随着经济和科学技术的发展，新材料、新结构不断出现，大规模、技术复杂的土木工程结构也越来越多，施工技术也相应随之不断发展。我国正处在经济高速发展时期，工程建设数量多，规模大，促进了我国施工技术的发展。由于土木工程的特点，决定了其生产组织与一般的工厂生产组织不同，每项工程都需要根据工程性质和特点，单独进行施工组织，施工组织是否科学合理直接影响到工程项目的成败，一般来说，土木工程施工具有如下特点: 固定性和流动性: 流动性包括施工队伍的流动和在同一工程上工人在作业空间上的流动; 多样性和单件性: 工程各不相同，完全一样的工程几乎没有庞大性和协作性、综合性: 需要建设、设计、施工、监理、材料供应商等多家不同单位配合协作完成; 复杂性和易受干扰性: 技术、管理复杂，易受气候、周围环境等外界因素干扰; 投资大、生产周期长。
3 土木工程施工技术研究
3． 1 软土地基施工与石方爆破施工
软土地基施工特点: 往往不能满足承载力和变形能力的要求，施工时如果采取措施不当，往往会发生路基或建筑物地基失稳或严重下沉，造成建筑物破坏或不能正常使用，需要进行加固，加固方法: 换土垫层法、强夯法、振冲法、砂桩挤密法、深层搅拌法、堆载预压法、化学法等; 土石方爆破施工: 适用环境:开挖时遇到岩石，施工现场地下障碍物的清除、旧建筑物和构筑物的拆除，施工的工序: 打孔放药、引爆、排渣; 特点: 施工费用低、效率高、有震动和粉尘危害，对旧建筑物、构筑物的拆除，还可以采用静力破碎等配合施工工艺，是拆除在低震动、低粉尘、无公害的情况下进行。
3．2 灌注桩施工与墩式基础施工
(1) 灌注桩施工是在施工现场的桩位处用机械或人工成孔，然后在孔内放入钢筋笼、浇筑混凝土( 或者直接浇筑混凝土) 而成的一种施工方法。成孔工艺: 干作业成孔、泥浆护壁成孔、套管成孔、人工成孔、爆扩成孔等。其特点: 能适应地层的变化、施工时振动小、噪声低、工艺要求较高、施工后混凝土需要养护且不能立即承受荷载。
( 2) 墩式基础是在人工或机械成孔的大直径孔中浇筑混凝土( 或者放钢筋笼、浇筑混凝土) 而成的大直径基础。目前，我国多用人工挖孔，故又称为大直径人工挖孔桩。墩式基础特点: 端部直接支撑在岩石或坚硬土层上，桩的强度和刚度都很大，有较大的承载能力。
3.3 沉井基础施工
沉井是由刃脚、井筒、内隔墙等组成的呈圆形或矩形的筒状钢筋混凝土结构，多用于重型设备基础、桥墩、水泵站、取水结构超高层建筑物的基础等，施工过程: 施工时首先制作井筒，然后在井筒内挖土，使井筒靠其自重沉入土中。井筒的最下端为刃脚，形状如刀刃，在沉井下沉过程中使沉井切入土中。沉井的外壁为井筒，在下沉过程中起挡土作用，同时靠其自重可以克服筒壁与土之间的摩阻力和刃脚底部的土阻力，使沉井能在自重作用下逐步下沉。
3.4 预应力混凝土工程施工
预应力混凝土结构的截面小、刚度大、抗裂性和耐久性好，能充分发挥钢材和混凝土各自的性能，在土木工程中得到了广泛的应用。其施工具体方法主要分为以下三种: ( 1) 先张法施工: 先张拉预应力钢筋，然后再浇筑混凝土构件的一种施工方法主要施工过程是在浇筑混凝土构件之前，张拉预应力钢筋并将其临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土构件，待混凝土到达一定强度、混凝土与钢筋之间有足够的粘结力后，放松预应力钢筋，借助混凝土与预应力钢筋之间的粘结，使混凝土产生预压应力。( 2) 后张法施工: 是先制作混凝土构件后张拉预应力钢筋的一种施工方法，要施工过程: 先制作混凝土构件并预留孔道，待混凝土达到一定強度后，将预应力钢筋传入孔道，利用张拉机具张拉预应力钢筋，然后用锚具将预应力钢筋锚固在构件端部，最后进行孔道灌浆。( 3) 粘结预应力施工:是在后张法基础上发展起来，要施工过程: 采用表面有涂料、外面包有塑料套管的预应力筋，铺设在模板内，然后浇筑混凝土，待混凝土到达设计要求的强度后，再进行预应力筋的张拉、锚固。
4 土木工程施工技术存在的问题
4.1 理论研究还不能适应工程建设的需要,由于施工控制涉及多个学科领域,特别是非线性分析、反馈分析、最优控制、系统识别、材性分析等,目前既有一般性基础理论的研究,又有应用性理论的研究,但缺乏系统的集成和有价值的应用。
4.2 缺少验收标准和规范。一些领域对施工控制缺乏概念和思维方式, 更无标准可言。也有一些领域有一般性的标准,但对大多的创造第一的工程仍缺少足够的科研准备。对于施工控制的标准如何提出,不仅涉及到长期发展问题, 也涉及到一个可操作性的问题。但有一点就是要对没有经验借鉴的工程必须全面贯彻施工控制, 避免出现重大决策的错误。
4.3 管理体制的问题。主要存在的问题是多头管理,管理责任不能落实,缺乏对施工控制的高度重视,对特大型工程前期研究不够,对工程的解剖不够细致。要想解决这类问题,唯一的办法就是实现设计、施工总承包的管理思想,使管理责任明确并得到落实。强调施工单位应采取主动控制,使责、权、利能够达到系统的统一。
5 土木工程施工技术发展中的改进措施
为了进一步提高土木工程的施工技术, 使其成为可持续发展的当代绿色施工技术, 以更加适应社会时代对土木工程的需求。笔者提出在未来的土木工程施工技术中, 可以通过采取以下几方面的措施来实现:
5.1 加强对土木工程施工人员的培训目前在我国, 虽然人们已经开始意识到保护环境的重要性, 但在实际的生活生产中,仍然有很多不足之处,尤其是在土木工程建设中,广大施工人员的绿色施工意识并不强,这也是当前阻碍土木工程施工技术进一步发展的主观因素。为此,必须要加大宣传力度,加强对施工人员的培训教育,使土木工程建设中的所有施工人员都能充分认识到可持续发展的意义。提高土木工程施工人员的基本素质,这对于未来发展新的土木工程施工技术也是极为有利的。
5.2 提高土木工程施工方案的可行性由于土木工程的施工技术涉及到的技术范围较广, 施工中需要注意的事项和考虑的因素也较多。为此, 在具体的实践中,往往会发现实际的施工现状与设计图纸和既定的施工方案有很大的出入, 或者在施工中有突发状况的发生, 会使设计图纸不能再继续使用。为了解决这一问题,就必须要求土木工程的施工单位与设计单位在制定施工方案时要充分的交流沟通, 施工单位要向设计单位提供详细的实际土木工程概况, 设计单位要向施工单位详细分析设计意图,只有这样,才能更进一步的提高土木工程施工中设计方案的可行性, 以避免在实际的工程施工中方发现问题, 再进行解决,耽误工程的施工进度,也会造成不必要的资源浪费。
5.3 研发高新技术, 加强质量检测管理在当前已修建的土木工程建设中, 很多工程在使用的过程中会因为各种因素的影响而使工程整体结构出现损伤或性能降低的情况, 这对于保证土木工程的使用安全性是非常不利的,为了提高土木工程的使用性能,延长其使用寿命,就需要不断的研发新的土木工程施工技术, 使土木工程的质量得到更大的提高。除此之外,还需要对建成的土木工程进行监测, 以及时发现问题,进行修复和加固处理。在现代科技的飞速发展下,各种新型传感技术、通讯技术以及结构动力分析处理技术都在不断的被应用在土木工程质量监测中, 极大的提高了土木工程的施工技术和质量控制管理。
5.4 建立持续有效的绿色施工制度和管理体系持续有效的绿色施工和建筑管理体系是确保土木工程的绿色施工的重要保障,在人们的思想认识还没有达到统一的认识时。还需要政府部门做好监督管理工作,制定相关制度和措施,这对建筑施工将会是一个强大的推动。绿色施工制度是一项系统工程, 需要多方面、多行业进行协助, 应该逐步推进绿色施工制度的完善。对于政府部门的投资项目。应该在投标书中明确说明可持续发展的规划, 并在项目合同中加紧约束;建筑施工方应通过IS014001环保认证的要求; 要求施工方将绿色施工纳入施工技术中,将环境保护准则写入合同,并加强建筑施工的监督。
6 发展展望
土木工程施工技术无论是在设计阶段还是在施工阶段都具有非常重要的作用,设计者意图的实现往往取决于施工技术。因此, 在一定条件下, 施工技术的先进与否直接影响到设计者的意图能否实现。就
施工本身而言, 任何一个工程项目都是一个系统工程, 其施工过程受到地质条件、材料性能、气候条件、荷载条件、现场条件、资源状况等因素的制约。同时还存在着理想状态与实际状态的差异。因此, 施工技术控制就是要进行实时识别、调整、预测, 最终在允许的误差范围之内实现设计最佳目标。施工技术控制就是通过计算机系统模拟施工过程, 求解其内力和位移, 对预测值与实测值进行比较分析, 若两者误差较大则进行调整, 直到满足设计要求。施工技术控制实施难度较大, 涉及到不同材料、不同体系、理论分析和现场组织等多个方面, 实施中需要多方配合,协同工作。施工控制是施工阶段宏观质量和施工状态宏观安全的保证。
7 结论
土木工程混凝土施工技术是现代科学与技术的完美联合，并且是保障当代建筑行业应用技术科学化办理的有力抓手。当传统的施工技术已无法适应社会发展需求时，土木工程混凝土技术应运而生，并且迅速发展壮大。要实现土木工程混凝土施工技术应用的科学化办理需要建筑行业各个施工环节相互配合、相互支撑，再加上办理基本理论的强化，才能达到实现的目标。总之, 土木工程的施工技术在发展的过程中,要不断的改进落后的施工技术,摒弃对可持续发展不利的施工技术, 同时大力发展先进的科学的土木工程施工技术。另外, 土木工程建设不是一个单一的施工过程, 土木工程的施工技术应用中要充分与设计、管理等各个部门有效结合起来,以最大程度的发挥土木工程施工技术的作用和性能。同时要加大施工人员专业素质培养,使其意识到可持续发展的重要性,以期在土木工程的施工中, 发挥广大职工的力量, 促进土木工程绿色施工技术的发展。
【参考文獻】
［1］段树金主编．土木工程概论．北京: 中国铁道出版社， 2005．
［2］湖南大学等四院校合编．土木工程施工．北京: 中国建筑工业出版社，2002．
［3］叶列平主编．土木工程科学前沿．北京: 清华大学出版社，2006．
［4］丁大钧． 土木工程的发展和未来． 第十届结构工程会议．工程力学增刊，2001，10∶12 － 32．
【关键词】 土木工程 施工技术 灌注桩施工
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它既指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术，土木工程对对国民经济建设和人民生活具有重要影响，人类的一切活动都离不开土木工程。工业、农业、交通、通讯、教育等各项事业，都离不开土木工程。诸如工厂、矿井、铁路、公路、桥梁、商店、住宅、医院、学校、农田水利等工程建设，统称基本建设，都是土木工程的“用武之地”。是一门不断发展的学科，土木工程的进步不仅为人类生产、生活提供了最基本的物质保障，而且大大地推进了相关科学和技术的进步。而土木工程施工是以各工种工程( 如基础工程、砌筑工程、钢筋工程、模板工程、混凝土工程、结构安装工程、防水工程、装饰工程等) 的施工技术为研究对象，研究主要工种工程的施工工艺和施工方法，以保证能够选择适合具体施工对象的施工方案和制定保证质量、安全的技术组织措施。
2 土木工程施工技术的特点
随着经济和科学技术的发展，新材料、新结构不断出现，大规模、技术复杂的土木工程结构也越来越多，施工技术也相应随之不断发展。我国正处在经济高速发展时期，工程建设数量多，规模大，促进了我国施工技术的发展。由于土木工程的特点，决定了其生产组织与一般的工厂生产组织不同，每项工程都需要根据工程性质和特点，单独进行施工组织，施工组织是否科学合理直接影响到工程项目的成败，一般来说，土木工程施工具有如下特点: 固定性和流动性: 流动性包括施工队伍的流动和在同一工程上工人在作业空间上的流动; 多样性和单件性: 工程各不相同，完全一样的工程几乎没有庞大性和协作性、综合性: 需要建设、设计、施工、监理、材料供应商等多家不同单位配合协作完成; 复杂性和易受干扰性: 技术、管理复杂，易受气候、周围环境等外界因素干扰; 投资大、生产周期长。
3 土木工程施工技术研究
3． 1 软土地基施工与石方爆破施工
软土地基施工特点: 往往不能满足承载力和变形能力的要求，施工时如果采取措施不当，往往会发生路基或建筑物地基失稳或严重下沉，造成建筑物破坏或不能正常使用，需要进行加固，加固方法: 换土垫层法、强夯法、振冲法、砂桩挤密法、深层搅拌法、堆载预压法、化学法等; 土石方爆破施工: 适用环境:开挖时遇到岩石，施工现场地下障碍物的清除、旧建筑物和构筑物的拆除，施工的工序: 打孔放药、引爆、排渣; 特点: 施工费用低、效率高、有震动和粉尘危害，对旧建筑物、构筑物的拆除，还可以采用静力破碎等配合施工工艺，是拆除在低震动、低粉尘、无公害的情况下进行。
3．2 灌注桩施工与墩式基础施工
(1) 灌注桩施工是在施工现场的桩位处用机械或人工成孔，然后在孔内放入钢筋笼、浇筑混凝土( 或者直接浇筑混凝土) 而成的一种施工方法。成孔工艺: 干作业成孔、泥浆护壁成孔、套管成孔、人工成孔、爆扩成孔等。其特点: 能适应地层的变化、施工时振动小、噪声低、工艺要求较高、施工后混凝土需要养护且不能立即承受荷载。
( 2) 墩式基础是在人工或机械成孔的大直径孔中浇筑混凝土( 或者放钢筋笼、浇筑混凝土) 而成的大直径基础。目前，我国多用人工挖孔，故又称为大直径人工挖孔桩。墩式基础特点: 端部直接支撑在岩石或坚硬土层上，桩的强度和刚度都很大，有较大的承载能力。
3.3 沉井基础施工
沉井是由刃脚、井筒、内隔墙等组成的呈圆形或矩形的筒状钢筋混凝土结构，多用于重型设备基础、桥墩、水泵站、取水结构超高层建筑物的基础等，施工过程: 施工时首先制作井筒，然后在井筒内挖土，使井筒靠其自重沉入土中。井筒的最下端为刃脚，形状如刀刃，在沉井下沉过程中使沉井切入土中。沉井的外壁为井筒，在下沉过程中起挡土作用，同时靠其自重可以克服筒壁与土之间的摩阻力和刃脚底部的土阻力，使沉井能在自重作用下逐步下沉。
3.4 预应力混凝土工程施工
预应力混凝土结构的截面小、刚度大、抗裂性和耐久性好，能充分发挥钢材和混凝土各自的性能，在土木工程中得到了广泛的应用。其施工具体方法主要分为以下三种: ( 1) 先张法施工: 先张拉预应力钢筋，然后再浇筑混凝土构件的一种施工方法主要施工过程是在浇筑混凝土构件之前，张拉预应力钢筋并将其临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土构件，待混凝土到达一定强度、混凝土与钢筋之间有足够的粘结力后，放松预应力钢筋，借助混凝土与预应力钢筋之间的粘结，使混凝土产生预压应力。( 2) 后张法施工: 是先制作混凝土构件后张拉预应力钢筋的一种施工方法，要施工过程: 先制作混凝土构件并预留孔道，待混凝土达到一定強度后，将预应力钢筋传入孔道，利用张拉机具张拉预应力钢筋，然后用锚具将预应力钢筋锚固在构件端部，最后进行孔道灌浆。( 3) 粘结预应力施工:是在后张法基础上发展起来，要施工过程: 采用表面有涂料、外面包有塑料套管的预应力筋，铺设在模板内，然后浇筑混凝土，待混凝土到达设计要求的强度后，再进行预应力筋的张拉、锚固。
4 土木工程施工技术存在的问题
4.1 理论研究还不能适应工程建设的需要,由于施工控制涉及多个学科领域,特别是非线性分析、反馈分析、最优控制、系统识别、材性分析等,目前既有一般性基础理论的研究,又有应用性理论的研究,但缺乏系统的集成和有价值的应用。
4.2 缺少验收标准和规范。一些领域对施工控制缺乏概念和思维方式, 更无标准可言。也有一些领域有一般性的标准,但对大多的创造第一的工程仍缺少足够的科研准备。对于施工控制的标准如何提出,不仅涉及到长期发展问题, 也涉及到一个可操作性的问题。但有一点就是要对没有经验借鉴的工程必须全面贯彻施工控制, 避免出现重大决策的错误。
4.3 管理体制的问题。主要存在的问题是多头管理,管理责任不能落实,缺乏对施工控制的高度重视,对特大型工程前期研究不够,对工程的解剖不够细致。要想解决这类问题,唯一的办法就是实现设计、施工总承包的管理思想,使管理责任明确并得到落实。强调施工单位应采取主动控制,使责、权、利能够达到系统的统一。
5 土木工程施工技术发展中的改进措施
为了进一步提高土木工程的施工技术, 使其成为可持续发展的当代绿色施工技术, 以更加适应社会时代对土木工程的需求。笔者提出在未来的土木工程施工技术中, 可以通过采取以下几方面的措施来实现:
5.1 加强对土木工程施工人员的培训目前在我国, 虽然人们已经开始意识到保护环境的重要性, 但在实际的生活生产中,仍然有很多不足之处,尤其是在土木工程建设中,广大施工人员的绿色施工意识并不强,这也是当前阻碍土木工程施工技术进一步发展的主观因素。为此,必须要加大宣传力度,加强对施工人员的培训教育,使土木工程建设中的所有施工人员都能充分认识到可持续发展的意义。提高土木工程施工人员的基本素质,这对于未来发展新的土木工程施工技术也是极为有利的。
5.2 提高土木工程施工方案的可行性由于土木工程的施工技术涉及到的技术范围较广, 施工中需要注意的事项和考虑的因素也较多。为此, 在具体的实践中,往往会发现实际的施工现状与设计图纸和既定的施工方案有很大的出入, 或者在施工中有突发状况的发生, 会使设计图纸不能再继续使用。为了解决这一问题,就必须要求土木工程的施工单位与设计单位在制定施工方案时要充分的交流沟通, 施工单位要向设计单位提供详细的实际土木工程概况, 设计单位要向施工单位详细分析设计意图,只有这样,才能更进一步的提高土木工程施工中设计方案的可行性, 以避免在实际的工程施工中方发现问题, 再进行解决,耽误工程的施工进度,也会造成不必要的资源浪费。
5.3 研发高新技术, 加强质量检测管理在当前已修建的土木工程建设中, 很多工程在使用的过程中会因为各种因素的影响而使工程整体结构出现损伤或性能降低的情况, 这对于保证土木工程的使用安全性是非常不利的,为了提高土木工程的使用性能,延长其使用寿命,就需要不断的研发新的土木工程施工技术, 使土木工程的质量得到更大的提高。除此之外,还需要对建成的土木工程进行监测, 以及时发现问题,进行修复和加固处理。在现代科技的飞速发展下,各种新型传感技术、通讯技术以及结构动力分析处理技术都在不断的被应用在土木工程质量监测中, 极大的提高了土木工程的施工技术和质量控制管理。
5.4 建立持续有效的绿色施工制度和管理体系持续有效的绿色施工和建筑管理体系是确保土木工程的绿色施工的重要保障,在人们的思想认识还没有达到统一的认识时。还需要政府部门做好监督管理工作,制定相关制度和措施,这对建筑施工将会是一个强大的推动。绿色施工制度是一项系统工程, 需要多方面、多行业进行协助, 应该逐步推进绿色施工制度的完善。对于政府部门的投资项目。应该在投标书中明确说明可持续发展的规划, 并在项目合同中加紧约束;建筑施工方应通过IS014001环保认证的要求; 要求施工方将绿色施工纳入施工技术中,将环境保护准则写入合同,并加强建筑施工的监督。
6 发展展望
土木工程施工技术无论是在设计阶段还是在施工阶段都具有非常重要的作用,设计者意图的实现往往取决于施工技术。因此, 在一定条件下, 施工技术的先进与否直接影响到设计者的意图能否实现。就
施工本身而言, 任何一个工程项目都是一个系统工程, 其施工过程受到地质条件、材料性能、气候条件、荷载条件、现场条件、资源状况等因素的制约。同时还存在着理想状态与实际状态的差异。因此, 施工技术控制就是要进行实时识别、调整、预测, 最终在允许的误差范围之内实现设计最佳目标。施工技术控制就是通过计算机系统模拟施工过程, 求解其内力和位移, 对预测值与实测值进行比较分析, 若两者误差较大则进行调整, 直到满足设计要求。施工技术控制实施难度较大, 涉及到不同材料、不同体系、理论分析和现场组织等多个方面, 实施中需要多方配合,协同工作。施工控制是施工阶段宏观质量和施工状态宏观安全的保证。
7 结论
土木工程混凝土施工技术是现代科学与技术的完美联合，并且是保障当代建筑行业应用技术科学化办理的有力抓手。当传统的施工技术已无法适应社会发展需求时，土木工程混凝土技术应运而生，并且迅速发展壮大。要实现土木工程混凝土施工技术应用的科学化办理需要建筑行业各个施工环节相互配合、相互支撑，再加上办理基本理论的强化，才能达到实现的目标。总之, 土木工程的施工技术在发展的过程中,要不断的改进落后的施工技术,摒弃对可持续发展不利的施工技术, 同时大力发展先进的科学的土木工程施工技术。另外, 土木工程建设不是一个单一的施工过程, 土木工程的施工技术应用中要充分与设计、管理等各个部门有效结合起来,以最大程度的发挥土木工程施工技术的作用和性能。同时要加大施工人员专业素质培养,使其意识到可持续发展的重要性,以期在土木工程的施工中, 发挥广大职工的力量, 促进土木工程绿色施工技术的发展。
【参考文獻】
［1］段树金主编．土木工程概论．北京: 中国铁道出版社， 2005．
［2］湖南大学等四院校合编．土木工程施工．北京: 中国建筑工业出版社，2002．
［3］叶列平主编．土木工程科学前沿．北京: 清华大学出版社，2006．
［4］丁大钧． 土木工程的发展和未来． 第十届结构工程会议．工程力学增刊，2001，10∶12 － 32．