山海關(guān)長(zhǎng)城關(guān)城西南水門(mén)段基址地基加固工程

[關(guān)鍵詞]山海關(guān)長(zhǎng)城；關(guān)城；西南水門(mén)；地基加固

[摘要]在對(duì)山海關(guān)關(guān)城及東羅城城墻進(jìn)行的保護(hù)維修工程中，發(fā)現(xiàn)部分現(xiàn)存舊城墻因地基軟弱導(dǎo)致城墻外閃、變形、開(kāi)裂，必須對(duì)舊城墻軟弱地基進(jìn)行加固。關(guān)城西南水門(mén)段基址地基加固作為山海關(guān)舊城墻地基加固試驗(yàn)項(xiàng)目，加固方案采用超流態(tài)混凝土壓灌樁和樹(shù)根樁，根據(jù)具體情況，采用不同的施工方法和技術(shù)措施，取得了城墻加固的有關(guān)資料和數(shù)據(jù)，為山海關(guān)城墻全面加固的實(shí)施積累了經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)其他舊城墻地基加固也有一定的借鑒意義。

山海關(guān)長(zhǎng)城始建于洪武十四年(1381年)，歷經(jīng)洪武、成化、嘉靖、萬(wàn)歷、天啟、崇禎六朝修筑，建成了七城連環(huán)、萬(wàn)里長(zhǎng)城一線穿的軍事防御體系。1961年被公布為全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位，1987年被列入世界文化遺產(chǎn)名錄。關(guān)城是山海關(guān)長(zhǎng)城的中心，呈不規(guī)則梯形，周長(zhǎng)4727米，整體布局基本保存完整。關(guān)城東墻為長(zhǎng)城主線，東、西、南、北四面各建有一座城門(mén)，東門(mén)為“鎮(zhèn)東門(mén)”，即“天下第一關(guān)”，西門(mén)為“迎恩門(mén)”，南門(mén)為“望洋門(mén)”，北門(mén)為“威遠(yuǎn)門(mén)”，四門(mén)城臺(tái)上均建有城門(mén)樓。關(guān)城四門(mén)之外均筑有甕城，偏側(cè)開(kāi)門(mén)。城墻的東南、東北隅處于長(zhǎng)城主線，各建有東南角臺(tái)和東北角臺(tái)，角臺(tái)上分別建角樓，是關(guān)城轉(zhuǎn)角處的防御性建筑，鎮(zhèn)東樓南北兩側(cè)還建有臨閭樓、牧營(yíng)樓和新樓。在關(guān)城的東南、西北和西南隅各設(shè)水門(mén)一座，墻外有護(hù)城河環(huán)衛(wèi)。

2007年3月，山海關(guān)關(guān)城及東羅城城墻保護(hù)維修工程開(kāi)始全面實(shí)施。在工程進(jìn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)部分現(xiàn)存舊城墻因地基軟弱導(dǎo)致城墻外閃、變形、開(kāi)裂，對(duì)城墻穩(wěn)定造成很大隱患。2007年9月，山海關(guān)古城墻保護(hù)工程辦公室委托遼寧有色勘察研究院制定《山海關(guān)關(guān)城及東羅城現(xiàn)存舊城墻加固方案》。由于該工程為文物維修工程，對(duì)施工工藝和技術(shù)措施有一定特殊要求，而且如此大規(guī)模的城墻加固在國(guó)內(nèi)文物保護(hù)工程中沒(méi)有先例，為慎重起見(jiàn)，山海關(guān)古城墻保護(hù)工程辦公室委托河北省古建筑保護(hù)研究所和遼寧有色基礎(chǔ)工程公司共同對(duì)具有代表性的關(guān)城西南水門(mén)舊城墻地基進(jìn)行加固試驗(yàn)。按照建設(shè)單位要求，在加固試驗(yàn)施工中，與設(shè)計(jì)單位緊密合作，根據(jù)城墻的具體情況采用了不同的施工方法和技術(shù)措施，及時(shí)調(diào)整施工工藝，取得了城墻加固的有關(guān)資料和數(shù)據(jù)，為山海關(guān)城墻全面加固的實(shí)施積累了經(jīng)驗(yàn)，圓滿完成了山海關(guān)關(guān)城舊城墻加固試驗(yàn)任務(wù)。

一、工程概況

工程范圍：山海關(guān)關(guān)城的西南水門(mén)基址地基加固，面積500平方米。

加固方案：采用超流態(tài)混凝土壓灌樁和樹(shù)根樁，既保證了城墻安全穩(wěn)定，消除了安全隱患，又遵循了“最小干預(yù)原則”，確保了城墻的真實(shí)性和完整性。

施工工期：2007年11月3日～12月28日。

工程特點(diǎn)：(1)本工程作為舊城墻地基加固試驗(yàn)項(xiàng)目，在以往的城墻保護(hù)工作中沒(méi)有先例，需要通過(guò)本次加固試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是否合理，施工工藝和方法是否可行，以積累數(shù)據(jù)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為今后山海關(guān)舊城墻乃至其他城墻的加固工作提供切實(shí)可行的方法。(2)加固對(duì)象作為文物本體和世界文化遺產(chǎn)，施工過(guò)程中不允許對(duì)城墻造成污染和損壞。所加固部位的墻體嚴(yán)重變形外閃，城墻主要為磚和白灰砌筑而成，結(jié)構(gòu)整體性很差，要求施工中不能有帶水作業(yè)，不能產(chǎn)生震動(dòng)。(3)因城墻曾經(jīng)過(guò)多次維修，基礎(chǔ)情況復(fù)雜，通過(guò)前期施工的勘察，城墻基礎(chǔ)既有條石基礎(chǔ)，又有磚基礎(chǔ)，還有柏木樁地基。從巖土勘察報(bào)告看，地質(zhì)構(gòu)造相差較大，地下水位較高，要求我們必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)調(diào)整施工方案。

二、施工工藝和方法

主要設(shè)備：按照干成孔施工作業(yè)的要求，根據(jù)城墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們對(duì)施工設(shè)備進(jìn)行了改裝，用錨桿機(jī)加長(zhǎng)螺旋鉆具，改裝成低震動(dòng)、干成孔施工的設(shè)備。由長(zhǎng)螺旋鉆具取代水鉆，鉆進(jìn)過(guò)程中不用加水，將孔內(nèi)的殘土由螺旋鉆具直接返出孔外。本工程施工過(guò)程中全部采用了干施工鉆進(jìn)成孔工藝，取得了較好的效果。主要設(shè)備有：MD80型小型螺旋鉆機(jī)、M30型泥漿泵、水泥漿攪拌機(jī)、120KW柴油發(fā)電機(jī)。

施工工藝：

(1)挖掘探槽：人工挖掘施工地段的基礎(chǔ)，探明城墻基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和位置。

(2)施放樁位：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙所提出的具體要求及建設(shè)單位給出的坐標(biāo)點(diǎn)，在建筑裝置周邊做出控制點(diǎn)，再用全站儀放出樁位位置，用白灰及鐵釘做好標(biāo)記，經(jīng)自檢合格及監(jiān)理復(fù)查后方可使用。

(3)成孔：將鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位，調(diào)平、穩(wěn)固后鉆進(jìn)成孔施工。回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔。成孔深度通過(guò)地層剖面、鉆進(jìn)難易程度、鉆孔返出的物質(zhì)成分做綜合控制。

(4)漿液攪拌：按配合比配制出水泥漿液，攪拌時(shí)間大于3秒，存放時(shí)間小于45秒，隨攪隨用。水灰比采用0.5。

(5)成樁：成孔后，首先通過(guò)高壓泵將水泥漿送至孔底，提鉆0.3～0.5米，直至孔口冒出新鮮漿液，提出鉆頭，下鋼筋籠，注意保持鋼筋籠在孔內(nèi)居中位置。將補(bǔ)漿管插入孔內(nèi)，從孔口緩慢地投入碎石(規(guī)格10～30毫米)，直至符合設(shè)計(jì)要求為止。

(6)補(bǔ)漿：成樁后，漿液逐漸滲入地層中，當(dāng)樁頂無(wú)漿液時(shí)，采用高壓泥漿泵連續(xù)進(jìn)行補(bǔ)漿，直至漿液冒出孔口，不再滲透后，補(bǔ)漿終止。保證注漿量大于理論量的1.5倍。

施工中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及針對(duì)性技術(shù)措施：西南水門(mén)段的原基址條石和地面保留完整，遺址基礎(chǔ)下為原有的柏木樁加固地基(淤泥質(zhì)粘土)，柏木樁為0.4米等間距梅花樁布設(shè)。施工時(shí)為了不破壞柏木樁，先按照文物考古要求對(duì)水門(mén)基址進(jìn)行全面清理，揭露柏木樁的分布情況，并與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)，在柏木樁間隙進(jìn)行布樁，使柏木樁得到保護(hù)，然后將原基址條石原位歸安。因施工場(chǎng)地的地面標(biāo)高和樁頂標(biāo)高相同，且地下水位也和自然地面相同，所以在施工前先在場(chǎng)地回填約0.6米厚的細(xì)砂，不僅可以有效地對(duì)樁頭進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，而且回填后地面高于地下水位，也方便了施工。

該工程施工過(guò)程中水泥漿用量較大，主要原因有兩個(gè)：(1)該場(chǎng)地的地層較松軟，成樁過(guò)程中水泥漿的彌散半徑較大。(2)施工時(shí)有個(gè)別孔內(nèi)壁泥砂塌陷并沉積到孔底的現(xiàn)象，用鉆頭回鉆到孔底，并用高壓水泥漿將沉積的泥砂沖出孔外，以保證成樁的質(zhì)量。

三、文物保護(hù)與防護(hù)

為防止施工過(guò)程中產(chǎn)生的水泥漿等污染物對(duì)城墻造成污染，施工時(shí)先用塑料布將加固部位的墻體進(jìn)行遮擋防護(hù)，之后再施工。對(duì)施工機(jī)械及施工方式進(jìn)行改進(jìn)，采取干成孔作業(yè)，避免了對(duì)城墻造成損害。

在施工過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)工作人員的教育，提高他們對(duì)山海關(guān)長(zhǎng)城價(jià)值的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)施工人員的文物保護(hù)意識(shí)，并貫穿整個(gè)施工過(guò)程中。整個(gè)項(xiàng)目的施工沒(méi)有發(fā)生損壞城墻的情況。

因舊城墻基礎(chǔ)被掩埋(施工清理后又回填保護(hù))，城墻結(jié)構(gòu)多種多樣，地下遺存豐富，通過(guò)與有關(guān)單位聯(lián)系，了解相關(guān)情況，同時(shí)采用人工開(kāi)挖清理，探明城墻地基基礎(chǔ)情況，以便采取合理的施工方法。

四、結(jié)論和建議

1、采用干成孔施工、混凝土壓灌樁對(duì)舊城墻地基進(jìn)行加固，對(duì)于山海關(guān)的舊城墻地基加固是可行的。

2、由于施工對(duì)象被掩埋，城墻結(jié)構(gòu)不盡相同，施工中經(jīng)常發(fā)生不可預(yù)見(jiàn)情況，需要施工單位與設(shè)計(jì)單位密切聯(lián)系，以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)調(diào)整技術(shù)方案。

3、采用超流態(tài)混凝土壓灌樁和樹(shù)根樁對(duì)山海關(guān)舊城墻地基進(jìn)行加固，既保證了城墻安全穩(wěn)定，消除了安全隱患，又遵循了“最小干預(yù)原則”，確保了城墻的真實(shí)性和完整性。結(jié)果顯示所采用的加固方案和技術(shù)手段是合適的。

4、施工結(jié)束后，對(duì)基礎(chǔ)加固樁陸續(xù)按照相關(guān)的要求進(jìn)行了檢測(cè)，均符合設(shè)計(jì)要求，城墻變形監(jiān)測(cè)也完全符合規(guī)范要求。本次加固試驗(yàn)項(xiàng)目為今后山海關(guān)舊城墻乃至其他城墻的加固提供了切實(shí)可行的方法。

責(zé)任編輯：成彩虹