地層類地質遺跡保護工程的設計施工
——以山旺地層剖面保護棚工程為例

趙剛

(山東山旺國家級自然保護區管理處，山東 臨朐　262600)

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地層類地質遺跡保護工程的設計施工

——以山旺地層剖面保護棚工程為例

趙剛

(山東山旺國家級自然保護區管理處，山東 臨朐262600)

地質遺跡是國家的寶貴財富。如何保護好這筆財富資源，是各級政府和有關科研單位、專家學者長期關注的一個重要課題。該文詳細論述了地質遺跡保護項目的規劃設計、工程施工及監管機制，對如何增強項目實施的可行性，提高保護的實際效果，增加綜合效益提出了切實有效的措施。

地質遺跡；保護工程；設計施工；山東山旺

引文格式：趙剛.地層類地質遺跡保護工程的設計施工——以山旺地層剖面保護棚工程為例[J].山東國土資源，2015,31(8)：68-70. ZHAO Gang. Design and Construction of Geological Heritage Protection Project—— Setting Shanwang Stratigraphic Section Shelter Project as an Example[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(8):68-70.

0　引言

地質遺跡是指在地球演化的漫長地質歷史時期，由于各種內外動力地質作用，形成、發展并遺留下來的珍貴的、不可再生的地質自然遺產。為加強地對質遺跡的保護，國家設立了地質遺跡保護區，并根據重要程度分國家級、省級、縣級三級。

山旺國家級地質遺跡保護區是1999年10月國土資源部和國家環境保護總局聯合確立的。2001年國土資源部批準該區為“國家地質公園”，2013年被國家古生物化石專家委員會批準為“國家級重點保護古生物化石集中產地”。保護區內臨朐群標準層型剖面，珍稀富集的古生物化石，典型的火山地貌等屬于國家級重要地質遺跡。為了有效減輕、防止地下水、風吹日曬、凍融等因素對剖面、古生物化石、火山地貌的破壞，保護區管理處目前正在建設一座建筑面積7000m2的鋼結構保護棚，將保護區的核心區全部罩蓋。結合該工程規劃設計和施工中的一些實際情況，淺談一下此類地質遺跡保護工程應該注意的問題和必須把握的關鍵環節[1]。

1　突出保護實效

地質遺跡保護工程不同于一般的建筑物(構筑物)工程，其保護功能居首位的特性，決定了此類工程在設計前要深入了解被保護的地質遺跡形態和屬性，調查分析對其造成破壞和威脅的因素，力求通過保護工程有針對性地減少這些因素的影響，達到保護目的。山旺地層層型剖面是典型的硅藻土沉積頁巖，質輕易碎，吸水性強。對其破壞因素主要是水、凍融和風吹日曬等風化作用。針對這些實際情況，專家們確定了設計的基本原則：一是必須對整個剖面進行封閉式全罩蓋，內部溫控，防止凍融；二是建筑物結構必須達到防風化的作用。基于這兩條原則，保護棚設計對整個剖面實行了全封閉罩蓋，幕墻采用了不透光的鋁錳鎂板，防止陽光直射到剖面，頂部采用玻璃采光。建筑窗口按照蟻穴通風原理，并考慮區域季風風向進行科學布設。開合關閉采用弱電智能控制系統，根據室內溫濕度進行自動控制，防止冬季剖面巖層因含水分而發生冰凍，以及溫濕度變化造成剖面表面風化，從而最大程度地實現了對剖面的保護。

2　避免發生保護性破壞

建設保護工程是為了保護地質遺跡，但如果設計和施工方案不科學，則很容易造成保護性破壞。山旺剖面保護棚最初的設計是建造一座橢圓形的穹頂棚，就象半個雞蛋殼，扣蓋整個剖面。這個方案需要在剖面以里，即硅藻土頁巖層打基礎，但是硅藻土頁巖太軟無法承重，所以必須要挖透硅藻土層(約25m)再下挖至玄武巖層，這樣對硅藻土層及其內含的化石破壞將是巨大的，如果再放坡，甚至要毀掉全部剖面。在聽取了有關專家意見后，山旺保護區管理處重新招標設計方案。經過十幾個方案的遴選和層層論證，最終確定了目前方案(圖1)。該方案采用懸挑式結構，在剖面外部沿剖面走向豎立起4根直徑超過2m的鋼柱，主要靠這些鋼柱和保護棚兩端的抗震墻支撐起整個建筑的重量，就象在剖面前面撐起一把傘，落在剖面以里的保護棚幕墻只需要搭落在硅藻土層上，不需要下挖而破壞硅藻土。4根大鋼柱本來采用的獨立基礎設計施工，后來也是考慮到施工放坡將會對剖面產生破壞所以又改為了鋼柱樁基礎[2]。

圖1　山旺核心區保護棚鋼架結構圖

3　注意安全影響因素

在實施地質遺跡保護工程時，首先要注意施工中的安全生產問題，第一，要把工程項目的質量安全管理體系建立起來。先立規矩、定措施，凡涉及工程質量安全的環節，怎么做、誰來做、什么標準，都要完善。第二，要配好現場安全施工管理人員。并且必須具有專業資格，切實到位。第三，要嚴格落實相關的安全制度和操作規程[3]。

建筑物建成后仍然要關注安全問題，包括設施在使用中是否牢固或變形、消防是否達標、通道是否通暢、土石是否有塌落隱患等等。建筑物外圍也要注意周邊環境的安全問題。山旺地層剖面總長160m，絕對高度25m左右，所處的位置在堯山山腳，剖面上方(西部)面臨土體滑塌的威脅；東部緊臨一座水面面積0.67hm2(10畝)左右的小水庫，既要防止庫壩垮塌，又要防治水庫滲水；有一條地下古河道從剖面經過，挖地槽時的滲水也是一個安全影響因素。為排除這些安全隱患，在組織施工中本著即使追加投資也要保證安全的原則，分別編制了東部和北部施工支護方案，根據不同區位的地質條件，采取了地下連續墻、混凝土灌注樁和土釘墻支護等措施。每個方案都組織專家進行論證，認真實施。針對上方的土體滑塌威脅，新申報了剖面周邊地質災害動態觀測項目，通過先進儀器和科學手段，聘請專業團隊對可能出現的安全隱患進行全方位全天候動態監測，及時發現問題，便于第一時間做出避險反應。著眼于長遠根治剖面保護棚及周邊安全隱患，目前省地質環境總站有關專家已踏勘現場，正在編制系統治理方案，如果批準實施，將徹底消除各種安全隱患問題[4]。

4　力求綜合效益最大化

山旺剖面保護棚所處的山旺國家級自然保護區，同時還是山旺國家地質公園，并且是AAA級旅游景區。在建設保護棚之前，管理處派員先后到諸城恐龍地質公園的龍立方和西安秦始皇兵馬俑保護棚等類似建設進行了參觀學習。這些地方一邊抓保護，一邊發展旅游的成功做法給決策者很大啟發。山旺保護棚的設計曾分別委托上海同濟大學和美國埃埔發設計院設計了十多個方案。最后選定的方案不但因其懸挑式結構能避免破壞剖面，內部構造科學合理能有效防止風化和凍融，而且其獨特有內涵的外觀設計也大大增強了建筑的景觀功能。整個建筑高大宏偉(圖2、圖3)，其正面象是一本打開的書，喻意“山旺化石萬卷書”，背面則象是火山口，而化石和火山正是山旺地質公園的兩大地質景觀。游客從正面書脊處進入保護棚內部參觀剖面，正如進入山旺化石這本“萬卷書”去探尋生物進化和地球演變的奧秘。建筑外觀給游客以強悍的視覺沖擊力，很容易產生一種進入探秘的沖動，參觀以后也會留下深刻印象。可以說，山旺剖面保護棚完美詮釋了“建筑是藝術和歷史的融合”。此保護建筑在今后地質運營中必將為增加旅游客源、提高經濟收入等方面發揮至關重要的作用[5]。

圖2　山旺地質遺跡保護棚正面效果圖

圖3　山旺地質遺跡保護棚背面效果圖

5　結語

地質遺跡保護工程建成后，一方面建筑本身需要日常維護，來保證建筑的保護功能正常發揮，另一方面，地質遺跡在得到建筑物保護的同時還要配套其他的保護措施，確保不風化、不凍融、不遭受任何形式的破壞。在日常工作中要建立相關制度，采取切實措施，形成有效的工作機制，真正讓珍貴的地質遺跡得到永續保護，把大自然賜予我們的禮物一代一代傳給世人。

[1]陳安澤，盧云亭，張爾匡，田明中.旅游地學大辭典[M].2013：330-339.

[2]張鳳舫.山東臨朐硅藻土礦床產出的地質特征[J].建材地質，1982，(4)：24-30.

[3]王寧.深化改革 推動工程項目管理創新——在加強建筑工程五方責任主體制度建設暨全國建筑業企業優秀項目經理經驗交流會上的講話(摘編)[J].建筑，2014，(21)：18-22

[4]盛宇，邵振華.型鋼混凝土結構的施工質量控制[J].建筑，2015，85-101.

[5]貝聿銘.建筑是藝術和歷史的融合[J].中華活頁文選(高一年級版)，2012，(9)：19-21.

Design and Construction of Geological Heritage Protection Project—— Setting Shanwang Stratigraphic Section Shelter Project as an Example

ZHAO Gang

(Management Office of Shandong Shanwang National Nature Reserve, Shandong Linqu 262600, China)

Geological relics are precious wealth of the country. How to protect geological relics is an important issue for government, relevant scientific research units, experts and scholars. In this paper, planning and design, project construction and supervision mechanism of geological relics protection project have been introduced in detail. Relative suggestions have been put forward to strengthen the feasibility, enhance the implementation of the project, improve the protection of the actual effect and increase comprehensive benefits.

Geological relics protection project; design; construction; Shandong province

2015-07-23；

2015-07-27；編輯：曹麗麗

趙剛(1975—)，男，山東臨朐人，工程師，主要從事地質遺跡保護及工程管理工作；E-mail：LQZG@163.com

TU984.114

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