淺談西安地鐵建設中的文物勘探與保護

馬志堯

摘 要：作為十三朝古都，國家級歷史文化名城的西安，擁有著大量的地上和地下文物古跡。近年來，隨著我國地下軌道交通項目的日益增加，地鐵建設迅速發展，在地鐵建設施工的過程中，可能會穿越不同級別的地上已知文物保護單位或占壓地下未知文物，地鐵建設施工過程中的文物保護工作就顯得至關重要。本文結合西安地鐵4號線施工中遇到的具體案例， 提出了地鐵建設中文物保護工作的具體內容和采取的措施。

關鍵詞：地鐵；施工；文物；文物保護

中圖分類號：TU-87 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）15-0232-02

西安地鐵4號線，是西安市城市軌道交通規劃的第四條地鐵線路，方向為南北方向。線路南起航天產業基地，北至西安北客站，全線設車輛段和停車場各一處。連接西安北客站和西安火車站，由南至北依次貫穿曲江新區、雁塔區、碑林區、未央區、經濟技術開發區。線路全長35.2km，全部為地下線路。線路經過唐大明宮、唐芙蓉園、曲江池等遺址保護區。

1 地鐵建設中文物保護原則

文物保護是西安地鐵建設中的重點問題，地鐵公司作為建設方對文物保護工作高度重視。在建設過程中嚴格遵循以下幾項原則：

（1）在國家、省文物主管部門的指導和市政府領導親自把控下，西安地鐵在規劃建設嚴格遵守《中華人民共和國文物保護法》、《陜西省文物保護條例》及省市有關文件要求；（2）從一開始的規劃選線時盡量避開文物保護區，實在避不開的，對于地上文物工程設計和施工要做到不破壞文物遺址的完整性，不影響歷史文化風貌，對于地下文物，在工程設計和施工中要做到穿越時不傷及遺址主體；（3）規劃編制及施工建設每一環節，都征詢文物部門的建議，對沿線的文物古跡按照有關規定編制專項文物保護規劃，組織專家論證，逐級上報審批，手續完備，并在地鐵項目建設過程中采取措施實施保護和監測；（4）地鐵建設線路所有項目開工建設前，均進行了文物勘探和必要的考古發掘工作。

2 地鐵建設中文物保護的具體措施

2.1 施工中對已知文物的保護措施

由于西安市的建成區與遺址區高度重合，地鐵4號線線路又主要分布于城市建成區和主干道。地鐵施工中穿越了大量的地面已知的文物保護單位，結合既往一、二、三號線的施工經驗，確定了4號線施工中的文物保護原則。

在線路規劃設計階段盡量避開遺跡、遺址的分布密集區，避免對其造成破壞；對于必須經過以公布保護范圍和建設控制區域的文物保護單位，線路和站點盡量避免設置在遺跡本體和核心區域，盡量設置在緩沖區或者規劃控制區。

對于必須經過遺跡本體或者核心區域的，例如：4號線和平門～大差市區間盾構下穿和平門。則通過優化線路斷面方案，加大線路間距，增大線路埋深；選擇對地面沉降較小的盾構法施工；對地基土進行注漿加固；采用目前最先進的鋼彈簧浮置板道床減振。并制定嚴密的監測實施方案，結合2號線先進經驗，采用現代仿真技術解決傳統文物保護手段中，研究成本高，對文物本體容易產生影響等問題，開展大量的以文物保護為目的的模擬計算，以地鐵穿越文物引起的沉降變形和振動為邊界條件，提出文物本體抵抗沉降和振動的具體標準，研究地鐵結構埋設深度、加固措施、施工工法等影響文物安全的因素，并以此為基礎提出了較為可靠、安全的施工方案。

2.1.1 四號線與和平門的關系

和平門城墻位于西安城墻的南段，該區段范圍內城墻高約12m，頂寬15m，底寬18m。其中洞寬7.0m，高8.0m，4個門洞大小相同，門洞間隔墻厚3.0m。城墻段結構形式為：夯筑芯墻+外包磚。地鐵四號線采用盾構區間下穿和平門，盾構隧道從和平門門洞下方穿過和平門。

2.1.2 具體文物保護方案

項目建設前期，嚴格執行《中華人民共和國文物保護法》和《陜西省文物保護條例》，地鐵公司委托多家具有專業資質的研究設計單位開展了地鐵四號線下穿西安城墻和平門文物保護專項方案研究工作。

為了確保施工及運營過程中西安城墻和平門的安全穩定，結合西安地鐵一、二號線的工程經驗，在進行理論計算和數值仿真研究的基礎上，通過工程類比，提出了以下措施：

（1）線路平面：區間隧道左右線盡可能加大線間距，從而避免隧道開挖引起的沉降槽疊加。（2）線路縱斷面：區間隧道盡可能加大埋深，從而將城墻基礎置于隧道壓力拱影響范圍之外。（3）工法選擇對環境影響最小、沉降控制最有效的盾構法施工。（4）加固設計應盡可能減小施工期間對城墻的影響，加固設計盡可能不改變城墻現狀和原貌。為了便于盾構法施工隧道安全順利的通過和平門城墻及其門洞，需對門洞基礎下方土體進行加固，加固方案采用袖閥管注漿方式（即采用化學注漿增大地層變形模量從而減少地層沉降量）提高隧道埋深范圍內地層抵抗不均勻變形的能力。注漿加固需在盾構機通過前完成。盾構機通過前，在地表城墻門洞基礎周邊布置2排袖閥管進行注漿加固。注漿加固漿液采用水泥-水玻璃雙液漿，現場可根據實際情況以及所需的凝結時間適當調整水灰比和雙液比。注漿加固結束以達到穩定壓力為準。注漿過程中應注意控制注漿壓力，防止壓力過大，造成地面隆起。（5）道床設計采用鋼彈簧浮置板減振道床，降低運營期間地鐵振動對城墻的影響。

2.1.3 模擬計算保護成果

通過建立城墻地形三維有限元模型（圖1），模擬分析在盾構下穿城墻四個典型工況下，對城墻和地面各沉降觀測點的監測和計算。驗證采取保護措施有效性。

根據盾構機的不同位置，本次研究共考慮了4種典型工況：工況一：左線隧道開挖至門洞正下方；工況二：左線隧道貫通；工況三：右線隧道開挖至城墻正下方，保持左線貫通；工況四：雙線隧道均貫通。

監測斷面沉降，在計算過程中，設置7個沉降監測點：城墻基礎沉降點5個：I、II、III、IV、V；地面沉降點2個：VI、VII。沉降監測點布置圖如圖2所示。

對比僅采用加大左右線間距、加大埋深，未采用地基加固前各種工況下沉降計算結果：經過前期線路優化，增加區間隧道的埋深，使得隧道開挖對于上部城墻的影響已經大大減小。盾構機在開挖過程中造成的地面沉降，與西安地鐵一、二號線盾構隧道穿越文物及文物帶的沉降規律基本一致，也滿足四號線和平門段城墻保護所提出的沉降標準。

對比采用地基加固后各種工況下沉降計算結果城墻基礎加固后，城墻基礎最大沉降略有減小。沉降變化幅度由大到小依次為工況一，工況二，工況三，工況四，而最終工況（工況四）情況下加固前和加固后城墻基礎沉降相差最小。

和平門城墻的數值模擬計算結果表明，加大線路埋深和增加平面線間距是減小城墻和地表沉降最有利和最天然的方法，這與和平門城墻保護措施的設計思路是一致的。同時，數值模擬計算結果還表明，在設計的加固方案條件下，可以對城墻基礎沉降起到一定預防作用，對于隧道間的沉降槽亦有一定抑制作用，故地面埋置袖閥管注漿加固方案可有效控制地鐵盾構隧道施工過程中產生的變形及沉降，能夠確保城墻的結構安全。

2.2 施工建設前期的文物勘探和考古發掘

按照《中華人民共和國文物保護法》、《陜西省文物保護條例》、《西安歷史文化名城保護條例》等相關法律、法規的規定，西安市行政區域內進行的建設工程項目，建設單位應當事先報文物行政主管部門，由文物行政主管部門組織從事考古發掘的單位在工程范圍內進行文物勘探。文物勘探是調查了解古代文化遺存的性質、結構、范圍等基本情況，為建設項目施工前的考古發掘工作提供科學的可靠依據的工作，是為保護地下文物遺存免受生產、建設性破壞的一項重要措施。地鐵公司在各條線路開工建設前與文物部門一起完成大量與文物保護有關的工作，包括：（1）與文物保護部門簽訂的文物勘探和古墓葬發掘協議，提供各條線路各車站相關圖紙資料。（2）土建單位進場施工前對廣大職工進行文物法的宣傳和文物安全警示教育。地鐵建設穿越西安市城市建成區和主干道，地鐵車站、附屬結構、停車場、車輛段等設施設備，在建設過程中有可能壓占地下未知文物，每一個站點和開挖區域均事先進行考古勘探。新征地或無建筑無硬化道路等無勘探障礙的施工區域，如停車場、車輛段等則進行了全面普探。根據與文物保護部門簽訂的合同，線路開工建設前，車站圍擋完畢破除硬化路面之后，由文物保護部門及時對施工區域進行文物勘探工作，考慮到地面區域的交通等問題，文物勘探和考古發掘主要采取配合工程進度分階段分區域實施。動工之前先在無障礙區域進行文物勘探，隨后施工中又對原來有障礙現已破除的地方及時進行補探。若在勘探和后續施工中發現古墓葬、古遺跡、古井等文物跡象時，施工單位則立即停工保護現場，并積極配合文物保護進行考古發掘工作。

2.3 保護成果

截至目前西安地鐵1、2、3號線已通車，通過地鐵公司與文物保護部門的積極配合，地鐵四號線和平門～大差市區間下穿和平門的文物保護方案，已獲得國家文物局批準。西安地鐵4號線施工前進行文物勘探工作時發現多座古墓如航天城車輛段在施工進場前進行文堪工作時發現古墓34座，出土了很多具有重要意義的文物，文物時代跨度長，為西安地區古代墓葬的研究提供了新的實物資料，對研究長安少陵原的歷史具有重要意義。目前已發掘墓葬的所有出土文物和考古資料已提取，發掘過得古墓葬已回填，建設單位已恢復正常施工，未對工期造成較大影響。

3 結語

物轉星移，歲月在流逝，歷史在遠走。無數傳說、無數歷史凝結在浩如煙海的文物古跡中，文物古跡是代表各個時代人類文明的標志，是祖先遺留下來的人類共同財富。文物保護已到了刻不容緩的時候了。

西安文物古跡眾多，各種文物類型豐富，必須正確處理地鐵工程建設、社會發展與文物保護的關系，在地鐵施工中，將文物保護作為一項重要內容進行研究，實現工程建設與文物保護的協調發展，達到文物保護與工程建設的雙贏。

參考文獻

[1]辛龍，王自力.西安北朝王夫人墓[J].大眾考古，2015，（11）：16-17.

[2]伍建國.西安地鐵3號線文物保護問題研究[A].中國土木工程學會城市軌道交通技術推廣委員會.2010城市軌道交通關鍵技術論壇論文集[C].中國土木工程學會城市軌道交通技術推廣委員會：中國土木工程學會，2010：6.

[3]李宇東.西安地鐵文物保護實踐與思考[J].城市軌道交通研究，2014，17（10）：10-13.