因為工作的原因,接觸到了一個文物保護的設計方案,當然這只是很初步的方案,還沒有實施。簡單介紹一下該項目文物保護的對象,是被列為2012年度中國十大考古發現的一座漢墓。該漢墓地處菏澤定陶縣,是國內已經發掘的此類墓葬中規格最高、規模最大、結構獨特,保存最完整、最具代表意義的一座“黃腸題湊”。其科研價值、歷史意義是文物保護工作者們重點關注和研究的事情;文物保護是一項單獨的工作,作為外行,不發表任何意見。
文物“黃腸題湊”現場圖片
在該項目中巖土工程設計目的是文物保護,在這里對涉及本專業的問題,提出自己的看法,與同行們探討。
首先,從本專業的角度梳理一下該項目的問題。漢墓大致可分為木結構的“黃腸題湊”本體區和封土遺址區,這是需要保護的對象。現在需要在原址上修建保護設施,以便對文物可以更好的科研、展示等等。擬建建筑物將“黃腸題湊”和土遺址保護在建筑物中,在地下結合工程開挖的基坑建造相應功能區。該漢墓基礎底面深埋地下約12m,漢墓結構約6m,上覆約6m的沖洪積黏性土、粉土,地下水位埋深約7m。水文地質和工程地質勘察報告揭示出,漢墓基底下有兩層承壓水層,承壓水水頭約在地表下6.5m,這兩層可能會對開挖基坑造成突涌問題。該項目已經進行了部分搶救性挖掘,已經放坡開挖到了6m處,一級放坡。現在巖土工程設計的主要任務是:第一、解決地下水的問題,水平方向防水和漢墓底部的垂直方向防水問題;第二、地下結構開挖的基坑支護設計。
接下來,從概念設計的角度來探討一下該項目的巖土工程設計問題。如果是同行你接到這個項目會怎么來進行概念設計呢?筆者的設計思路如下,與同行們探討。
第一、該項目的水平向止水問題,需要做止水帷幕,宜采用三軸水泥土攪拌樁套接一孔法施工;樁頂到現地面,樁底穿透第二層承壓水進入相對隔水層一定深度;既為臨時性的基坑開挖止水,也為永久性地下結構設置了一道止水帷幕。
第二、該項目的垂直向止水問題,可以考慮地鐵施工上常用到的MJS工法(全方位高壓噴射工法)。漢墓是在原址上保護,工程上常用的從地面向地下垂直向地基改良工藝全部報廢,只能考慮可以水平向施工的工法,這里就有MJS工法可以考慮。因為是高壓噴射工法,就需要解決注漿壓力大對周圍土體的隆起問題,會不會損傷被保護本體?這是該工法應用到這類問題上的重點工作。當然,從概念上設計MJS工法,是因為該工法在噴射高壓漿液的同時在注漿管處又有吸漿口,將過量的注漿液抽回地表,部分卸載了高壓噴射漿液作用在周圍土體上的漿液壓力,僅會對噴射壓力切割范圍內的土體進行改良,減小了基坑土體隆起。這個工法解決這個項目問題成功與否的關鍵在施工控制,從概念設計的角度應該是可行的。
第三、本體和土遺址區周邊基坑的開挖問題可以分兩方面考慮。本體和土遺址在該項目中成了基坑開挖中的一座孤島,可考慮懸臂樁+樁頂環冠梁或外環腰梁;孤島以外的“回”字型地下結構空間,可考慮放坡開挖。因為坡頂以外基本上都是農田,放坡的邊線是沒有硬性指標的,可以協商。
以上是筆者的個人拙見,拿與同行們探討,不足之處歡迎批評指正。
這里有人會問,為什么會拿出這么一個概念設計來討論呢?是因為,這個項目上報的設計方案與筆者的概念設計,差異太大。上報方案的設計思路如下:
第一、在現有開挖面下打設直徑1.25m鉆孔灌注樁支擋結構,樁間距1.5m,樁長22m;
第二、支護樁外圍設置止水帷幕,報告上說是旋噴樁,規格是ø850@600,與常用的三軸水泥土攪拌樁同規格;
第三、在土遺址區外圍打設樁板支護體系,將本體區和土遺址用樁、板和冠梁保護起來;
第四、水平支撐上首層采用混凝土冠梁,下設2道鋼支撐體系;問題是該方案在孤島與支護邊之間的“回”字形平面上,采用的是三面支頂,一面豁口;豁口處采用的是放坡到基坑頂。從受力分析的角度,被保護的本體和土遺址孤島卻成了三個方向受水平力,一個方向沒有水平向支頂的一個平面受力體系。這個方案如果豁口的放坡可以成立,為什么還要在其余三個方向設置支撐體系呢?打下去的灌注樁對考古工作本身就是地下障礙物,況且還可能在漢墓周邊有沒發掘的文物需要保護?
第五、孤島底部采用的拖換技術,架空被保護體與地下土體,以阻隔地下水。