專利名稱：考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及文物保護學領(lǐng)域中的一種考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法，該方法包括造槽孔、向槽孔內(nèi)注填防水漿材等整個工藝流程，本發(fā)明還涉及該方法中所使用的造槽孔器具。
背景技術(shù)：
我國是世界四大文明古國之一，地下古文化遺址數(shù)以千萬計，它們是我國優(yōu)秀文化遺產(chǎn)的重要組成部分，也是中華文明的象征。隨著國家建設(shè)的飛速發(fā)展和國家對文物的高度重視，全國每年有眾多的考古發(fā)掘和不少重要文物出土，其中，像古稻田、古宮殿等不可移動的遺跡文物需要原貌永久性地保存在考古發(fā)掘現(xiàn)場內(nèi)，以期建造博物館，便于學術(shù)研究和參觀展示，促進旅游事業(yè)和經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展。此文中，考古發(fā)掘現(xiàn)場系指新舊考古發(fā)掘現(xiàn)場，包括永久性保留在考古發(fā)掘現(xiàn)場內(nèi)的古祭壇、古稻田、古墓、古宮殿等不可移動的遺跡文物?？脊虐l(fā)掘現(xiàn)場(簡稱考古現(xiàn)場，下同)呈探方坑狀，一般低于四周地表數(shù)米，深者達10米以上。四周的地表雨水和農(nóng)田水下浸至不透水地層后形成滯水地層，再通過滯水地層和其它媒體橫向滲流至考古現(xiàn)場內(nèi)，從而造成文物危害，尤以多雨的南方最為嚴重。湖南澧縣城頭山古城遺址六號考古現(xiàn)場保護區(qū)內(nèi)，是六千多年前的大丘塊水稻田、祭壇、首領(lǐng)墓等珍貴遺跡文物，其面積約700平方米，曾作過疏流、土工膜隔水等防滲處理。2011年6月 15日一場暴雨，致使大量滲流水涌入保護區(qū)內(nèi)，用三臺小型電動抽水機外排，才免遭危害。 然而，該遺址中的一號考古現(xiàn)場保護區(qū)曾進行過類似此技術(shù)的窄槽注漿防滲處理，因而安然無恙ο由于滲水的危害，造成探方坑坑體崩塌，雜草、昆蟲滋生，土質(zhì)腐殖風化，直至文物毀滅。所以，為了對考古現(xiàn)場進行原貌永久性和展示性保護，必須首先進行防滲處理。只因每一處受保護的考古現(xiàn)場都是位于該遺址文化遺存最厚、最豐富地段，若用目前現(xiàn)有的其它工程防滲技術(shù)進行考古現(xiàn)場防滲，將對文化遺存造成“犯罪性”的損失。當時，我們僅知道人工開挖筑墻防滲技術(shù)，以此為基礎(chǔ)進行研究。在后來查閱的資料中，發(fā)現(xiàn)了高壓注漿防滲技術(shù)，更不適應(yīng)考古現(xiàn)場防滲，因為漿材受高氣壓作用而滲透至文化層，會造成大面積的文化層破壞。所以，目前考古現(xiàn)場防滲是國內(nèi)乃至國際都尚未解決好的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)難題，提供一種考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法，主要采用窄槽注漿技術(shù)。本發(fā)明的考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法，采用自己研制的造槽孔器具，環(huán)繞考古現(xiàn)場四周造一道窄型垂直槽孔，垂直槽孔往下直切入不透水粘土層，然后在槽孔內(nèi)注填不同的防水漿材，防水漿材填滿所述槽孔和土體中的所有空隙，在物理化學作用下凝固結(jié)石，形成一道薄型地下防滲幕墻。根據(jù)不同地質(zhì)選擇槽孔的不同寬度。對于正常地層，所述槽孔口寬10-15cm，對于劣質(zhì)地層，所述槽孔口寬不超過30cm。垂直槽孔的深度可達IOm以上。所述防水漿材為剛性或柔性可凝性防水漿材。本發(fā)明還提供實施所述防滲保護方法時所用的造槽孔器具，包括劈裂器和砸擊
O(1)劈裂器由鋼板材焊接制成。劈裂器呈豎長方體，長80-700cm，寬40-120cm， 厚10-30cm。劈裂器的上端為器頂，頂端設(shè)有雙吊環(huán)，下端為器口，器口的銳與鈍根據(jù)地質(zhì)強度而定。器體內(nèi)空，器體內(nèi)左右各設(shè)有垂直貫穿的導(dǎo)向桿孔，兩根導(dǎo)向桿分別穿過所述導(dǎo)向桿孔。( 砸擊器由鋼板材制成。砸擊器呈豎長方體，長60_300cm，寬30_50cm，厚 10-30cm。砸擊器為實體，下端的器口呈鋸齒形，頂端設(shè)有二個吊環(huán)；器體內(nèi)左右各設(shè)有垂直貫穿的導(dǎo)向桿孔，兩根導(dǎo)向桿分別穿過所述導(dǎo)向桿孔。本發(fā)明的防滲保護方法，最大優(yōu)點是防滲幕墻可以把一切外來水體堵截在保護區(qū)之外，止水徹底，止水率達95-100%，真正達到防滲止水和保護文物的目的；而且，施工對遺址地層破壞小，解決了其它防滲技術(shù)對遺址破壞大的重大技術(shù)問題。


圖1是本發(fā)明的地層與防滲墻的剖面示意圖。圖是本發(fā)明的劈裂器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3a_3d是本發(fā)明的砸擊器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明防滲保護方法的工藝流程圖。圖中1-地表防滲層 2-滯水地層 3-粘土層 4-粉質(zhì)粘土層5-砂礫層6-防滲幕墻 7-劈裂器 71-吊環(huán)72-導(dǎo)向桿孔 73-導(dǎo)向桿 8-砸擊器
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法做進一步詳細的描述。圖1為一般考古發(fā)掘現(xiàn)場的地層剖面示意圖。如圖所示，考古發(fā)掘現(xiàn)場的地層分為地表防滲層1、滯水地層2、粘土層3、粉質(zhì)粘土層4和砂礫層5。本發(fā)明的考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法可以在這樣的地層中實施。首先，環(huán)繞考古現(xiàn)場四周采用造槽孔器具造一道窄型垂直槽孔，垂直槽孔從地表的滯水地層2 (即人類文化堆積層)往下直切入不透水的粘土層3 ；然后，在所造槽孔內(nèi)注填防水漿材，防水漿材填滿所造槽孔和土體中的空隙；防水漿材在物理和化學作用下凝固結(jié)石，最后形成一道薄型地下防滲幕墻6，它可以把一切外來水體堵截在保護區(qū)之外。根據(jù)不同地質(zhì)選擇槽孔的不同寬度。對于正常地層，所述槽孔口寬10-15cm，對于劣質(zhì)地層，所述槽孔口寬最寬不超過30cm。垂直槽孔的深度可達IOm以上。作為注填材料，所述防水漿材為剛性或柔性可凝性防水漿材。具體是
(1)剛性材料以水泥、水玻璃為主料，粗砂、礫石為骨料，防水劑、速凝劑為外加劑配制而成。其中，水泥采用425以上標號硅酸鹽水泥；水玻璃的模數(shù)為2. 5-3. 0，濃度為43-45° Be。骨料粒徑要求細骨料粒徑為0. 1-3. Omm,如粗砂，其含泥量不得大于3 % ；粗骨料粒徑為 20-40mm，如河礫、碎石，骨料徑最大不得超過混凝土最小部位截面尺寸的1/2，且不得超過 50mm，其含泥量不能大于1-2%。外加劑市場上較多，例如，防水劑有氯化鐵防滲劑，速凝劑有速凝MNC-A超早強劑等，可以根據(jù)需要選擇。水泥、水玻璃、粗砂、礫石的用量比為1 0.015 2.5 4.0，外加劑的比例按照
各自產(chǎn)品說明書使用即可。在向槽孔中注填剛性防水漿材時，對于劣質(zhì)地層，則需要垂直襯以鋼絲網(wǎng)，以增加防滲幕墻的牢固度。(2)柔性材料以浙青、聚乙烯為主料，礦石粉為填充料，煤焦油或柴油為稀釋劑，通過熬制，用機械攪拌而成。這里，浙青是由固體石油浙青(占70% )和固體煤焦浙青(占30% )改性而成。 聚乙烯(HDPE)為原坯材料或再生、廢舊材料均可。礦石粉以花崗巖粉或滑石粉為宜，細度 120180目。稀釋劑以煤焦油或柴油為宜。其中，浙青、礦石粉、聚乙烯的用量比為1 2.2 0.015 ；稀釋劑不定量，應(yīng)根據(jù)
主料浙青的固液程度來確定，以易施工為宜。加熱施工要求用明火灶體和圜形底鐵鍋為加熱器具，加熱溫度為130-170°C。待浙青溶解70%后，放入聚乙烯，待完全溶解，最后放入填充料，利用電動攪拌機拌勻即可。加熱過程中，可根據(jù)主料浙青的固液程度添加適量稀釋劑。在向槽孔中注填柔性防水漿材時，對于劣質(zhì)地層，則需要垂直襯以玻璃纖維布，以增加防滲幕墻的牢固度。(3)剛性柔性合一墻體在所述槽孔中間立裝模板，將槽孔分隔為寬槽與窄槽兩部分，在寬槽內(nèi)注填上述剛性材料，凝固脫模，在窄槽內(nèi)注填上述柔性材料，窄槽一般寬2-5cm，形成剛?cè)岷弦粔w。圖2a_2d為本發(fā)明的劈裂器的結(jié)構(gòu)示意圖，分別是主視圖、左視剖面圖、右視剖面圖和仰視剖面圖。圖示的是本發(fā)明的150-60-10型劈裂器7，該劈裂器由鋼板材焊接制成， 總體上呈豎長方形，長150cm，寬60cm，厚10cm。劈裂器的上端為器頂，頂端設(shè)有兩個吊環(huán) 71，下端為器口，器口的銳與鈍根據(jù)地質(zhì)強度而定。器體內(nèi)空，器體內(nèi)左右各設(shè)有垂直貫穿的導(dǎo)向桿孔72，兩根導(dǎo)向桿73分別穿過所述導(dǎo)向桿孔。圖3a_3d為本發(fā)明的砸擊器的結(jié)構(gòu)示意圖，分別是主視圖、A-A剖面圖、B-B剖面圖和C-C剖面圖。圖示的是本發(fā)明的100-40-10型砸擊器8，該砸擊器由鋼板材制成，總體上呈豎長方形，長100cm，寬40cm，厚10cm。砸擊器為實體，下端的器口呈鋸齒形，頂端設(shè)有二個吊環(huán)；器體內(nèi)左右各設(shè)有垂直貫穿的導(dǎo)向桿孔，兩根導(dǎo)向桿分別穿過所述導(dǎo)向桿孔。上述導(dǎo)向桿為兩根Φ15πιπι的圓鋼，將劈裂器或砸擊器垂直串于二根圓鋼上。二根圓鋼的下端插入地層中，上端固定在動力三角架上，以使造孔器具按一個方向升降，確保造孔質(zhì)量。
下面參照圖4，介紹本發(fā)明防滲保護方法的工藝流程。(1)水文地質(zhì)勘測這是很重要的首道工序。按照擬定槽孔布局，用考古洛陽鏟探孔勘測，以了解地質(zhì)及地下滯水地層、地段，并繪成勘測圖紙，為編寫工程方案和施工提供依據(jù)。(2)工程規(guī)劃方案編寫根據(jù)水文地質(zhì)勘測提供的圖紙，以確定槽孔布局方案；根據(jù)不同地質(zhì)，選擇槽形和不同的注填漿材，以及工程量和造價框算等。(3)施工方案編寫編寫施工具體細則，包括施工組織及管理、安全措施等。(4)工前準備造孔器具研制，購買材料，路、水、電三通，施工現(xiàn)場平整等準備工作。(5)槽孔布局放線根據(jù)不同地質(zhì)設(shè)計不同的槽形，即選擇槽孔的寬度和深度。(6)造孔用造孔器具分段造孔施工。此時的動力裝置采用HSDJ130型三角架打樁機稍加改裝后便可滿足施工需要，架高3. 5米，動力4千瓦，卷揚牽引力1噸，用來升降劈裂器、砸擊器。非用砣體，利用劈裂器、砸擊器的自身重量即可。根據(jù)地質(zhì)強度，選擇劈裂器、砸擊器的重量。(7)固壁、槽底清理成槽后，劣質(zhì)地層須用水泥粘土泥漿進行固壁處理，并對槽底泥水進行清理，驗收合格。(8)注漿前準備配制注填材料——防水漿材，并運輸?shù)娇脊努F(xiàn)場，施工工具到位及技術(shù)、安全人員到崗點等，完成準備工作。(9)注填按上述技術(shù)要求進行注填防水漿材。(10)凝固所注填的防水漿材逐漸凝固。(11)復(fù)注待注填的防水漿材完全凝固后進行第二次注填，直至達到規(guī)定的高程和槽孔注填滿為止。(12)封槽口進行封口處理，通過支土工布或土工膜、或者鋪墊層(夯土)或保護層(水泥混凝土硬化)實施封口保護。(13)槽外盛水檢驗在環(huán)防滲幕墻外一周設(shè)水溝，水溝內(nèi)78小時甚至更長時間盛水驗收，看是否有滲漏現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法，包括以下步驟a.利用造槽孔器具環(huán)繞考古現(xiàn)場四周造一道窄型垂直槽孔，該垂直槽孔從滯水地層 (2)往下直切入不透水的粘土層(3)；b.在所述槽孔內(nèi)注填剛性防水漿材或柔性防水漿材，或者剛?cè)岷弦环浪疂{材；c.待注填的防水漿材完全凝固后進行多次復(fù)注，直至達到規(guī)定的高程且所述槽孔注填滿為止，最后凝固結(jié)石，形成一道薄型地下防滲幕墻(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法，其特征在于在步驟a形成槽孔之后，劣質(zhì)地層須用水泥粘土泥漿進行固壁處理，并清理槽底泥水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法，其特征在于在步驟b中，在向所述槽孔內(nèi)注填剛性防水漿材時，所述防滲幕墻需垂直襯以鋼絲網(wǎng)；在向所述槽孔內(nèi)注填柔性防水漿材時，所述防滲幕墻需垂直襯以玻璃纖維布；在向所述槽孔內(nèi)注填剛?cè)岷弦环浪疂{材時，在所述槽孔中間立裝模板，將槽孔分隔為寬槽與窄槽兩部分，先在寬槽內(nèi)注填剛性防水漿材并凝固脫模，然后在窄槽內(nèi)注填柔性防水漿材，形成剛?cè)岷弦坏膲w。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法，其特征在于在步驟c之后，進行封口處理，通過支土工布、土工膜、或者鋪夯土墊層或水泥混凝土硬化保護層實施封口保護。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法，其特征在于在所述封口處理步驟之后，進行槽外盛水檢驗，即在環(huán)防滲幕墻外一周設(shè)水溝，水溝內(nèi)78小時甚至更長時間盛水驗收，看是否有滲漏現(xiàn)象。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法，其特征在于所述剛性防水漿材以水泥和水玻璃為主料，以粗砂和礫石為骨料，以防水劑和速凝劑為外加劑配制而成，其中水泥、水玻璃、粗砂、礫石的用量比為1 0.015 2.5 4.0，外加劑適量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法，其特征在于所述柔性防水漿材以浙青、聚乙烯為主料，礦石粉為填充料，煤焦油或柴油為稀釋劑熬制攪拌而成，其中浙青、礦石粉、聚乙烯的用量比為1 2.2 0.015，稀釋劑適量。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一項所述的考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法，其特征在于所述槽孔口寬10-30cm，所述槽孔的深度最大達10m。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法，其特征在于所述造槽孔器具包括劈裂器(7)，該劈裂器總體上呈豎長方體，長80-700cm，寬40-120cm，厚10-30cm，該劈裂器的上端為器頂，頂端設(shè)有雙吊環(huán)(71)，下端為器口，器體內(nèi)空，器體內(nèi)左右各設(shè)有垂直貫穿的導(dǎo)向桿孔(72)，兩根導(dǎo)向桿(73)分別穿過所述導(dǎo)向桿孔(72)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法，其特征在于所述造槽孔器具還包括砸擊器(8)，該砸擊器總體上呈豎長方體，長60-300cm，寬30_50cm，厚10_30cm，該砸擊器為實體，下端的器口呈鋸齒形，頂端設(shè)有二個吊環(huán)，器體內(nèi)左右各設(shè)有垂直貫穿的導(dǎo)向桿孔，兩根導(dǎo)向桿分別穿過所述導(dǎo)向桿孔。
全文摘要
一種文物保護學領(lǐng)域中的考古發(fā)掘現(xiàn)場防滲保護方法，先用造槽孔器具環(huán)繞考古現(xiàn)場四周造一道10-30cm寬的窄型垂直槽孔，垂直槽孔從滯水地層往下直切入不透水粘土層，其深可達10米以上；再在所述槽孔內(nèi)注填剛性或柔性防水漿材；待注填的防水漿材完全凝固后可依次進行多次復(fù)注，直至達到規(guī)定的高程且槽孔注填滿為止；最后凝固結(jié)石，形成一道薄型地下防滲幕墻。該方法使用了自制的劈裂器和砸擊器作為造槽孔器具。該方法的優(yōu)點是，防滲幕墻能把一切橫向滲水堵在墻外，止水徹底，防滲率達95-100％，剛性柔性合一墻體更是增加了抗剪強度和防水密度，而且施工對遺址破壞極小，解決了其他防滲技術(shù)對遺址破壞大的難題。
文檔編號E02D7/14GK102409692SQ20111035866
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者曹傳松 申請人:曹傳松