張希旺，孫崇威，許子龍，魯 南，孫振磊

（中建八局第二建設(shè)有限公司，濟(jì)南 250014）

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，國家對(duì)考古勘探區(qū)的安全防護(hù)措施也越來越重視，特別是考古范圍廣、開挖深度深和環(huán)境條件復(fù)雜的區(qū)域[1-2]。目前，考古勘探工作大部分是由人力慢慢探索，整個(gè)過程中存在一定的危險(xiǎn)性。建筑基坑工程常采用樁基、地下連續(xù)墻、放坡開挖、基坑降水和土釘墻等方式進(jìn)行支護(hù)處理，相關(guān)施工規(guī)范也非常成熟[3-4]。若將建筑基坑支護(hù)工程施工相關(guān)技術(shù)和規(guī)范應(yīng)用到考古勘探區(qū)，可為考古勘探的支護(hù)處理提供一種新的思路。另外，目前很多遺址都是在建筑施工的基坑開挖階段被發(fā)現(xiàn)，而在基坑開挖前，都會(huì)有具有資質(zhì)的勘探單位對(duì)基坑的土質(zhì)、水位、地下情況等進(jìn)行勘探，從而提供足夠的技術(shù)參數(shù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。而施工單位會(huì)根據(jù)勘探報(bào)告制定相關(guān)的施工方案，也會(huì)從技術(shù)層面對(duì)基坑進(jìn)行足夠的了解，勘探報(bào)告也是一份具有權(quán)威性的方案，筆者認(rèn)為對(duì)考古也有一定指導(dǎo)性。

本文首先介紹在考古勘探過程中會(huì)遇到的問題，然后提出可應(yīng)用于考古勘探區(qū)的建筑基坑支護(hù)工程相關(guān)技術(shù)措施，最后論述建筑基坑工程相關(guān)規(guī)范也適用于考古勘探，旨在提高考古勘探區(qū)的安全性，可為類似工程提供借鑒與參考。

1 考古勘探過程中遇到的問題

雖然現(xiàn)在的科技水平比較先進(jìn)，但在考古作業(yè)中有較多不可預(yù)見的情況發(fā)生，只能靠人力去探索分析，這導(dǎo)致考古會(huì)是一個(gè)漫長的過程。此過程中，考古勘探區(qū)會(huì)經(jīng)歷各個(gè)季節(jié)，比較特殊的季節(jié)就是雨季，水量和水位急劇升高會(huì)直接危及考古基坑的穩(wěn)定性和安全性。全國各地不同地區(qū)的土質(zhì)和地下水位情況復(fù)雜，同時(shí)不同歷史時(shí)代的遺址和墓葬的埋深均不太一樣，這對(duì)考古勘探區(qū)的支護(hù)技術(shù)提出了很高的要求[5-6]。根據(jù)地勘報(bào)告結(jié)果顯示，鄭州商代遺址位于雜填土層以下，素填土和粉土層之間。雜填土層質(zhì)地松散，層底埋深為0.3~5.2 m；素填土層質(zhì)地松散，較密，層底埋深為0.5~5.5 m?？脊徘耙话阈鑼㈦s填土層進(jìn)行清理，然后進(jìn)行考古勘探孔的開挖。如果面臨雨季，長期的雨水沖刷、浸泡和地下水位的上升就容易導(dǎo)致基坑失穩(wěn)，不僅影響考古工作和遺址上部的基礎(chǔ)建設(shè)進(jìn)程，還會(huì)對(duì)文物造成不可逆的損壞，更可能會(huì)危及考古人員的生命安全。

隨著社會(huì)的發(fā)展和城市建設(shè)的需要，城市軌道以及房地產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展也越來越迫切，對(duì)工程建設(shè)的進(jìn)度要求比較高，并且缺乏對(duì)考古方面的保護(hù)意識(shí)。因?yàn)闀r(shí)間的洗禮和歷史文化的發(fā)展進(jìn)程不同，很多遺址的確切地點(diǎn)未知，遺址情況未知，大多數(shù)都是在工程建設(shè)的過程中或者工程建設(shè)的前期被無意間發(fā)現(xiàn)，更有甚者是已經(jīng)對(duì)遺址造成了不可逆的破壞以后才被人們發(fā)現(xiàn)。更有一些文物保護(hù)意識(shí)不強(qiáng)的單位，往往從工期考慮的角度出發(fā)直接私自掩埋，從而導(dǎo)致國家的損失，也是對(duì)歷史的不尊重。本文考慮將建筑基坑的處理應(yīng)用到考古基坑，也是考慮到建筑施工過程中發(fā)現(xiàn)遺址的這種情況，施工現(xiàn)場的設(shè)備齊全，針對(duì)突發(fā)情況可以及時(shí)應(yīng)對(duì)，這樣可以更好地保護(hù)遺址。另外，通過建筑基坑支護(hù)方面的技術(shù)對(duì)考古基坑保護(hù)以后可以加快考古的發(fā)掘進(jìn)度，從而減小意外發(fā)現(xiàn)遺址對(duì)建筑施工進(jìn)度的影響。另一方面，建筑施工往往對(duì)周圍環(huán)境影響比較大，意外發(fā)現(xiàn)的遺址可能已經(jīng)對(duì)遺址造成了無形的破壞，影響了遺址的土層穩(wěn)定性，通過建筑基坑支護(hù)技術(shù)的加固可以減小發(fā)掘過程中的風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)更早一些年代的遺址，此處以商代王城遺址為例，商代王城遺址是距今約3 500 多年的商代前期都城遺址，城垣大部分均為夯土板筑，城墻的橫斷面均為梯形，殘墻大部分都埋藏在地面以下，也有局部位于地面之上。還有一些墓葬坑、宮殿夯土基址、手工作坊、祭祀遺址、古河道和古居民區(qū)等重要遺址，位于地下3~12 m 的位置，面積廣，跨度大，采用的都是明挖的方式進(jìn)行挖掘。根據(jù)目前情況，大部分遺址都是夯土的方式，在沒有水或者排水良好的情況且處于地上的時(shí)候可以保證一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。但是目前發(fā)掘的大部分遺址均位于地下很深的位置。并且都是采用人工開挖，在建筑基坑中均屬于超過一定規(guī)模的深基坑工程，不僅需要編制專項(xiàng)施工方案，還需要一定數(shù)量的專家進(jìn)行論證后方可進(jìn)行施工。而現(xiàn)在的考古坑遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到該要求，并且沒有任何的支護(hù)措施和防排水措施，根據(jù)現(xiàn)場的情況來看，基坑的坍塌和積水情況時(shí)有發(fā)生，這不僅影響了發(fā)掘的進(jìn)度，破壞了遺址原貌，還嚴(yán)重威脅到了發(fā)掘人員的人身安全。

目前，考古現(xiàn)場的支護(hù)結(jié)構(gòu)普遍比較簡單，一方面是考慮最大限度地保護(hù)遺址原貌，另一方面是針對(duì)考古基坑沒有具體的規(guī)范，并且對(duì)于不同的考古基坑和不同年代的建構(gòu)筑物遺址情況不同，沒有辦法出具完整的、全面的、通用的以及具有強(qiáng)制執(zhí)行力的規(guī)范來約束考古基坑的施工規(guī)范。大部分是利用原來地貌上原有支護(hù)，或者進(jìn)行一些簡單的支撐。沒有具體的規(guī)范對(duì)考古現(xiàn)場的支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行要求，并出具計(jì)算書進(jìn)行安全論證。尤其像一些小規(guī)模的考古現(xiàn)場經(jīng)常依照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，比如勘探孔需要探到生土層，各地遺址和墓穴埋深不同，大多數(shù)探孔開挖深度都要達(dá)到5 m 以上，很有可能造成塌孔，危及考古人員的安全?？碧娇淄谕暌院笮枰┞兜臅r(shí)間也比較久，在雨季未受到保護(hù)的話就會(huì)形成一個(gè)天然的水缸，不斷浸泡周邊土體，為后續(xù)的大面積發(fā)掘留下了很大的安全隱患。針對(duì)一些較大規(guī)模的發(fā)掘坑支護(hù)處理也是依據(jù)建筑基坑支護(hù)相關(guān)的設(shè)計(jì)文件和一些標(biāo)準(zhǔn)，或者邀請(qǐng)一些專家進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)安全方面的工作，但是此類標(biāo)準(zhǔn)是否符合考古勘探區(qū)、是否會(huì)對(duì)文物造成破壞有待考證。還有就是一些未受到關(guān)注，或者安全意識(shí)不強(qiáng)的發(fā)掘現(xiàn)場，或者受發(fā)掘人員的主觀意識(shí)影響，只考慮到文物保護(hù)方面，從而忽略了人身安全這一方面。

2 基坑施工支護(hù)處理

建筑基坑的開挖與支護(hù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)系統(tǒng)且整體的工程，涵蓋了工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、施工環(huán)境、施工工藝、建筑結(jié)構(gòu)、建筑材料、管理因素等眾多方面[7-8]?？脊呕优c建筑基坑施工工程具有很多相似之處，而且開挖的深度、跨度等往往都大于建筑基坑。同時(shí)，考古基坑土質(zhì)不是原狀土，歷經(jīng)滄桑，地質(zhì)更為復(fù)雜，因此建筑基坑的支護(hù)處理方式經(jīng)過優(yōu)化是可以用于考古基坑的?？紤]樁基和地下連續(xù)墻的造價(jià)和可能對(duì)考古區(qū)域產(chǎn)生一定的破壞，本文主要介紹放坡開挖、土釘墻支護(hù)、注漿加固和高壓旋噴樁4 種支護(hù)方式。

第一種，放坡開挖方式的應(yīng)用一般需要考慮基坑的深度、土質(zhì)狀況等方面的情況，然后對(duì)邊坡系數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)置，保障邊坡土質(zhì)的整體穩(wěn)定性，雖然這種方式能夠保障邊坡土質(zhì)的穩(wěn)定性，但對(duì)位移問題不能有效控制。放坡開挖方式適用于安全等級(jí)為三級(jí)的基坑，這種支護(hù)方式造價(jià)低，在建筑施工中這種施工方式比較常見。當(dāng)然放坡開挖方式要求地層土質(zhì)較好，開挖的深度不大，并且要有足夠的場地來滿足放坡的要求?？脊趴碧降姆秶哂胁淮_定性，需要根據(jù)遺址來慢慢發(fā)掘，放坡開挖很好地保護(hù)了遺址原貌，應(yīng)變性強(qiáng)，減少了一些人為不可控的因素對(duì)勘探區(qū)的破壞，在條件滿足的情況下，更推薦放坡開挖。

第二種，土釘墻支護(hù)方式是指在邊坡上打入滿足直徑要求的金屬鋼管或者鋼筋等，并在開挖坡面上編制或者綁扎上鋼筋網(wǎng)，然后在鋼筋網(wǎng)表面噴射上混凝土，使鋼筋網(wǎng)能夠與混凝土融合在一塊的方法。這種方式具有應(yīng)用操作簡單、造價(jià)低、施工快和質(zhì)量易控制等優(yōu)點(diǎn)。土釘墻支護(hù)方式一般適合用在地下水以上或是人工降水后的黏性土、雜填土、粉土和卵石等基坑中。針對(duì)考古區(qū)域，在勘探區(qū)完成以后，排除安裝土釘會(huì)對(duì)文物造成破壞的可能以后，采取土釘加固具有很強(qiáng)的操作性，針對(duì)空間不大，垂直開挖的基坑有很好的操作性。同時(shí)考慮考古基坑同樣需要進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，檢測(cè)設(shè)備安裝在土釘上，也更加方便和高效。

第三種，注漿加固是指將一些固化漿料通過設(shè)備注入到地基或者孔隙、裂縫中去，通過固化漿料達(dá)到置換、填充和擠壓的作用以達(dá)到的一種加固措施，從而提高基坑、土體的物理性能。一般的土體加固措施是采用一定比例的水泥和水的攪拌溶液，具有施工簡單、對(duì)環(huán)境影響小、效果明顯、造價(jià)低和操作空間小等特點(diǎn)，適用于各種土體，但在施工過程中需要進(jìn)行壓力的控制，控制好漿液擴(kuò)散半徑，保證考古區(qū)域基坑不被污染。還有一種雙液漿則是采用一定比例的改性水玻璃和水泥攪拌而成，這種雙漿液適用于粉細(xì)砂、細(xì)中砂層和遇水地層，可通過調(diào)整比例快速凝固來加固土體止水的作用，對(duì)應(yīng)急搶險(xiǎn)和遇水基坑效果非常明顯。目前，注漿加固的技術(shù)已在我國各種領(lǐng)域應(yīng)用，通過調(diào)整材料和比例可以滿足考古基坑的加固和止水作用，從而保證考古的安全和挖掘進(jìn)度。注漿加固需要考慮注漿加固的范圍，前期需要勘察單位出具準(zhǔn)確的勘察報(bào)告，需要防止?jié){液污染或者劈裂文物遺址。

第四種，高壓旋噴樁是指通過控制設(shè)備的壓力將水泥漿注入土體，置換土體從而達(dá)到加固土體的一種技術(shù)。一些較深基坑或者臨河、臨坡的基坑可以采用這種工藝。該工藝操作簡單、操作空間小、造價(jià)低，通過樁體的咬合可以形成一道止水帷幕，針對(duì)臨河或者地下水位較高的情況非常有效，并且通過控制設(shè)備壓力，可以決定樁體的直徑，從而保證考古基坑內(nèi)不受環(huán)境的污染，該工藝適用于考古基坑勘探和開挖的過程中。高壓旋噴樁可以加固基坑邊坡，并且通過旋噴樁的咬合可以形成一道止水帷幕，對(duì)一些臨水、臨河、臨壩的情況有很好的止水效果和加固基坑的作用。

以上幾種基坑支護(hù)的方式，在很多情況下由于地下水的影響，還會(huì)采取基坑降水的方式來降低基坑內(nèi)的地下水來保證基坑開挖過程的穩(wěn)定性，基坑降水又根據(jù)不同的地質(zhì)分為很多種形式，其中最常見為有管井降水、真空井點(diǎn)降水、輕型井點(diǎn)降水和集水明排等?；涌碧綀?bào)告中往往會(huì)明確地下水位，在考古前可以根據(jù)勘探報(bào)告選擇適合的降水方式，提前進(jìn)行水位的觀測(cè)，地下水往往是最不可控的，只有提前進(jìn)行降水才能降低基坑坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，防止開挖過程中涌水涌砂的風(fēng)險(xiǎn)，這也從另一方面保護(hù)了文物。更重要的是基坑降水的現(xiàn)有技術(shù)和規(guī)范也很成熟，設(shè)備先進(jìn)，對(duì)文物的影響很小，可以合理應(yīng)用。

3 建筑基坑施工相關(guān)規(guī)范適用于考古勘探

JDJ 311—2013《建筑深基坑工程施工安全技術(shù)規(guī)范》[9]中規(guī)定開挖深度大于等于5 m 即為深基坑工程，實(shí)際上考古基坑開挖深度大部分遠(yuǎn)超過了5 m。同時(shí)，該規(guī)范還強(qiáng)調(diào)針對(duì)特殊性土深基坑工程要采取合適的安全技術(shù)措施，考古勘探區(qū)土質(zhì)在經(jīng)歷歷史的變遷后也符合復(fù)雜不穩(wěn)定的特殊性。因此，本文提出該規(guī)范里的部分內(nèi)容同樣適用于考古勘探區(qū)的基坑開挖情況。當(dāng)考古勘探區(qū)開挖達(dá)到深基坑深度或土質(zhì)環(huán)境復(fù)雜時(shí)，工作人員可根據(jù)建筑基坑施工的工程經(jīng)驗(yàn)和施工條件，對(duì)場地采取合適的支護(hù)措施。在設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，考古單位可與設(shè)計(jì)、勘察單位形成聯(lián)動(dòng)，由考古單位提供考古方面的技術(shù)指導(dǎo)，由設(shè)計(jì)單位出具支護(hù)設(shè)計(jì)圖紙，然后由專業(yè)施工隊(duì)伍在進(jìn)行基坑支護(hù)施工完成以后，考古作業(yè)隊(duì)方可進(jìn)行考古作業(yè)。同時(shí)，考古單位應(yīng)參照勘察單位出具的勘察報(bào)告，安排必要的基坑監(jiān)測(cè)和降排水措施。

基坑支護(hù)完畢以后，由于考古性質(zhì)的特殊性，不僅要保證勘探孔的深度，還要保證勘探孔的密度，勘探孔的開挖需要專業(yè)人員一邊挖探一邊觀察留樣。勘探孔的人工挖孔，大多沒有支護(hù)措施，并且歷經(jīng)時(shí)間長，還可能存在孔邊堆載，隨時(shí)都可能發(fā)生塌孔，危及考古人員的安全。根據(jù)JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》[10]中的相關(guān)條款規(guī)定，人工挖空樁的半徑應(yīng)在0.8~2.5 m之間，利用護(hù)壁混凝土和構(gòu)造鋼筋共同作業(yè)提供防護(hù)，屬于超過一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的工程。而考古探孔大部分都是采用人工挖探，并且沒有支護(hù)措施?？梢越栌迷撘?guī)范中條款，在挖探過程中用鋼套管代替混凝土護(hù)壁，既不會(huì)破壞遺址也保證了考古人員安全，鋼套管還可以循環(huán)利用，更重要的是在鋼套管上也方便安裝基坑監(jiān)測(cè)設(shè)備，隨時(shí)監(jiān)控側(cè)壁的變形。

建筑施工的過程中意外發(fā)現(xiàn)的遺址，往往可能是一些比較隱蔽或者年代久遠(yuǎn)的古墓、墓穴、遺址等。但是在建筑基坑施工前都會(huì)按照規(guī)范要求進(jìn)行基坑的勘探，勘探單位也都是具備相應(yīng)的資質(zhì)和技術(shù)水平的，勘探報(bào)告中針對(duì)地下水位、土質(zhì)以及重難點(diǎn)給出了建議和相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。在建筑基坑施工前，施工單位也會(huì)針對(duì)勘探報(bào)告中的問題以及基坑開挖制定專項(xiàng)施工方案。對(duì)于意外發(fā)現(xiàn)的遺址，施工方有足夠的技術(shù)準(zhǔn)備來應(yīng)對(duì)，并且結(jié)合考古專業(yè)人員的意見和專業(yè)知識(shí)，可以更好地保護(hù)文物和發(fā)掘文物。

建筑基坑支護(hù)中的放坡開挖、注漿加固、土釘墻和高壓旋噴樁等的施工工藝和施工規(guī)范非常完善，并且施工隊(duì)伍經(jīng)驗(yàn)豐富，目前已經(jīng)廣泛用于建筑基坑、地鐵車站、隧道工程等的止水、加固等各個(gè)專業(yè)。注漿加固、高壓旋噴樁在地下止水效果和土體加固方面效果突出、操作簡單，再結(jié)合土釘墻的剛性，在考古發(fā)掘的前期和過程中均可以按照實(shí)際情況進(jìn)行綜合應(yīng)用，完全不會(huì)影響發(fā)掘進(jìn)度，同時(shí)解決了人員安全問題、雨季基坑坍塌、地下涌水等風(fēng)險(xiǎn)，甚至還能加快發(fā)掘進(jìn)度，更好地保護(hù)文物。

4 結(jié)論

1）為保證考古勘探區(qū)的安全，在前期階段針對(duì)其特點(diǎn)采取可靠的支護(hù)處理是必要的。

2）通過分析選取建筑基坑施工中合適的支護(hù)處理方式應(yīng)用到考古勘探中，能夠加強(qiáng)對(duì)考古人員的有效保護(hù)。

3）由于目前缺少與考古支護(hù)相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，可結(jié)合考古勘探區(qū)特點(diǎn)參照現(xiàn)行的建筑施工相關(guān)規(guī)范采取有效的措施。

4）目前建筑基坑開挖和支護(hù)、地基基礎(chǔ)處理、地下工程施工的作業(yè)隊(duì)伍歷經(jīng)數(shù)年的發(fā)展，技術(shù)成熟經(jīng)驗(yàn)豐富，完全可以勝任復(fù)雜多樣的施工環(huán)境，可能正好解決了考古勘探區(qū)情況復(fù)雜的情況，有利于勘探區(qū)支護(hù)工作的開展。