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1、嘉峪关长城墙体（夯土）保护维修工程第一标段施工组织设计河北省文物保护中心二一三年八月88目 录第一章 概况11.1、编制说明及依据11.1.1、编制说明11.1.2、编制依据21.2、项目概况31.3、遗址现状及发育主要病害31.3.1、遗址现状41.3.2、主要病害情况81.4、抢险加固工程措施111.4.1、现场试验121.4.2、长城遗址加固131.5、主要工程数量15第二章 分部分项工程施工方案及主要技术措施182.1、现场试验方案182.1.1、锚杆锚固试验182.1.2、表面防风化试验202.1.3、堑壕试验性加固212.2、长城遗址加固212.2.1、稳定性监测212.2.2、土
2、坯（夯筑）砌补222.2.3、锚杆锚固252.2.4、裂隙加固292.2.5、冲沟整治322.2.6、表面防风化加固322.2.7、墙基排水332.2.8、人为活动破坏整治342.2.9、考古发掘清理35第三章 施工组织管理373.1、施工组织管理机构373.2、劳动力配置计划383.3、施工技术力量403.4、主要材料供应计划413.5、施工机械设备及仪器配置433.5.1、机械设备配置原则433.5.2、拟投入本工程的主要机械设备433.6、施工平面图443.6.1、布置原则443.6.2、本工程需要设置的临时设施项目453.6.3、施工总平面布置图453.6.4、施工生活用水、用电设施4
3、53.6.5、临时道路布置463.6.6、消防及临时通讯设施46第四章 质量控制措施及质量保证体系474.1、质量目标474.2、质量控制的主要措施474.2.1、强化质量意识，健全规章制度474.2.2、严把主要材料采购、进场、使用的检验关494.2.3、强化施工工序管理，确保工程质量494.3、质量保证体系52第五章 进度控制措施535.1、施工进度计划535.2、施工计划进度安排的基本点535.3、工期保证措施54第六章 安全保证措施及安全保证体系576.1、安全保证措施576.2、安全管理体系586.3、安全保证体系596.4、文物安全保证措施596.4.1、通过学习增强文物保护意识5
4、96.4.2、遵守文物保护区内的各项规章制度606.4.3、施工过程中文物防护措施606.4.4、文物安全检查60第七章 环境保护与文明施工627.1、环境保护措施627.1.1、环境保护目标627.1.2、环境保护管理制度627.1.3、施工环境保护措施637.2、消防措施647.2.1、消防安全措施657.2.2、特殊重点部位的防火管理657.3、安全文明施工667.3.1、文明施工组织机构667.3.2、文明施工管理制度667.3.3、文明施工管理措施67 附表一 拟投入本工程的主要施工设备表附表二 拟配备本工程的试验和检测仪器设备表附表三 劳动力计划表附表四 计划开、竣工日期和施工进度
5、网络图附表五 施工总平面图附表六 临时用地表第一章 概况1.1、编制说明及依据1.1.1、编制说明本施工组织设计的编写依据嘉峪关文化遗产保护工程嘉峪关长城墙体（夯土）保护维修工程项目招标文件和文物抢险加固工程的特点，结合我公司的施工力量、多年从事文物保护加固工程的技术经验和施工机具能力等多方面因素进行。我公司本着争创质量全优、安全第一、全心全意为建设单位服务、让业主满意的指导思想，在施工部署及组织、各分项工程技术措施的提出及应用、主要施工方法的选择及人员、设备的投入、安全控制、文物保护、环境保护、文明施工等多方面，结合在岩土地质灾害防治工程方面的施工经验，确保在要求工期内竣工，工程质量等级按照
6、业主要求确保合格。在整个工程的施工过程中，我们将以主人翁的态度和为业主服务的精神，与质检部门紧密配合，服从业主及监理工程师的监督和管理，从严要求参加项目施工的每一个员工，严格控制工程进度，创文明施工工地，树企业良好形象。为此我们郑重承诺：1、安全目标杜绝因工亡人事故，避免重伤，因工受伤率控制在0.5以下。确保施工期间文物本体安全。2、质量目标确保全部工程达到国家现行的工程质量验收标准以及有关规定。工程一次验收合格率达到100%，优良率达95%以上。3、工程进度目标严格按工期计划组织施工。1.1.2、编制依据1、相关法律法规（1）中华人民共和国文物保护法（2002）；（2）中华人民共和国文物保护
7、法实施条例（2003）；（3）文物保护工程管理办法（2003）；（4）中国文物古迹保护准则（2006）。2、相关技术资料及文件（1）嘉峪关文化遗产保护工程嘉峪关长城墙体（夯土）保护维修工程项目招标文件；（2）嘉峪关文化遗产保护工程嘉峪关长城墙体（夯土）保护维修工程（施工图设计），敦煌研究院、兰州大学文物保护研究中心，2012.09；（3）万里长城嘉峪关市文物保护规划（2010-2030）；（4）建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）；（5）建筑抗震设计规范（GB50011-2010）；（6）建筑工程抗震设防分类标准(GB50223-2008)；（7）岩土锚杆（索）技术规程（CECS2
8、2：2005）；（8）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）；（9）其它相关的现行国家规范、规程及标准；（10）甘肃省建设厅、当地建设局关于建筑施工现场安全管理的文件及规定；（11）甘肃中铁建设工程有限公司内部质量管理制度标准。1.2、项目概况嘉峪关文化遗产保护工程嘉峪关长城墙体（夯土）保护维修工程建设单位为甘肃省嘉峪关市文物局，由敦煌研究院、兰州大学文物保护研究中心、西北大学文博学院联合设计。工程旨在维修、保护和加固嘉峪关境内明长城沿线长城（敌台）遗址、长城支线的长城（敌台）遗址，主要包括：嘉峪关西长城（嘉峪关关城遗址、明墙长城遗址、暗壁长城遗址）、北长城遗址、东长城遗址（柳条墩长城
9、遗址、坡墩长城遗址野麻湾堡子及猴儿墩遗址），全长约43km。工程分为三期实施，其中第一期为两年（2013年初至2014年底），第二期为一年（2015年初至2015年底），第三期为一年（2016年初至2016年底）。其中一期工程主要包括：前期试验、嘉峪关境内长城遗址本体所有防护围栏、界桩、警示牌、宣传牌及西长城遗址本体的保护。第一标段:起自长城第一墩墩台，止于博物馆西侧长城断点。长5899米，工程建设内容：该标段内本体保护维修的墙体5899米（含从一墩至一墩景区北门之间1859米的墙体），敌台3座，东闸门墩至博物馆西侧长城断点处之间的墙体270米、博物馆门前的墙体41米。主要实施前期现场试验（壕
10、堑实验性加固），遗址本体加固（遗址本体悬空区加固、裂隙加固、冲沟整治、表面防风化），遗址区域环境整治（墙基墙顶排水、垃圾清理、植被整治），辅助工程（遮阳棚、变形监测、考古发掘）。另外，第一墩敌台断口处设计20米的壕堑保护展示，关城北城墙外设计20米壕堑保护展示。1.3、遗址现状及发育主要病害1.3.1、遗址现状嘉峪关西长城位于嘉峪关市峪泉镇西南，长城南北走向，南起讨赖河北岸的第一墩，北至石关峡北面山脊的悬壁长城。西长城以关城为中心分为南北两段，占地面积约1833578.4m2。南段称“明墙”，长6.13km，沿线分布有3座墩台，长城大部分保存较好。北段称“暗壁”，全长5.30km，沿线分布墩台
11、2座，此段长城曾经修复过，保存较好。西长城为黄土版筑，残高0.6m4.7m，墙体底宽3.1m4m，顶宽1.4m1.8m；女墙厚0.35m0.6m，高0.5m0.7m。在长城西侧50m230m处，有保存较好的壕堑与长城并行。壕堑底宽1.7m6m，上宽3.4m10.5m，深0.7m2.1m；垄底宽2.8m3.8m，上宽0.6m2.7m，高0.3m1.7m。在石关峡口南侧有一段长城，称“断壁长城”，长城沿山脊向山上延伸，残存34m，底宽3.6m，顶宽2.3m，高0.8m2.6m，夯层厚0.14m0.2m。此段长城与西长城连接，呈“丁”字型。在石关峡口北侧有一段长城，沿黑山东麓山脊蜿蜒向山上延伸，称“
12、悬壁长城”。长城由黄土夹片石夯筑而成，原仅存残垣60m，残高2.4m。1987年1988年，由嘉峪关市人民政府整修重建，修筑长城620m，墩台3座。嘉峪关西长城如关城的臂膀，守卫着关城的两翼，是关城防御体系的重要组成部分。明墙长城起于长城第一墩，向北穿越戈壁，到达黑山山前台地，与关城的外城相接。明墙长6559m，残断265m，现存墙高3.54m不等。墙底宽4m，顶部宽2.5m，有的段落底厚3.5m，上宽2m。城墙用黄土夯筑，夯土层厚1319.5cm不等。夯土层之间用杨木、松木桩及芨芨草做筋，以10cm的距离横行排列，夯筑在墙体中。这一段边墙虽有坍塌，但除公路、铁路的穿行地段残缺外，其余部分遗迹
13、清楚，基本完好。天晴之日，从关城南望，可看到明墙从关下一直延伸到祁连山脚下，十分壮观。明墙城墙上共有墩台三座，每两座墩台之间相距不足2.5km。三座墩台均为黄土加沙夯筑，夯土层厚1015cm，墩台长、宽、高均为10m左右。表1-1 嘉峪关境内长城明墙长城遗址基本现状名称自然段现存长度（m）现状现存总长（m）总称段名明墙长城遗址一墩长城2120此段长城以自然沉积砂石为基础，墙体为黄土版筑，土质以黄沙土和黄色胶土为主，夹杂有卵石。墙体底宽4m，顶宽1.80m，高0.60m4.70m，女墙厚0.60m，高0.50m，夯层厚0.13m0.18m。2120二墩长城第一自然段2120以自然沉积砂石为基础，
14、墙体为黄土版筑，土质以黄沙土和黄色胶土为主，夹杂有卵石。墙体底宽4m，顶宽1.80m，高4.70m，女墙厚0.60m，高0.50m，夯层厚0.13m0.18m。2160第二自然段40第二自然段长53m，保存较好。该段墙体风蚀情况明显，墙体内夹杂有卵石，底宽4m，顶宽1.80m，高0.60m4.70m，女墙厚0.60m，高0.50m，夯层厚0.13m0.18m。三墩长城第一自然段1080以自然沉积砂石为基础，墙体为黄土版筑，土质以黄沙土和黄色胶土为主，墙体内夹杂有卵石，底宽4m，顶宽1.80m，高0.60m4.70m，女墙厚0.60m，高0.50m，夯层厚0.13m0.18m。1920第二自然段
15、420第二自然段长420m，保存一般。起点处因光缆和旧公路横穿，墙体消失，长10.50m。从10.50m至338.35m处，部分墙体上部倒塌，墙体底宽4m，顶宽1.80m，高0.60m4.70m，女墙厚0.60m，高0.50m，夯层厚0.13m0.18m。此段止点处，因兰州至新疆的铁路斜穿而过，墙体消失，长172.75m。第三自然段420第三自然段长420m，保存一般。长城风蚀严重，部分墙体风蚀倒塌，墙体底宽3.50m，顶宽1.50m，高3.50m。在200m处，因洪水冲毁，造成墙体消失，长5m。止点处为三墩（敌台）。暗壁长城从关城东北角的“闸门墩”起，从黑山台地向北延伸约234m到杨家店，其
16、中除了路口70m断缺外，其余均连贯，基本完整。接着，暗壁沿黑山内侧向北延伸至石关峡堡东侧，再延至黑山山腰行人无法攀爬处。暗壁长城总长8200m，大部分段落连续，小部分断缺，断缺部分1610m，占全长的20%。凡断缺处都是经过农田、路口的部分。暗壁现存高度在0.54.6m之间，一般底宽2.6m，顶宽2.3m。暗壁有三种夯筑方式。连接断壁长城与关城的一段约5700m，由黄土夯筑而成，夯土层厚1520cm，墙最高4.6m，最低段23m，上有女墙遗迹，高约0.9m。再往北是一段长约1000m的黄土加沙夯筑长城，残缺严重，残高22.5m。最北边一段是1500m的片石夹土墙，均为就地取材所筑。当长城爬上山
17、腰时，有约500多m的城墙只有1m，42cm厚，与山峦起伏的马鬃山脉连在一起。表1-2 嘉峪关境内长城暗壁长城遗址现状名称自然段现存长度（m）现状现存总长（m）总称段名暗壁长城遗址暗壁一段第一自然段145.7以自然岩石为基础，墙体残存原遗迹为黄土版筑，土质以黄沙土和黄色胶土为主，夹杂有少量片石块，现在的墙体为1987年嘉峪关市人民政府在原残存基础上重新修复的，墙基为黄土版筑，女墙为土坯砌筑，墙体底宽2.10m，顶宽2.10m，高1.40m-4.50m，女墙厚0.35m，高0.6m，表层抹泥桨，上下台阶用青砖砌成。2120暗壁二段第二自然段330第二自然段保存较好。 1987年嘉峪关市人民政府在
18、原墙体上进行部分修复，墙体为黄土版筑。现存修复后墙体底宽3.10m，顶宽1.40m，高4.50m，女墙厚0.35m，高0.70m，夯层厚0.19m-0.22m。在404m处，有一个不规则形水洞横穿墙体，洞高1.50m，宽1.80m；在524m处，有一个拱形排水洞横穿墙体，洞高1.60m，宽2m；在773.30m处，有一根直径0.50m的水泥质排水管横穿墙基；在782m处，有一个洪水冲洞横穿墙基，洞高0.50m，宽2m。在922m处，有一根直径0.50m的水泥质排水管横穿墙基。此段止点处，因洪水冲毁，墙体消失18m。2160第一自然段此段长城因受山洪冲毁、农民平田整地、修建公路等破坏，墙体消失。
19、第二自然段1181.3此段长城以自然沉积砂石为基础，现在的墙体为1987年嘉峪关市人民政府在原残存基础上重新修复的，墙体为黄土版筑，墙体底宽3.10m，顶宽1.40m，高4.50m，女墙厚0.35m，高0.70m，夯层厚0.19m-0.22m。第三自然段501.3第三自然段保存较好，起点至470m处，1987年嘉峪关市人民政府在原墙体上进行部分修复，墙体为黄土版筑。现存修复后墙体底宽3.10m，顶宽1.40m，高4.50m，女墙厚0.35m，高0.70m，夯层厚0.19m-0.22m。此段，因人为开挖便道、洪水冲毁，墙体消失16m。第四自然段54第四自然段长66m，保存较好。1987年嘉峪关市
20、人民政府在原墙体上进行部分修复，墙体为黄土版筑。现存修复后墙体底宽3.10m，顶宽1.40m，高4.50m，女墙厚0.35m，高0.70m，夯层厚0.19m-0.22m。在20m处，有一人为用砖修筑的拱形门洞，高2.60m，宽5m。止点处为暗壁3号敌台。暗壁三段第一自然段696.7此段长城以自然沉积砂石为基础，现在的墙体为1987年嘉峪关市人民政府在原残存基础上重新修复的，墙体为黄土版筑，墙体底宽3.10m，顶宽1.40m，高4.50m，女墙厚0.35m，高0.70m，夯层厚0.19m-0.22m。1920第二自然段37.41987年嘉峪关市人民政府在原墙体上进行部分修复，墙体为黄土版筑。现存
21、修复后墙体底宽3.10m，顶宽1.40m，高4.50m，女墙厚0.35m，高0.70m，夯层厚0.19m-0.22m。止点处为暗壁4号敌台。暗壁四段第一自然段834.1此段长城以自然沉积砂石为基础，现在的墙体为1987年嘉峪关市人民政府在原残存基础上重新修复的，墙体为黄土版筑，墙体底宽3.10m，顶宽1.40m，高4.50m，女墙厚0.35m，高0.70m，夯层厚0.19m-0.22m第二自然段此段长城因受山洪冲毁、农民平田整地、修建公路等破坏，墙体消失。1.3.2、主要病害情况在自然和人为因素影响下，遗址发育主要病害包括：表面风化、裂隙发育、墙体局部坍塌悬空、墙体根部严重酥碱、遗址坍塌体及人
22、为活动掩埋长城基址、人为开挖破坏等。1、人为破坏人类活动对嘉峪关境内长城遗址的破坏最为严重。尤其是公路、铁路等对西长城的破坏尤为严重。主要表现为以下几种。1）农业生产破坏。长城附近耕地延伸到长城墙根下，长城作为农业生产田埂，开挖缺口作为农用主要通道，甚至跨越长城、羊群等动物的破坏等，农业生产活动导致墙体破坏极为严重，2）现代公路、铁路横穿长城。铁路、公路等横穿长城，以及人工开挖洞穴用土等，大型车辆通过的震动等，给长城遗址本体带来严重破坏。3）人工开挖洞穴。因建水渠和便道穿过，人工开挖洞穴，以及洪水等破坏的缺口。地方道路及乡间便道与长城交叉时，多借用长城的破坏缺口，后期人为扩大明显，对长城的稳定
23、性和完整性造成威胁。2、表面风化在特定的自然地理环境下，长城墙体的风化层较厚，风化层表现形式不同，主要形式有表面结皮形成硬壳，外部坚硬，但土体松散，手摸即碎，内部疏松；表面形成小裂纹，风化层较薄。造成此类风化作用的主要应力为风的吹蚀搬运与雨水冲刷作用。表面形成比较明显的风蚀痕迹，在长期综合自然力作用下，遗址本体表面起跷，在瞬间外力作用下胶结力失效，遗址本体表面形成层状块体而逐渐剥离破坏，胶结较差的夯土层容易被风吹蚀，形成典型的表面风化病害。3、裂隙发育裂隙发育的类型主要有风化裂隙、卸荷裂隙、建筑工艺裂隙等。风化裂隙是指遗址本体构造薄弱区域，在自然力作用下沿着遗址本体薄弱区域逐渐酥碱风化，形成次
24、生裂隙，形状上小下大，张开度110cm，多平直，无充填物，长度大小不等。卸荷裂隙，本体坍塌变形后所产生的宽大裂隙及伴生裂隙，裂隙张开度1050cm，呈折线、直线、曲线等形态，多有后期充填物，充填物多为松散剥落土，含水量不大。卸荷裂隙多集中于遗址变形、坍塌严重的部位，主要发育于遗址顶部、本体集中受拉、受压区域等，一般为贯通裂隙，严重影响遗址本体的整体稳定。建筑工艺裂隙，即遗址本体之间接茬裂隙，夯层之间的夯筑缝隙、不同时期修筑的接茬缝隙、夯筑墙体之间建筑工艺的垂直通缝、裂隙张开度38cm，均为贯通性裂隙，夯层之间缝隙比较平直，附近无次生裂隙。建筑工艺裂隙分布于各遗址本体接茬及夯层强度比较薄弱的层面
25、；不同类型、不同规模的裂隙切割遗址本体，造成墙体发生变形、倾斜等。同时，裂隙为风化提供了有利的通道，从而加剧了裂隙的发展，最终导致遗址本体局部失稳坍塌。裂隙由于发育严重程度不同，有些已贯穿于遗址本体形成切割性贯通裂隙，甚至部分已失去约束局部外闪或倾斜，部分刚刚发育，并没有形成贯通裂隙。按照裂隙发育的严重程度分为：1）轻微发育裂隙；2）小裂隙；3）遗址本体局部外闪或倾斜裂隙的贯通裂隙。1）轻微裂隙在自然力作用下，遗址本体由于膨胀干缩、冻融循环内力重新分布，内部结构变形，结构薄弱层面出现小范围的集中应力，进一步发展形变，逐步形成版筑层范围的非贯通性裂隙，裂隙张开度在10mm15mm，版筑结构层面出
26、现不均匀受力，局部出现微小干缩裂隙。2）小裂隙在自然力作用下，干缩等微小裂隙的进一步发展变形，且相互影响并发展，形成发展局势剧烈的显著性裂隙，但遗址本体局部与整体之间存在相互的约束作用，外形上已经形成较长的贯通性裂隙，约束力逐渐削弱，形成明显的发育性裂隙。3）贯通裂隙在发育性裂隙在长期自然力作用下，进一步的发展变形，逐渐形成应力集中面，集中应力加速遗址本体裂隙发展变化，较大形变致使最终形成独立块体，或者在自重作用下坍塌，或者形成新的平衡，局部歪闪或倾斜。4、局部坍塌长城（敌台）的坍塌物多堆积于墙体底部，其坍塌造成该处轻微的悬空，为上部土体的继续坍塌提供了有利的条件；长城遗址的坍塌物多呈缓坡状堆
27、积，在自重及外力作用下，遗址本体不断的寻求新的平衡和稳定，不将不稳定或具有失稳局势的本体能量不断释放，释放的结果造成遗址本体不断的坍塌损毁。坍塌的主要形式表现为：1）倾倒式坍塌；2）错落滑移式坍塌；5、局部酥碱粉化由于特殊的气候条件、高含盐量及建造工艺和建筑材料的差异性，嘉峪关境内长城（烽燧）遗址的酥碱病害表现出其独特的形式。土体中易溶盐含量较高，由于空气湿度和盐的溶解度的变化，引起盐分的结晶与溶解，在这种水盐反复作用下表现出不同的酥碱病害形式：1）土体结构不断疏松，在外应力的作用下，遗址表面不断被掏蚀凹进，形成明显酥碱病害；2）盐分在表面富集，形成一层较坚硬质密的硬壳，有利于遗址抵抗风、雨侵
28、蚀，而硬壳下则是极为疏松的松散结构土体。总体上，病害的分布具有如下特征：其一，受自然环境的控制，长城各部位上述病害类型都有发育，但是程度有所不同，其中东长城破坏最为严重，北长城次之，西长城相对较好。同时局部坍塌失稳及表面风化病害占有优势地位，其它类型病害处于从属地位。其二，受墙体的方位和夯土的质量影响，破坏的形式也有所不同。其三，人为破坏尤为显著，甚至形成毁灭性的破坏。1.4、抢险加固工程措施1.4.1、现场试验据文物保护相关法律、法规及多年保护工程的实践经验，按照国家文物局的批复，需在工程措施实施前，对诸如锚杆锚固、表面防风化加固及壕堑实验性加固等关键技术措施需在室内试验的基础上，有针对性的
29、进行材料性能、配比、用量及保护加固效果等进行现场筛选验证试验，并细化材料使用及工艺措施。结合嘉峪关长城遗址现状，针对嘉峪关西长城、北长城、东长城及局部遗址病害特征，需在施工前完成以下几项试验：（1）锚杆锚固试验现场锚杆锚固试验的目的是通过前期试验，试验性测试拟采用的木质锚杆及玻璃纤维锚杆两种类型的锚杆，在嘉峪关长城遗址本体上不同土质条件的锚固力、施工工艺、材料及浆液配比等。原则上剥离失稳块体较薄且不超过1m的采用木锚杆，过1m的采用25mm玻璃纤维锚杆。大量试验和工程实践证明，优先采用PS-(CF)浆液的木质锚杆，尽量减少对遗址本体的干预，在锚固不能满足需要的条件下采用改性料礓石（DAL）+粉
30、煤灰按照1:1比例配成水灰比为0.4的浆液的玻璃纤维锚杆提供较大的锚固力。（2）表面防风化试验由于嘉峪关长城遗址本体土的物理性质不同，对其进行表面防风化加固时，PS溶液的浓度和实施工艺也不同，需要通过现场试验确定西长城、北长城、东长城墙面防风化加固时PS溶液的浓度，喷洒（滴渗）渗透量及实施工艺。通过现场的模拟试验确定如下施工工艺：1）不同区段长城遗址采用表面喷洒还是采用滴渗工艺更加适宜；2）每次喷洒渗透PS的浓度与渗透数量；3）间隔时间；4）喷洒次数等。（3）壕堑试验性加固壕堑作为长城遗址的重要组成部分，为不影响遗址本体的观赏性且更有效的保护遗址本体，按照国家文物局批复意见，开挖保护壕堑20m
31、。原则上依据考古资料，在考古人员的指导下，开挖壕堑，并对两侧采取有效加固措施，防止滑坡和坍塌。必要时可采用PS渗透加固，溶液浓度采用5%的PS溶液。开挖保护区域可根据现场情况，经各单位协商后，再实施壕堑的保护加固。其它区域壕堑保持原状。1.4.2、长城遗址加固1、稳定性监测嘉峪关长城受多年自然风雨的洗礼，遗址本体出现不同程度的各类病害，甚至局部坍塌，为有效的防治继续或即将坍塌的遗址本体，确保采取措施的有效性，需对遗址本体进行前期、施工过程及措施实施后的稳定性监测。以确保遗址的安全及实施过程中人身安全。通过实时监测数据准确把握遗址本体的变化、位移趋势及大小，以指导保护加固措施的实施为目的。2、土
32、坯（夯筑）砌补土坯（夯筑）砌补工程技术措施主要针对局部悬空失稳、局部掏蚀凹进，且上部本体自重相对较大，局部倾斜的遗址本体，均采用与遗址本体相同或相近的材料进行砌补（夯筑）支顶，主要分夯筑补强和土坯砌补两种工艺措施。3、锚杆锚固锚杆锚固措施主要针对局部失去粘聚力有明显位移的遗址本体，通过锚杆锚固提高遗址本体之间的约束力，给已经失稳的独立体新的连接力，遗址本体可依赖锚杆连接提高本体的整体稳定性。这种工艺技术方便、简洁、隐蔽性好、强度提高较明显，是治理遗址本体局部失稳的重要技措施。4、裂隙加固裂隙必须进行灌浆充填，否则一旦裂缝中入渗雨水会导致土体软化，促使遗址本体裂隙进一步发育或使锚杆失去锚固作用；
33、另外，裂隙中不断填充沙土，或裂隙两侧长期风化，逐渐对遗址本体局部造成不良影响。因此，对于遗址本体表面发育的密集微型裂隙，表面形成的次生裂隙，局部本体已经位移形成的贯通性裂缝都必须封闭加固，否则在长期风雨和其它自然外力作用下，将成为遗址本体破坏突破口，逐渐的使遗址本体发生剥离和剥落，形成新的发育裂隙，甚至局部坍塌等。因此，遗址本体发育裂隙的灌浆充填，是遗址本体病害治理主要措施。5、冲沟整治冲沟整治原则为“以排为主、以堵为辅”。通过夯筑砌补的方式填补遗址本体表面已经形成的冲沟，恢复遗址本体表面三排水，防止遗址本体进一步受雨水的冲蚀破坏。6、表面防风化加固嘉峪关境内长城独特的建造工艺，不同区域、不同
34、材料、不同程度的风化病害，需要针对遗址本体的风化情况，结合以前在西北干旱区PS溶液渗透加固实践经验，慎重使用，原则仅针对遗址本体顶部风化层厚度较大和采取其它加固措施区域内进行适量的喷洒渗透遗址本体上的应用，完成现场试验，确定不同区域及材料的加固工艺和措施，方可大面积展开保护工程。7、墙基排水长城遗址墙基及墙顶区域容易形成较大的汇水面，顶部集中水流和根部的积水是遗址本体破坏的主要原因，因此，需加强遗址本体根部的组织排水，一般采用当地土+白灰按照10:1的比例，就地夯实形成不小于5%的坡度，宽度尽量控制在60cm以上，可根据地形及周围环境适当调制。8、人为活动破坏整治对于人类活动对遗址本体的破坏，
35、根据实际进行阶段性的治理，主要有如下几种形式：（1）农业生产对长城破坏的整治（2）现代公路、铁路横穿长城的整治（3）人工开挖洞穴的整治。9、考古发掘清理根据相关法规，在文物遗址区工程活动，须进行考古发掘工作，以防止对遗址的破坏和遗址信息的流失。因此，在工程实施前，应先行开展考古发掘清理工作，局部地段与施工结合进行。1.5、主要工程数量表1-3 嘉峪关长城墙体（夯土）保护维修工程数量表项目名称计量单位工程数量1壕堑实验性加固项22 土坯砌补（夯筑砌补）m31815.073 玻璃纤维木锚杆锚固（木质）m1784 裂缝注浆m2476.75 冲沟整治m2587.86表面防风化加固PS浆液喷洒m2271
36、28.57墙基、墙顶排水m144778垃圾清理m3692.39植被整治项310考古发掘项311 变形监测点次860012 脚手架m242450.613 遮阳棚m230079.95第二章 分部分项工程施工方案及主要技术措施对于西北干旱地区土遗址文物的保护加固，我院进行过全面深入的研究，在大量试验的基础上，对施工方法和技术措施进行系统的研究。在上述工作基础上，制定了以下施工方法和技术措施。2.1、现场试验方案2.1.1、锚杆锚固试验通过该试验确定科学合理的锚杆锚固力、成孔工艺、施工工艺，并对锚固的浆液类型、具体配比和浆液与锚固危险块体的盐分运移、相互作用做重点研究。试验锚杆共2组，每组各3根锚杆。
37、锚杆采用钻机成孔，孔径150mm。成孔后，首先向孔内灌浓度5的PS浆液对孔壁进行静压渗透加固。灌浆用的浆液为PS-C锚固浆液，泥浆采用模数为3.8、浓度16PS与粉土、按水灰比0.50.6配制。各锚杆的基本参数见下表：表2-1 试验锚杆基本参数表杆编号锚杆类型孔径(mm)倾角( )锚固长度(m)锚固浆液类型1-1木质锚杆50151PS-C浆液1-211-312-1玻璃纤维锚杆50153改性料礓石（DAL）+粉煤灰2-232-33加载及量测设备采用小型油压穿心式千斤顶作为加载装置，它的最大张拉力为200KN，采用人工加压，最大使用压力20MPa。加载装置（千斤顶）和计量仪表（压力表、传感器和位移
38、计等）应在试验前进行计量检定合格，且应满足测试精度要求。反力装置的承载力和刚度应满足最大试验荷载要求，拟将钢板垂直于锚杆轴线方向叠合放置作为反力装置，钢板尺寸分别为900mm900mm30mm。锚固体灌浆强度达到设计强度的90%后，可进行锚杆试验。锚杆基本试验的加荷方式应采用循环加、卸荷法，并应符合下列规定：（1）每级荷载施加或卸除后，应立即测读变形量；（2）在每次加、卸荷时间内应测读锚头位移两次，连续两次测读的变形量：岩石锚杆均小于0.11mm，砂质土、硬粘性土中锚杆小于0.1mm时，可施加下一级荷载；（3）加、卸荷等级、测读间隔时间宜按照下表确定。表2-2 锚杆基本试验循环加卸荷等级与位移
39、观测时间加荷标准循环数预估破坏荷载的百分数（%）每级加载量累计加载量每级加载量第一循环10202050202010第二循环102020207020202010第三循环1020202010801020202010第四循环102020202010100102020202010观测时间（min）555555555555锚杆的破坏通常有下列三种情况，试验过程中，无论哪一种情况发生，均可视为破坏：（1）锚杆体位移长时间不稳定，或者不收敛。（2）复合锚杆或钢筋从锚固体中拔出。（3）复合锚杆断裂。（4）锚杆试验中本级荷载产生的锚头位移增量，超过上一级荷载位移增量的2倍。试验完成后，应根据试验数据绘制荷载-位
40、移曲线、荷载-弹性位移曲线和荷载-塑性位移曲线等，最终确定锚杆极限承载力。2.1.2、表面防风化试验主要通过现场配比实验，验证PS材料在受现场自然环境，遗址表面条件的限制下，遗址表面经PS渗透加固后防风蚀、雨蚀性能。 喷洒工具：采用电动空压机喷枪或喷壶进行喷洒，电动空压机喷枪的分散性好，相对喷洒均匀。本次试验采用喷壶进行喷洒。 PS模数、浓度：采用浓度为3%、5%，模数3.73.8的PS溶液。 喷洒条件要求：温度控制在2030之间，气温控制在25左右。 喷洒区域设计：根据试验要求将试验区域分为四段，每区域面积为0.7m2，其中1#区域为非加固区域；2#区域采用3%的PS溶液喷洒两遍，两次间隔时
41、间72小时（三天）；3#区域采用5%的PS溶液喷洒两遍；4#区域采用3%、5%的PS溶液喷洒一遍，两次喷洒时间间隔为72小时（三天）； PS溶液的喷洒。先在夯土墙上喷洒水使渗透3cm左右，待墙体半干时，喷洒PS溶液，喷洒时要注意喷洒的均匀性，保证喷壶在缓慢平稳的移动，同时注意观察，当PS溶液明显不渗透时，第一次喷洒完毕；第二次依次循环喷洒即可。 喷洒后养护。喷洒后要阴干养护，基本保证崖面养护温度在2030之间，防止在没有达到一定强度使墙面出现龟裂。7、施工结束一周后，作破坏性试验。2.1.3、堑壕试验性加固壕堑作为长城遗址的重要组成部分，为不影响遗址本体的观赏性且更有效的保护遗址本体，此次施工
42、图设计在原设计方案的基础上，按照国家文物局批复意见，开挖保护壕堑20m。原则上依据考古资料，在考古人员的指导下，开挖壕堑，并对两侧采取有效加固措施，防止滑坡和坍塌。必要时可采用PS渗透加固，溶液浓度采用5%的PS溶液。开挖保护区域可根据现场情况，经各单位协商后，再实施壕堑的保护加固。其它区域壕堑保持原状。2.2、长城遗址加固2.2.1、稳定性监测监测方法借鉴以前对土建筑遗址本体监测的成功经验，采用BKG-4420型振弦式裂缝计进行实时监测，以确保工程实施人身及文物遗址的安全。仪器设备具体情况如下：BKG-4420型振弦式裂缝计主要用测量表面裂隙的开合度，仪器包括一个振弦式感应原件，该感应元件与
43、一个经热处理并消除应力的弹簧相连，弹簧两端分别与钢弦、传递杆相连。仪器完全密封并可在高达1MPa（特殊要求可定制）的压力下操作。当连接杆从仪器主体拉出，弹簧被拉长导致张力增大并由振弦感应元件测量。钢弦上的张力直接与拉伸成比例，因此，接缝的开合度通过振弦读数仪测出的读数变化而精确的计算。安装示意图如图2-1。图2-1 BKG-4420型振弦式裂缝计安装图具体安装步骤如下：（1）确定布设位置，原则上针对失稳遗址本体安装监测设备，确保实施措施过程中人身安全和遗址本体安全。（2）根据现场实际情况选择设备安装面及补砌支撑点；（3）人工成孔，成孔深度控制在50mm75mm，直径12.5mm；（4）固定好仪
44、器设备的基座，确保刚性连接；（5）安装裂缝计设备，保持前后一致，尽量水平；（6）采用计算机系统测试连接，并输入初始值及相关参数；（7）正常测取变形监测实施数据，分析变形趋势及外力影响情况，并指导现场施工。2.2.2、土坯（夯筑）砌补土坯（夯筑）砌补工程技术措施主要针对局部悬空失稳、局部掏蚀凹进，且上部本体自重相对较大，局部倾斜或有倾斜趋势的遗址本体，均采用与遗址本体相同或相近的材料进行砌补（夯筑）支顶，主要分两种工艺措施，具体如下：1、夯筑补强工艺根据现场实际情况，掏蚀深度大于20cm的区域一般采用夯筑措施补强，提高遗址本体的整体稳定性。1）材料准备。以当地粘土为主材，选可溶盐含量低于0.5%
45、土按照不同区域的材料成分，掺入不同配比的砂、石等。控制含水率为16%，并根据不同材料适当调节，至少封闭放置24小时。2）根据遗址本体的实际情况，对遗址本体作安全支护，确保施工过程中人身安全及遗址本体的安全。遗址本体支护不能与操作脚手架连接，形成独立稳定的支护体系，避免施工过程中的操作扰动的不利影响。3）基础清理，对遗址体需夯筑的区域的虚土进行清理，清理至原基础层；4）支模，对夯筑区域支模时要大于夯筑区域20cm，以便后期处理；据现场掏蚀的情况，布置搭设版筑模板，一般比实际夯筑宽度宽出2050cm，根据遗址本体走势及周围环境确定布设宽出的尺寸，增加夯实宽度有利于施夯，方便后续表面修整措施，确保夯
46、筑补强后遗址本体的整体效果。5）夯筑，夯筑采用专用工具人工夯筑的方法进行，每一层厚度为810cm左右。在原遗址本体上人工成孔，预埋入麻撮，上下成孔间距控制在20cm，铺设1530cm厚与遗址本体相同或相近的土质，采用尖底夯锤成排夯筑，形成如图夯窝，再次铺设土层，依次进行夯筑形成与遗址本体相近的补强夯层。6）拆除版筑模板。一般施夯时，采用约30cm的夯筑模板三块，按照铺设夯土和夯实情况上下翻动。7）表面处理，夯筑完成后对多余的部分消切处理，根据遗址本体表面情况及周围环境进行调整使其与原墙体协调一致；8）收缩缝处理，待完全干燥后，对干缩裂缝采用三合土夯实填补。2、土坯砌补根据现场实际情况，掏蚀深度小于20cm的