趙剛

(山東山旺國家級自然保護區(qū)管理處，山東 臨朐　262600)

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地層類地質(zhì)遺跡保護工程的設(shè)計施工

——以山旺地層剖面保護棚工程為例

趙剛

(山東山旺國家級自然保護區(qū)管理處，山東 臨朐262600)

地質(zhì)遺跡是國家的寶貴財富。如何保護好這筆財富資源，是各級政府和有關(guān)科研單位、專家學(xué)者長期關(guān)注的一個重要課題。該文詳細論述了地質(zhì)遺跡保護項目的規(guī)劃設(shè)計、工程施工及監(jiān)管機制，對如何增強項目實施的可行性，提高保護的實際效果，增加綜合效益提出了切實有效的措施。

地質(zhì)遺跡；保護工程；設(shè)計施工；山東山旺

引文格式：趙剛.地層類地質(zhì)遺跡保護工程的設(shè)計施工——以山旺地層剖面保護棚工程為例[J].山東國土資源，2015,31(8)：68-70. ZHAO Gang. Design and Construction of Geological Heritage Protection Project—— Setting Shanwang Stratigraphic Section Shelter Project as an Example[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(8):68-70.

0　引言

地質(zhì)遺跡是指在地球演化的漫長地質(zhì)歷史時期，由于各種內(nèi)外動力地質(zhì)作用，形成、發(fā)展并遺留下來的珍貴的、不可再生的地質(zhì)自然遺產(chǎn)。為加強地對質(zhì)遺跡的保護，國家設(shè)立了地質(zhì)遺跡保護區(qū)，并根據(jù)重要程度分國家級、省級、縣級三級。

山旺國家級地質(zhì)遺跡保護區(qū)是1999年10月國土資源部和國家環(huán)境保護總局聯(lián)合確立的。2001年國土資源部批準(zhǔn)該區(qū)為“國家地質(zhì)公園”，2013年被國家古生物化石專家委員會批準(zhǔn)為“國家級重點保護古生物化石集中產(chǎn)地”。保護區(qū)內(nèi)臨朐群標(biāo)準(zhǔn)層型剖面，珍稀富集的古生物化石，典型的火山地貌等屬于國家級重要地質(zhì)遺跡。為了有效減輕、防止地下水、風(fēng)吹日曬、凍融等因素對剖面、古生物化石、火山地貌的破壞，保護區(qū)管理處目前正在建設(shè)一座建筑面積7000m2的鋼結(jié)構(gòu)保護棚，將保護區(qū)的核心區(qū)全部罩蓋。結(jié)合該工程規(guī)劃設(shè)計和施工中的一些實際情況，淺談一下此類地質(zhì)遺跡保護工程應(yīng)該注意的問題和必須把握的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。

1　突出保護實效

地質(zhì)遺跡保護工程不同于一般的建筑物(構(gòu)筑物)工程，其保護功能居首位的特性，決定了此類工程在設(shè)計前要深入了解被保護的地質(zhì)遺跡形態(tài)和屬性，調(diào)查分析對其造成破壞和威脅的因素，力求通過保護工程有針對性地減少這些因素的影響，達到保護目的。山旺地層層型剖面是典型的硅藻土沉積頁巖，質(zhì)輕易碎，吸水性強。對其破壞因素主要是水、凍融和風(fēng)吹日曬等風(fēng)化作用。針對這些實際情況，專家們確定了設(shè)計的基本原則：一是必須對整個剖面進行封閉式全罩蓋，內(nèi)部溫控，防止凍融；二是建筑物結(jié)構(gòu)必須達到防風(fēng)化的作用。基于這兩條原則，保護棚設(shè)計對整個剖面實行了全封閉罩蓋，幕墻采用了不透光的鋁錳鎂板，防止陽光直射到剖面，頂部采用玻璃采光。建筑窗口按照蟻穴通風(fēng)原理，并考慮區(qū)域季風(fēng)風(fēng)向進行科學(xué)布設(shè)。開合關(guān)閉采用弱電智能控制系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)溫濕度進行自動控制，防止冬季剖面巖層因含水分而發(fā)生冰凍，以及溫濕度變化造成剖面表面風(fēng)化，從而最大程度地實現(xiàn)了對剖面的保護。

2　避免發(fā)生保護性破壞

建設(shè)保護工程是為了保護地質(zhì)遺跡，但如果設(shè)計和施工方案不科學(xué)，則很容易造成保護性破壞。山旺剖面保護棚最初的設(shè)計是建造一座橢圓形的穹頂棚，就象半個雞蛋殼，扣蓋整個剖面。這個方案需要在剖面以里，即硅藻土頁巖層打基礎(chǔ)，但是硅藻土頁巖太軟無法承重，所以必須要挖透硅藻土層(約25m)再下挖至玄武巖層，這樣對硅藻土層及其內(nèi)含的化石破壞將是巨大的，如果再放坡，甚至要毀掉全部剖面。在聽取了有關(guān)專家意見后，山旺保護區(qū)管理處重新招標(biāo)設(shè)計方案。經(jīng)過十幾個方案的遴選和層層論證，最終確定了目前方案(圖1)。該方案采用懸挑式結(jié)構(gòu)，在剖面外部沿剖面走向豎立起4根直徑超過2m的鋼柱，主要靠這些鋼柱和保護棚兩端的抗震墻支撐起整個建筑的重量，就象在剖面前面撐起一把傘，落在剖面以里的保護棚幕墻只需要搭落在硅藻土層上，不需要下挖而破壞硅藻土。4根大鋼柱本來采用的獨立基礎(chǔ)設(shè)計施工，后來也是考慮到施工放坡將會對剖面產(chǎn)生破壞所以又改為了鋼柱樁基礎(chǔ)[2]。

圖1　山旺核心區(qū)保護棚鋼架結(jié)構(gòu)圖

3　注意安全影響因素

在實施地質(zhì)遺跡保護工程時，首先要注意施工中的安全生產(chǎn)問題，第一，要把工程項目的質(zhì)量安全管理體系建立起來。先立規(guī)矩、定措施，凡涉及工程質(zhì)量安全的環(huán)節(jié)，怎么做、誰來做、什么標(biāo)準(zhǔn)，都要完善。第二，要配好現(xiàn)場安全施工管理人員。并且必須具有專業(yè)資格，切實到位。第三，要嚴格落實相關(guān)的安全制度和操作規(guī)程[3]。

建筑物建成后仍然要關(guān)注安全問題，包括設(shè)施在使用中是否牢固或變形、消防是否達標(biāo)、通道是否通暢、土石是否有塌落隱患等等。建筑物外圍也要注意周邊環(huán)境的安全問題。山旺地層剖面總長160m，絕對高度25m左右，所處的位置在堯山山腳，剖面上方(西部)面臨土體滑塌的威脅；東部緊臨一座水面面積0.67hm2(10畝)左右的小水庫，既要防止庫壩垮塌，又要防治水庫滲水；有一條地下古河道從剖面經(jīng)過，挖地槽時的滲水也是一個安全影響因素。為排除這些安全隱患，在組織施工中本著即使追加投資也要保證安全的原則，分別編制了東部和北部施工支護方案，根據(jù)不同區(qū)位的地質(zhì)條件，采取了地下連續(xù)墻、混凝土灌注樁和土釘墻支護等措施。每個方案都組織專家進行論證，認真實施。針對上方的土體滑塌威脅，新申報了剖面周邊地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)觀測項目，通過先進儀器和科學(xué)手段，聘請專業(yè)團隊對可能出現(xiàn)的安全隱患進行全方位全天候動態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)問題，便于第一時間做出避險反應(yīng)。著眼于長遠根治剖面保護棚及周邊安全隱患，目前省地質(zhì)環(huán)境總站有關(guān)專家已踏勘現(xiàn)場，正在編制系統(tǒng)治理方案，如果批準(zhǔn)實施，將徹底消除各種安全隱患問題[4]。

4　力求綜合效益最大化

山旺剖面保護棚所處的山旺國家級自然保護區(qū)，同時還是山旺國家地質(zhì)公園，并且是AAA級旅游景區(qū)。在建設(shè)保護棚之前，管理處派員先后到諸城恐龍地質(zhì)公園的龍立方和西安秦始皇兵馬俑保護棚等類似建設(shè)進行了參觀學(xué)習(xí)。這些地方一邊抓保護，一邊發(fā)展旅游的成功做法給決策者很大啟發(fā)。山旺保護棚的設(shè)計曾分別委托上海同濟大學(xué)和美國埃埔發(fā)設(shè)計院設(shè)計了十多個方案。最后選定的方案不但因其懸挑式結(jié)構(gòu)能避免破壞剖面，內(nèi)部構(gòu)造科學(xué)合理能有效防止風(fēng)化和凍融，而且其獨特有內(nèi)涵的外觀設(shè)計也大大增強了建筑的景觀功能。整個建筑高大宏偉(圖2、圖3)，其正面象是一本打開的書，喻意“山旺化石萬卷書”，背面則象是火山口，而化石和火山正是山旺地質(zhì)公園的兩大地質(zhì)景觀。游客從正面書脊處進入保護棚內(nèi)部參觀剖面，正如進入山旺化石這本“萬卷書”去探尋生物進化和地球演變的奧秘。建筑外觀給游客以強悍的視覺沖擊力，很容易產(chǎn)生一種進入探秘的沖動，參觀以后也會留下深刻印象?？梢哉f，山旺剖面保護棚完美詮釋了“建筑是藝術(shù)和歷史的融合”。此保護建筑在今后地質(zhì)運營中必將為增加旅游客源、提高經(jīng)濟收入等方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用[5]。

圖2　山旺地質(zhì)遺跡保護棚正面效果圖

圖3　山旺地質(zhì)遺跡保護棚背面效果圖

5　結(jié)語

地質(zhì)遺跡保護工程建成后，一方面建筑本身需要日常維護，來保證建筑的保護功能正常發(fā)揮，另一方面，地質(zhì)遺跡在得到建筑物保護的同時還要配套其他的保護措施，確保不風(fēng)化、不凍融、不遭受任何形式的破壞。在日常工作中要建立相關(guān)制度，采取切實措施，形成有效的工作機制，真正讓珍貴的地質(zhì)遺跡得到永續(xù)保護，把大自然賜予我們的禮物一代一代傳給世人。

[1]陳安澤，盧云亭，張爾匡，田明中.旅游地學(xué)大辭典[M].2013：330-339.

[2]張鳳舫.山東臨朐硅藻土礦床產(chǎn)出的地質(zhì)特征[J].建材地質(zhì)，1982，(4)：24-30.

[3]王寧.深化改革 推動工程項目管理創(chuàng)新——在加強建筑工程五方責(zé)任主體制度建設(shè)暨全國建筑業(yè)企業(yè)優(yōu)秀項目經(jīng)理經(jīng)驗交流會上的講話(摘編)[J].建筑，2014，(21)：18-22

[4]盛宇，邵振華.型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量控制[J].建筑，2015，85-101.

[5]貝聿銘.建筑是藝術(shù)和歷史的融合[J].中華活頁文選(高一年級版)，2012，(9)：19-21.

Design and Construction of Geological Heritage Protection Project—— Setting Shanwang Stratigraphic Section Shelter Project as an Example

ZHAO Gang

(Management Office of Shandong Shanwang National Nature Reserve, Shandong Linqu 262600, China)

Geological relics are precious wealth of the country. How to protect geological relics is an important issue for government, relevant scientific research units, experts and scholars. In this paper, planning and design, project construction and supervision mechanism of geological relics protection project have been introduced in detail. Relative suggestions have been put forward to strengthen the feasibility, enhance the implementation of the project, improve the protection of the actual effect and increase comprehensive benefits.

Geological relics protection project; design; construction; Shandong province

2015-07-23；

2015-07-27；編輯：曹麗麗

趙剛(1975—)，男，山東臨朐人，工程師，主要從事地質(zhì)遺跡保護及工程管理工作；E-mail：LQZG@163.com

TU984.114

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