李 瑛，李淳學(xué)，馬永華，劉曉燕，劉興旺，童 星

（1. 浙江省建筑設(shè)計研究院，浙江 杭州 310006；2. 浙江吉通地空建筑科技有限公司，浙江 杭州 310015；3. 浙江省古建筑設(shè)計研究院，浙江 杭州 310014）

0 引 言

在浙江建設(shè)共同富裕示范區(qū)的進程中，傳承弘揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，充分挖掘浙江文化優(yōu)勢，打造新時代文化高地，豐富人民精神文化生活，是其中不可或缺的重要內(nèi)容。浙江省文化深厚，良渚古城遺址、南宋太廟遺址、余姚井頭山遺址等19個發(fā)掘項目獲全國十大考古新發(fā)現(xiàn)；杭州西湖、京杭大運河、良渚古城等3處世界文化遺產(chǎn)閃耀杭城。浙江省近百年的考古與文物事業(yè)發(fā)展，補充和建構(gòu)了浙江乃至中華文明歷史，推動著中華文明的探索，同時意味有數(shù)量眾多、跨度久遠、意義重大、任務(wù)繁復(fù)的文物保護工作需要探索和實施。遺址保護是文物保護工作中無法回避的重要課題。

浙江省地處中國大陸東南沿海，屬于典型的亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛、季節(jié)變化明顯。人類喜歡鄰水而居，浙江省已發(fā)現(xiàn)的很多遺址附近分布有豐富的地表水和地下水。從地質(zhì)條件看，杭嘉湖平原分布深厚軟弱淤泥土，錢塘江兩岸分布透水性好的粉砂土。潮濕環(huán)境增加了遺址保護難度，已經(jīng)成為浙江省乃至我國南方地區(qū)文物保護的難題。潮濕環(huán)境遺址的病害大多和水密切相關(guān)，因此，潮濕環(huán)境遺址保護的前提是建造可靠的地下永久防滲墻，關(guān)鍵在于對水環(huán)境的控制，包括防止地表水對遺址的沖刷和下滲，地下水對遺址的浸泡和侵蝕，水的作用帶來遺址土體的軟化、坍塌，干濕循環(huán)和冷熱交替導(dǎo)致遺址土體粉化等[1]。

從對國內(nèi)遺址保護的各種技術(shù)路徑的調(diào)查和研究來看，潮濕環(huán)境遺址保護主要是將其所處環(huán)境轉(zhuǎn)換為干燥環(huán)境，進而配合其他措施來保護。南京報恩寺遺址區(qū)是通過建造地下防滲隔水墻、地表排水系統(tǒng)、地表硬化修整等措施對地宮進行搶救[2]。南越王墓防滲水工程，是沿墓室四周修筑一道底寬400 mm、頂寬200 mm的鋼筋混凝土防水墻[3]。蒲津渡遺址區(qū)為控制地下水對地下圍護結(jié)構(gòu)的滲透，設(shè)計選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的扶壁式擋土墻，且在擋土墻底板以下的垂直和水平防滲體的布置和結(jié)構(gòu)形式上，選用了沉箱防滲墻水平旋噴淺層封底式結(jié)構(gòu)[4]。撫順平頂山殉難同胞遺骨館選擇了在遺骨館外圍進行帷幕注漿，形成“桶壁結(jié)構(gòu)”，達到隔水防滲、長期妥善保存遺骨的目的[5]?！爸腥A第一井”遺址的搶救則是通過采用四周地下防滲帷幕、建立地表排澇系統(tǒng)、建立人工抽水泵站的措施來解決防滲防澇問題[6]。綜上所述，目前國內(nèi)潮濕環(huán)境遺址保護多采用防滲墻，且防滲墻多為鋼筋混凝土墻。

潮濕環(huán)境遺址保護是個復(fù)雜工程，其地下防滲墻施工工藝要求具有微擾動性、可靠性和耐久性。對深度較小的鋼筋混凝土墻可采用開挖后支模澆筑的方式；對深度較大的鋼筋混凝土墻應(yīng)采用現(xiàn)澆工藝，即地下連續(xù)墻。除地下連續(xù)墻，目前地下工程常用的防滲墻（止水帷幕）還有三軸水泥攪拌樁和高壓旋噴樁。這3種形式的防滲墻不僅對周邊土體有擾動，而且應(yīng)用條件有限制，止水的可靠性和耐久性不能保證。

德壽宮遺址展示工程為杭州弘揚南宋文化的開篇大作，開創(chuàng)性地采用了渠式切割裝配式地下連續(xù)墻（TAD）作為地下永久防滲墻，且已基本施工完成，效果總體良好。本文介紹了TAD技術(shù)在德壽宮遺址展示工程的應(yīng)用，并結(jié)合現(xiàn)場成墻試驗對其應(yīng)用效果進行了評價。

1 工程概況

1.1 項目概況

德壽宮遺址展示工程位于杭州市上城區(qū)，中河中路東側(cè)，直吉祥巷以西，河坊街以南，望江路以北，既有建筑汪宅的北側(cè)。項目平面位置及周邊環(huán)境如圖1所示。

圖1 德壽宮遺址位置及周邊環(huán)境Fig. 1 Project plan of Deshou Palace site

1.2 地層描述

根據(jù)現(xiàn)場勘察，結(jié)合場地土成因類型及附近勘察資料分析，勘探深度范圍內(nèi)巖土層可劃分為 6個工程地質(zhì)層，細分為10個工程地質(zhì)亞層，各土層主要特征自上而下分述如表1。

表1 巖土層主要特性Table 1 Characteristic of soil layer

1.3 地下水

孔隙潛水主要賦存于淺層的雜填土、素填土及①1層砂質(zhì)粉土夾粉砂中，主要接受大氣降水和地表水滲入補給，徑流緩慢，水量小，蒸發(fā)是其主要排泄方式。水位隨季節(jié)和氣候動態(tài)變化，勘察期間場地內(nèi)所有鉆孔水位埋深在2.10～2.50 m之間，一般地下水水位年變幅在1.00 m左右。

孔隙承壓水主要賦存于上更新統(tǒng)②1層粉砂和⑤3層粉砂中，分布于勘察區(qū)中部，透水性良好，富水性好，徑流遲緩。承壓水水位標(biāo)高 3.50～4.50 m，一般變化幅度為0.50～1.00 m。

基巖裂隙水主要賦存于基巖的風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙中，主要受上部潛水的補給，以滲透等形式排泄，動態(tài)變化較大，水量一般?；鶐r有強烈溶蝕現(xiàn)象且部分已形成溶洞或空洞，勘察期間未發(fā)現(xiàn)巖溶空洞涌水，但存在少量水跡，主要沿裂隙和巖溶部分滲流，主要受上部含水層補給，以滲透等形式徑流排泄，動態(tài)變化較大，流動性較強，水量一般。

2 永久防滲墻

2.1 設(shè)計思路

按照保護要求，遺址應(yīng)保持合適的含水率，既不可因干燥而皸裂，又不可因潮濕而消失。遺址含水率與所處環(huán)境、土壤類型等有關(guān)，目前無明確控制標(biāo)準(zhǔn)，一般做法是先使遺址處于可控環(huán)境然后根據(jù)監(jiān)測情況及時調(diào)控。具體思路如下：

（1）止水：建造可靠的止水帷幕切斷遺址展示區(qū)與外界的地下水聯(lián)系，并與⑩3層中等風(fēng)化硅質(zhì)白云巖形成封閉的防滲體系，如圖2所示。中等風(fēng)化硅質(zhì)白云巖滲透系數(shù)相對較小，并不是理想的隔水層，但性質(zhì)堅硬，很難被止水帷幕切穿?？紤]白云巖下部的⑨2層含礫粉質(zhì)黏土厚度大且滲透性好，結(jié)合場地地下水位進行計算分析，⑩3層中等風(fēng)化硅質(zhì)白云巖選定為隔水層。

圖2 防滲體系Fig. 2 Anti-seepage system

（2）調(diào)節(jié)土壤含水率：因展示區(qū)上方有結(jié)構(gòu)屋蓋，導(dǎo)致大氣降水無法補給。四周的渠式切割裝配式地下連續(xù)墻、頂部的上部結(jié)構(gòu)屋蓋和底部的中等風(fēng)化硅質(zhì)白云巖組成的封閉式止水帷幕，完全隔斷遺址和外部的水聯(lián)系。長期蒸發(fā)導(dǎo)致遺址含水率降低，并導(dǎo)致遺址不均勻沉降和開裂，擬定期通過噴霧系統(tǒng)對表層土的含水率進行調(diào)節(jié)。

（3）地下水監(jiān)控：通過在止水帷幕內(nèi)設(shè)置深井來監(jiān)測地下水位，必要時抽水降低帷幕內(nèi)地下水位或回灌升高帷幕內(nèi)地下水位。

2.2 防滲墻比選

三軸水泥攪拌樁、高壓旋噴樁和地下連續(xù)墻是基坑工程中常用的止水帷幕施工工藝，應(yīng)用經(jīng)驗成熟，但是對周邊土體存在一定程度的擾動。

渠式切割水泥土連續(xù)墻（TRD）、全方位高壓噴射系統(tǒng)（MJS）和微擾動水泥攪拌樁（IMS）對周邊環(huán)境的擾動相對較小，在鄰近地鐵設(shè)施的工程中應(yīng)用較多[7]。渠式切割水泥土連續(xù)墻的優(yōu)點是連續(xù)性好，作為止水帷幕十分可靠，但在轉(zhuǎn)角或場地狹小處施工有一定難度，可采用其他旋噴工藝等進行局部補強。全方位高壓噴射系統(tǒng)屬于改進后的高壓旋噴樁，對周邊土體擾動微小[8]。微擾動水泥攪拌樁（IMS）屬于改進后的攪拌樁，僅對攪拌范圍內(nèi)的土體有影響[9-10]。

渠式切割裝配式地下連續(xù)墻（TAD）是在渠式切割水泥土連續(xù)墻（TRD）內(nèi)插入帶有榫卯結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制板材[11]，如圖 3所示，拼接形成完整的地下連續(xù)墻，形成集擋土與截水功能于一體的裝配式地下連續(xù)墻。該種形式的地下連續(xù)墻由中間的預(yù)制板材和兩側(cè)的水泥土形成“三明治”結(jié)構(gòu)，既有良好的止水性和耐久性，又有較強的抗彎剛度，可作為水平受力構(gòu)件和豎向受力構(gòu)件。

圖3 渠式切割裝配式地下連續(xù)墻Fig. 3 Trench cutting assembled diaphragm wall (TAD)

上述 6種不同工藝形成防滲墻的特點以及在德壽宮遺址展示工程中的適用性評價列于表2。

表2 不同工藝防滲墻特性參數(shù)Table 2 Characteristics of different cutoff walls

2.3 永久防滲墻

德壽宮遺址展示工程采用的渠式切割裝配式地下連續(xù)墻（TAD）是在墻厚為700 mm的渠式切割水泥土連續(xù)墻（TRD）內(nèi)插入截面尺寸為400 mm（厚度）×1 000 mm（寬度）的振搗成型高強混凝土預(yù)制板材[12]。預(yù)制板材在豎向采用具有可靠性能的螺鎖式機械連接[13]，在橫向采用榫卯連接并內(nèi)插通長止水鋼板和二次注漿。地下連續(xù)墻轉(zhuǎn)角處采用全方位高壓噴射系統(tǒng)（MJS）補強，形成封閉的永久防滲墻。圖4為預(yù)制板材的截面詳圖；圖5為預(yù)制板材的豎向連接節(jié)點；圖6為預(yù)制板材的橫向連接示意。

圖4 混凝土預(yù)制板材截面Fig. 4 Section of precast concrete plate

圖5 混凝土預(yù)制板材螺鎖式接頭Fig. 5 Schematic of socket and spigot joint

圖6 混凝土預(yù)制板材榫卯連接Fig. 6 Mortise-tenon joint of precast concrete plate

3 應(yīng) 用

在防滲墻正式施工前，先選取外圍空地進行非原位成墻試驗，確保相關(guān)工藝可行性，并監(jiān)測成墻施工對周邊土體的影響。測斜管與墻體外邊緣的水平位移為1.0 m。圖7所示為試成墻后深層土體位移，最大水平變形接近5 mm，且隨著土層深度增加而減小，成懸臂型曲線，對周邊土體擾動較小，滿足設(shè)計要求。

圖7 深層土體位移曲線Fig. 7 Lateral soil displacement along depth

此后，經(jīng)過約一個月的施工，永久防滲墻施工完成。開挖后，連續(xù)墻表面平整，接縫微小。項目已完成全部基礎(chǔ)施工，沒有發(fā)現(xiàn)漏點。圖8為現(xiàn)場照片，由于⑩3層中等風(fēng)化硅質(zhì)白云巖性質(zhì)堅硬且?guī)r層面起伏，墻頂標(biāo)高不一致。

圖8 永久防滲墻Fig. 8 Picture of permanent cutoff wall

本項目涉及遺址保護，施工要求高，防滲墻施工前，應(yīng)對相關(guān)范圍遺址區(qū)域進行回填，具體回填要求按文物保護相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。由于采用裝配式構(gòu)件，項目節(jié)省了施工工期，經(jīng)濟效益顯著。

4 結(jié) 論

渠式切割裝配式地下連續(xù)墻（TAD）是在渠式切割水泥土連續(xù)墻（TRD）內(nèi)插入帶有榫卯結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制板材，由中間的預(yù)制板材和兩側(cè)的水泥土形成“三明治”結(jié)構(gòu)，既有良好的止水性和耐久性，又有較強的抗彎剛度，可作為水平受力構(gòu)件和豎向受力構(gòu)件。德壽宮遺址展示工程的試成墻試驗和工程應(yīng)用，表明渠式切割裝配式地下連續(xù)墻具有施工快速、微擾動、止水可靠等優(yōu)點，為我國南方潮濕地區(qū)地下遺址保護提供新的防滲墻形式。