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，濟南 250014）

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，國家對考古勘探區(qū)的安全防護措施也越來越重視，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，整個過程中存在一定的危險性。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行支護處理，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，都會有具有資質(zhì)的勘探單位對基坑的土質(zhì)、水位、地下情況等進行勘探，從而提供足夠的技術(shù)參數(shù)來進行設(shè)計。而施工單位會根據(jù)勘探報告制定相關(guān)的施工方案，也會從技術(shù)層面對基坑進行足夠的了解，勘探報告也是一份具有權(quán)威性的方案，筆者認為對考古也有一定指導(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，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)致考古會是一個漫長的過程。此過程中，考古勘探區(qū)會經(jīng)歷各個季節(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，同時不同歷史時代的遺址和墓葬的埋深均不太一樣，這對考古勘探區(qū)的支護技術(shù)提出了很高的要求[5-6]。根據(jù)地勘報告結(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填土層進行清理，然后進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)進程，還會對文物造成不可逆的損壞，更可能會危及考古人員的生命安全。

隨著社會的發(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，對工程建設(shè)的進度要求比較高，并且缺乏對考古方面的保護意識。因為時間的洗禮和歷史文化的發(fā)展進程不同，很多遺址的確切地點未知，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)。更有一些文物保護意識不強的單位，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，針對突發(fā)情況可以及時應(yīng)對，這樣可以更好地保護遺址。另外，通過建筑基坑支護方面的技術(shù)對考古基坑保護以后可以加快考古的發(fā)掘進度，從而減小意外發(fā)現(xiàn)遺址對建筑施工進度的影響。另一方面，建筑施工往往對周圍環(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，通過建筑基坑支護技術(shù)的加固可以減小發(fā)掘過程中的風(fēng)險。

針對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候可以保證一定的強度和穩(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，不僅需要編制專項施工方案，還需要一定數(shù)量的專家進行論證后方可進行施工。而現(xiàn)在的考古坑遠遠沒有達到該要求，并且沒有任何的支護措施和防排水措施，根據(jù)現(xiàn)場的情況來看，基坑的坍塌和積水情況時有發(fā)生，這不僅影響了發(fā)掘的進度，破壞了遺址原貌，還嚴重威脅到了發(fā)掘人員的人身安全。

目前，考古現(xiàn)場的支護結(jié)構(gòu)普遍比較簡單，一方面是考慮最大限度地保護遺址原貌，另一方面是針對考古基坑沒有具體的規(guī)范，并且對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，或者進行一些簡單的支撐。沒有具體的規(guī)范對考古現(xiàn)場的支護結(jié)構(gòu)進行要求，并出具計算書進行安全論證。尤其像一些小規(guī)模的考古現(xiàn)場經(jīng)常依照經(jīng)驗進行，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間也比較久，在雨季未受到保護的話就會形成一個天然的水缸，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。針對一些較大規(guī)模的發(fā)掘坑支護處理也是依據(jù)建筑基坑支護相關(guān)的設(shè)計文件和一些標(biāo)準(zhǔn)，或者邀請一些專家進行現(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)、是否會對文物造成破壞有待考證。還有就是一些未受到關(guān)注，或者安全意識不強的發(fā)掘現(xiàn)場，或者受發(fā)掘人員的主觀意識影響，只考慮到文物保護方面，從而忽略了人身安全這一方面。

2 基坑施工支護處理

建筑基坑的開挖與支護結(jié)構(gòu)是一個系統(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]。考古基坑與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，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)墻的造價和可能對考古區(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、注漿加固和高壓旋噴樁4 種支護方式。

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，然后對邊坡系數(shù)進行合理的設(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，但對位移問題不能有效控制。放坡開挖方式適用于安全等級為三級的基坑，這種支護方式造價低，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了遺址原貌，應(yīng)變性強，減少了一些人為不可控的因素對勘探區(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、造價低、施工快和質(zhì)量易控制等優(yōu)點。土釘墻支護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。針對考古區(qū)域，在勘探區(qū)完成以后，排除安裝土釘會對文物造成破壞的可能以后，采取土釘加固具有很強的操作性，針對空間不大，垂直開挖的基坑有很好的操作性。同時考慮考古基坑同樣需要進行安全監(jiān)測，檢測設(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，通過固化漿料達到置換、填充和擠壓的作用以達到的一種加固措施，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、對環(huán)境影響小、效果明顯、造價低和操作空間小等特點，適用于各種土體，但在施工過程中需要進行壓力的控制，控制好漿液擴散半徑，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砂、細中砂層和遇水地層，可通過調(diào)整比例快速凝固來加固土體止水的作用，對應(yīng)急搶險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、造價低，通過樁體的咬合可以形成一道止水帷幕，針對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。

以上幾種基坑支護的方式，在很多情況下由于地下水的影響，還會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、真空井點降水、輕型井點降水和集水明排等?；涌碧綀蟾嬷型鶗鞔_地下水位，在考古前可以根據(jù)勘探報告選擇適合的降水方式，提前進行水位的觀測，地下水往往是最不可控的，只有提前進行降水才能降低基坑坍塌的風(fēng)險，防止開挖過程中涌水涌砂的風(fēng)險，這也從另一方面保護了文物。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，對文物的影響很小，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，實際上考古基坑開挖深度大部分遠超過了5 m。同時，該規(guī)范還強調(diào)針對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)開挖達到深基坑深度或土質(zhì)環(huán)境復(fù)雜時，工作人員可根據(jù)建筑基坑施工的工程經(jīng)驗和施工條件，對場地采取合適的支護措施。在設(shè)計規(guī)劃階段，考古單位可與設(shè)計、勘察單位形成聯(lián)動，由考古單位提供考古方面的技術(shù)指導(dǎo)，由設(shè)計單位出具支護設(shè)計圖紙，然后由專業(yè)施工隊伍在進行基坑支護施工完成以后，考古作業(yè)隊方可進行考古作業(yè)。同時，考古單位應(yīng)參照勘察單位出具的勘察報告，安排必要的基坑監(jiān)測和降排水措施。

基坑支護完畢以后，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?？碧娇椎娜斯ね诳?，大多沒有支護措施，并且歷經(jīng)時間長，還可能存在孔邊堆載，隨時都可能發(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，利用護壁混凝土和構(gòu)造鋼筋共同作業(yè)提供防護，屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的工程。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壁，既不會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)測設(shè)備，隨時監(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的古墓、墓穴、遺址等。但是在建筑基坑施工前都會按照規(guī)范要求進行基坑的勘探，勘探單位也都是具備相應(yīng)的資質(zhì)和技術(shù)水平的，勘探報告中針對地下水位、土質(zhì)以及重難點給出了建議和相應(yīng)的應(yīng)對措施。在建筑基坑施工前，施工單位也會針對勘探報告中的問題以及基坑開挖制定專項施工方案。對于意外發(fā)現(xiàn)的遺址，施工方有足夠的技術(shù)準(zhǔn)備來應(yīng)對，并且結(jié)合考古專業(yè)人員的意見和專業(yè)知識，可以更好地保護文物和發(fā)掘文物。

建筑基坑支護中的放坡開挖、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，并且施工隊伍經(jīng)驗豐富，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際情況進行綜合應(yīng)用，完全不會影響發(fā)掘進度，同時解決了人員安全問題、雨季基坑坍塌、地下涌水等風(fēng)險，甚至還能加快發(fā)掘進度，更好地保護文物。

4 結(jié)論

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

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

3）由于目前缺少與考古支護相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，可結(jié)合考古勘探區(qū)特點參照現(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、地基基礎(chǔ)處理、地下工程施工的作業(yè)隊伍歷經(jīng)數(shù)年的發(fā)展，技術(shù)成熟經(jīng)驗豐富，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)支護工作的開展。