某古城墙南小城抢险加固工程.docx

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1、目 录第一章 总论1一、项目概况1二、报告编制依据及原则1三、结论4第二章 文物概况5一、文物概况5二、地理位置7三、价值评估7第三章 项目建设的必要性13一、项目建设的必要性13二、项目实施的紧迫性13三、项目实施的可行性15第四章 遗址现状及主要病害及成因18一、病害类型及分布规律18二、病害成因22第五章 项目建设选址25一、地点与地理位置25二、场址土地权属类别及占地面积25第六章 工程方案26一、研究试验26二、 施工前准备工作29三、墙体加固30第七章 节能节水措施40一、编制依据40二、设计原则42三、综合能耗计算42第八章 环境保护设计43一、场地环境现状43二、项目对环境的影

2、响43三、环境保护措施43第九章 项目实施与组织管理44一、项目实施44二、组织管理44第十章 实施进度计划46一、项目建设工期46二、项目实施进度46三、项目进度计划表46第十一章 工程招投标48一、概述48二、招标内容48第十二章 投资估算51一、投资估算依据及说明51二、投资估算52第十四章 资金筹措56一、资金筹措56二、资金使用计划56第十五章 效益分析57一、社会效益57二、经济效益58第十六章 结论与建议59一、结论59二、建议59第一章 总论一、项目概况1、项目名称某古城墙南小城抢险加固工程2、项目单位某市城墙管理处3、项目建设地点某古城南城墙外侧。4、建设范围及内容本项目拟对

3、某古城墙南小城现存的18 段零星城墙遗址(总长1000 米，总面积约 6000 余平方米)进行抢险加固。5、项目总投资及资金来源本项目总投资3550.41万元，其中：工程费用2834.19万元，工程建设其他费453.22万元，基本预备费262.99万元。资金来源：申请国家重点文物保护专项补助经费。6、项目建设工期两年半（2017年2月2019年8月）二、报告编制依据及原则2.1编制依据 (1)某南小城北段城址抢险加固工程勘察报告； （2）中华人民共和国文物保护法（1997 修订）； （3）中华人民共和国文物保护法实施条例（2003）； （4）文物保护工程管理办法（2003）； （5）中国文物古

4、迹保护准则（2015）； （6）建筑抗震设计规范（GB50011-2001）； （7）建筑抗震设防分类标准（GB50223-95）； （8）土层锚杆设计与施工规范（CECS22:90）； （9）建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）； （10）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）； （11）岩土工程勘察规范（GB 50021-2001，2009 年版） （12）有关工程设计规范及手册。 2.2编制原则（1）本项目为文物本体的抢险加固工程；（2）本着 “不改变文物原状”的原则进行设计； （3）遵循文化遗产保护真实性、完整性的原则； （4）在保证遗址稳定的前提下，尽量减少对遗址及周

5、边自然环境的工程干预； （5）在设计中尽量采用传统的工艺和材料，保证遗址环境的原始状态； （6）本工程主要采用锚杆锚固、裂隙充填注浆、渗透注浆、支顶加固等技术方对遗址本体进行加固； （7）工程实施过程中，应按照文物保护工程法规要求进行相应的考古调查。三、项目概况及建设条件3.1项目概况南小城位于某古城南瓮城两侧，北依南城墙，南邻北都街。交通便利。周边地势平缓，北侧略高。地理坐标 N400453.68，E1131727.70，海拔高程1024 米。南小城位于某古城南城墙外侧，明代天顺年间巡抚韩雍修筑，原城墙周长3684 米，南北垂直距离为 1230 米，北距主城 80 米。中间筑护城河，有吊桥与

6、主城相通。形状相当于一把“悬挂的钥匙”。南小城北端略呈棱形，南侧为纵长方形。其中北墙东西长 630 米，东西最宽处795 米，最窄处214 米。修筑敌台约30 座。设四门，上各建阁楼；东、南、西名为“迎晖”、“永和”、“永丰”。南小城后多次增修、加高、加砖、加女儿墙。万历二十年（1592）南小城北门楼阁改建为文昌阁。南小城独特的形制设计，对于控制某城南开阔的平地，具有十分重要的战略意义。拟进行抢救性加固工程的某古城墙南小城，共有 18 段零星城墙遗址，总长1000 米，总面积约 6000 余平方米。南小城是某古城的重要组成部分，2016年与某古城墙一起被列入省级文物保护单位。与某古城墙、东小城

7、、北小城形成的独特的凤凰单展翅的城防格局，在中国的城防设置中是仅有的一例，为研究我国古代城防体系提供了宝贵的实物资料。历经 600 余年悠久的历史，南小城城墙早已失去原有的军事防御功能，但这城墙所蕴含的古代军事政治制度、生产生活方式、工程技术与材料、城市变迁等信息，永远是我们民族珍贵的历史文化遗产。3.2主要建设条件该项目符合某市城市总体规划要求、符合古城保护规划要求，符合城市用地规划要求；项目选址落实，场地满足建设和施工条件。水、电等各项配套条件良好，能够满足项目建设需要。三、结论本项目符合国家法律政策要求，既能使历史的文脉延续,又能反映着城市的个性和特性，以及独特的艺术魅力。在保护有形的文

8、物古迹、开发新的建设之外，更加保护和发展了名城的无形物，即文化内涵，既保护名城的历史真实，又保护名城的生活真实。使得城市的发展融合了丰富的传统文化和历史深度,使其具有历史感，历史文化名城才真正成为人类的瑰宝。本项目的建设符合某市规划要求，建设规模合理，工程技术方案可行，国民经济评价可行。第二章 文物概况一、文物概况某有2300 多年的城建史，残存有战国、汉、北魏、辽金、明代的城墙遗迹，是某城市建设最重要的历史见证。考古调查发现：在操场城东、北、西三面从外向内依次倾斜叠压着明代、北魏、汉代、战国时期的夯土墙体。战国、汉代时期的平城南墙到达明府城主城北墙位置。现武定门西门东侧附近保留四个时期的夯土

9、墙。府城主城北墙中段与操场城南墙对应部分从北向南依次有明代、北魏、汉代和战国夯土墙夹层。府城主城北墙两侧及东、南、西三墙从外向里依次有明代、唐代、北魏时期夯土墙体。北魏夯土层选土较纯，一般用深浅二色土夯成。夯层厚度在713 厘米间，用圆底石夯具和平底圆形金属夯具夯筑。包含物有汉代陶片瓦片和少量北魏前期陶片，但不包含磨光黑瓦等平城晚期的遗物。 现存的某城墙是明代徐达在旧城墙的基础上增筑的。明正德某府志卷二城池记“洪武五年（1372）大将军徐达因旧土城南之半增筑，周十三里，高四丈二尺，壕深四丈五尺，以砖外包。门四：东曰和阳，南曰永泰，西曰清远，北曰武定。上各建楼，角楼四座，敌台楼五十四座，窝铺九十

10、有六西北角楼，制模宏敞，往来缙绅，多留题咏”。明初增筑完工的某府城，仅是有四门瓮城的大城。东西长 1876 米，南北长 1768 米，周长约 13 里，面积约 3.28 平方公里。城墙基础是石条垒砌，墙体用“三合土”夯筑，外包青砖。城墙高约 14 米，上筑 580 对垛子。四面伫立 54 座望楼、4 座角楼（控军台）、96 座窝铺。城墙外侧筑 52 座马面（墙墩子）。四门内侧各有斜坡马道，可通车马。 “景泰间，巡抚年富于城北筑小城，周六里天顺间，巡抚韩雍筑东小城、南小城，各周五里，池深一丈五尺。南小城门凡四”。三座小城既独立成城，又与主城间有吊桥相连，相互配合，互为犄角，坚固防守。“嘉靖三十九

11、年，巡抚李文进加高南小城八尺。万历二十年，南小城北门楼改建文昌阁。二十八年，总兵郭琥砖甃女墙。三十年巡抚记房守士重修”。大自然的作用与战争的侵害，使城墙受到一定程度的损伤，故不断修补、完善。 顺治五年，姜瓖降而复叛，清军屠城、削城墙 5 尺，某废，成为一座荒城。乾隆十二年，知县谢廷俞详请重修大城、南小城、北小城。二十八年，知县宋乾金详请重修南关城门、吊桥基址，大城女墙，西门马道、吊桥、南门、西门。三十九年，知县吴麟重修南门城楼。从洪武五年（1372）到隆庆年间（15671572）南小城的完工，某城墙的建造费时约 200 年。敌楼、角楼林立，瓮城、月城、罗城护卫，再加上护城河的有效阻挡，防御作用

12、巨增。从明代开始在土筑的城墙外侧包砖，并不断增高、加宽城墙，进一步强化了城池的防御能力。 2008 年，某市人大常委会关于某古城保护和修复的决定拉开了修复某古城墙的序幕，到 2015 年基本完工。修复后的城墙本体长度为 7153 米，其中东城墙长1800 米，瓮城本体长度 628 米，月城长度 1326 米。南城墙外侧修复关城437 米，耳城364 米。城墙、瓮城的本体高度 12 米，外加女墙 2 米，内外两侧均用砖包。修复城门大门楼、二门楼各 4 座，望楼 48 座，箭楼、月楼各 4 座，控军台（角楼）4 座。南城墙外侧至北都街北侧的北小城北段，拆除了周边建筑，平整了周边地形，并做了绿化处理

13、，遗址周围增设了石质护栏，予以现状展示。这次修复基本恢复了明代某城墙的格局，以崭新的面貌呈现在世人面前。二、地理位置南小城位于某古城南瓮城两侧，北依南城墙，南邻向阳街。交通便利。周边地势平缓，北侧略高。中心地理坐标 N400453.68，E1131727.70，海拔高程1024 米。三、价值评估3.1 历史价值 某于汉代始置平城县。北魏天兴元年（398）在平城建都，用汉平城为“平城宫”后，汉平城消失，仅存土城墙痕迹。从汉代，经北魏、东魏、北齐、隋唐、辽金、元代，平城一直在原地存在，洪武五年（1372）大将军徐达缩其“南之半”而改为“新某城”，某城墙时至今日依然是某城的象征，一座城池，历经千年，

14、原地未动，这在中国都城史上是罕有的一例。 某是晋商文化最早的起源地。马可波罗行纪中记载元代某路境内的居民，很大部分“以商工为业”。明代，某军镇经济的畸形繁荣，带动了某全省商贸行业的蓬勃兴起，某境内唯一的对外口岸就设在塞北的长城古堡，某马市的开放，促进了对外贸易的发展。 某军镇经济的畸形发展是“茶马古道”开通的诱因。明代，中央为了防止蒙古贵族不断南侵，沿长城一带设“九边”，某镇因“东连上谷，南达并恒，西界黄河，北控沙漠，居边隅之要害，为京师之藩屏”的重要军事地位而倍受关注。除了不断增筑的某城外，还在某一线布置了雄厚的军事力量。长年战争的军费及人员开支，一度占到明王朝财政收入的 1/4。“开中法”

15、的实施，促使商人把军粮饲草积极运送边城，以换取一定数额的食盐经营权，从而保障了边疆地区的军饷供应。同时某的军械制造业亦十分发达，药材、皮货、煤炭等商贸活动异常活跃，使某成为一座物产丰饶的府城。 明王朝将某镇的功能定位为既能扼守京师安全的门户，又能确保京师对外联络的“陆路口岸”。北方各少数民族“进贡”中央，需在某接受查验、候旨进京。西域各国贡使进京也需在某“候旨进京”。对于外国商人实行全程跟踪服务，因而某算得上是一座对外开放城市。陆路口岸的存在，促进了某经济的繁荣。 明代马市的设置，使某成为对外贸易的场所。马市的开放，促进了双边贸易的繁荣，活跃了某各项经济的发展，使某城为远近闻名的互市之都。带动

16、了明代晋商的不断兴起。无形中发展起一支庞大的晋商大军，带动了整个某经济的发展。南小城作为某古城的重要组成部分，默默记载了某古城从北魏国都到明清重镇的城市历史。3.2 艺术价值 明初“增筑”的某府城，是在旧土城的基础上修成的，略成方形。作为明代边防重镇又兼府城的某，独特的设计、强化了城池的防御功能，在城池建制上有其自己独特的风格。 （1）南小城与与某古城墙、东小城、北小城形成的独特的“凤凰单展翅”的城防格局，是中国古城建造史上是仅有的一例，体现了某古城的营造艺术。 （2）不方亦方的主城设计，是功能和城建艺术的完美结合。明代修筑的某城墙，周 13 里，四面城墙距离不等，随地势高低曲直变化，合围成一

17、座大型府城。中轴线大致与地理子午线吻合。后续的南小城与主城的中轴线重叠，成为主城与翼城的中脊，控制了府城的规模与容量。墙体外侧下层以石条、石板、石方、石柱构筑基础，土衬石以上砌砖。墙体内部用三合土夯筑。美观坚固，有效防止“火铳”等武器的攻击。城墙上设置 580 座垛口，便于射击和保护自我。主城设四座城门，外置方形瓮城，旁辟偏门。外侧再筑月城，形成主城、瓮城、月城三位一体的镇城建筑，也就是说如果要进入主城，需通过三道城门才能进入。而且城门均不在一个方位上，需拐弯变向才可进入，有效防止骑兵的冲击。 （3）小城的设置，因地制宜，体现了明代城防艺术的高超水平。景泰年间（14501456）筑北小城，周

18、6 里。天顺年间（14571464）筑东小城、南小城，各周5 里。池深一丈五尺。3 座小城的设置，拱立于主城之外，成为主城的外围屏障。特别是南小城“丫”字形的结构，十分奇特，从现有城墙基础部分来看，是因地制宜，充分利用了该段地形的一个长条形的坡地而建，构成某城“凤凰城”的独有形制。 （4）坚固的城墙与马面，增加了城墙的节奏感与造型美。某城墙的外墙采用齿形设计，马面一般突出墙体约 1315 米，宽一般在 1725 米间，马面间距96115 米。城墙四面共置 48 个马面、4 座角楼，不但增加了监视策应、侧射和夹击登城敌人的诸多防御能力，而且造型变化具韵律美，突显城墙雄伟气势。 （5）城楼的设置，

19、体现出“非壮丽无以重威”的立意，展示出城的大势磅礴。“某某东南西三门城楼与城同为洪武五年（公元 1372）大将军徐达所建，为现在明代木构之最古者，诸楼平面均为凸字形，后部广五间，其前突出部分广三间，全部周以回廊。楼之外观，分上中下三层，檐三层。下两层檐之上缘，即紧沿其上层窗之下口。每层均较下一层收入少许，屋顶前后两卷相连，均为九脊顶”。城墙下设窝铺 96 处，用于屯兵备战，便于迅速反应、快速出击。 （6）文峰雁塔，体现了古城某浓郁的人文气氛。天启四年（1624） 由知府陈文卿于南城墙的南偏东处建一座八角七级空心砖塔，是中国传统文化与建筑艺术相结合的产物。某府城雁塔选址在城墙上，寓意高过别山。塔

20、形高耸，隐喻文笔尖峰，企盼“昌我文人”。 （7）护城河与桥梁，是城市防御和景观的完美结合。在距主城约 40 米处，修筑护城河，一来为修城取土方便，二来设置护城河，加强镇城的军事防御能力。吊桥的设置，便于行走与主动管理。护城河的设置对历来缺水的某古城来说，无疑也是一条靓丽的风景。 3.3 科学价值 （1）某城作为晋北防御体系的中心，与长城沿线的卫所、堡城、关隘等构成严密和军事防御体系，某坚固的城防设施达到了中国古代城墙建设的最高水平。至今“凤凰单展翅”的整体形态、四面环护的城墙都基本保存完好，城内十字中轴线、棋盘式路网和标志性建筑均严格遵循礼制建设。对研究明清府城规模形制具有较高的科学研究价值。

21、 （2）土遗址是古代文化遗产中重要的一部分，某境内存在大量的古堡、古镇遗址，均属此种类型。而我省在此方面没有专业的保护队伍开展此项工作。通过对南小城的建筑工艺、历史修复技术的研究，以及病害调查、病害机理、加固保护技术等方面的研究，可以总结出一套完整的适合于某土遗址保护的技术，为保护同类遗址提供技术支撑，同时也可在项目运作过程中培养一支属于我们某本土的土遗址保护队伍。第三章 项目建设的必要性一、项目建设的必要性南小城的18 段城墙中,绝大部分墙体结构损毁较严重，基础条石及外包砖无存，仅存夯土墙体，并且不同程度残损，墙体顶部地面无存，顶部杂草众生,保存状况较差,其中09、10 号墙体主要墙体被毁，

22、仅存基础。残损面积共计约12000 平米。现场调查表明，现存的病害类型包括：城墙墙面鼓胀、剥落，表面风化酥碱，顶面和侧墙面裂隙、崩塌，植被病害，以及人工开挖造成的洞穴、残断、崩塌等等。长期的风雨侵蚀和多年来社会保护意识的缺乏导致的人为破坏等是造成城墙病害的主要因素。 建国以来，由于基本建设，城市改造拆除，自然倒塌等原因造成墙体降低、断开、变窄。其次是城墙包砖被拆除、使防水，防风化性能减弱，加上居民依墙建房、挖洞、取土，使排水不畅、底部潮湿，上部开裂又无力维修造成塌方，逐渐形成了自生自灭的后果。 除01、09、10、11、16、17、18 号墙体全部及04、12 号部分墙体周边较为空旷具备修复条

23、件外，其余的 9 段墙体被小区、民房包围，甚至成为民房的一部分，多处墙体缺口成为居民来往通道，没有任何保护措施。南小城墙体存在的病害及险情严重影响文物本体及附近居民的安全，南小城的抢救性加固工程迫在眉睫。二、项目实施的紧迫性南小城所处区域为大陆性半干旱气候，一年冬夏和一日早晚温差大，雨水少但相对集中，春秋风大，南小城各段城墙由于长时间暴露于室外，冻融、风吹雨蚀等自然和过去无人看管等因素，导致墙体存在裂隙、崩塌等病害，严重影响文物的稳定性，对周围居民的生产生活也存在极大的安全隐患。 南小城建于明代天顺年间，原城墙周长 3684米，经历 600 多年风雨侵蚀，毁损严重，病害较多，由于常年无人管理，

24、保护不善，导致人为破坏及其严重。特别是解放后，城门、敌楼毁坏殆尽，仅残存墙体痕迹，且被北都街、迎宾街、永泰南路等街道和居民区等现代建筑和道路分割为数段。调查中发现，现有的 18 段墙体，最高还保存有56 米的高度，宽度亦达 78 米，墙体时断时续，残存总长度1000 米，曾经宏伟的城墙大多湮灭于现代修建的楼群中，但其基本格局在残存痕迹中还可辨识。 根据某市第十一届人民代表大会常务委员会 1998 年8 月28日作出的关于保护某古城的决议、2000年3 月 2 日通过的某古城保护管理条例 ，某古城的保护已列入城市总体规划，是市政府及全体市民不可推卸的责任和义务。 2008 年以来，某市开展了“某

25、古城保护修复工程”，先后完成了东半城城墙、东城门楼及瓮城、南城门楼及瓮城、北城门楼及瓮城、西半城城墙、西城门楼等修复工程，南小城作为某古城不可分割的重要部分，其保护工作应当尽快开展，以适应某古城修复保护的大格局。三、项目实施的可行性3.1基础工作2004 年11月15日至2004 年12月底，由市古建所组织，历时 45天，由 10多位文物工作者对现存城墙进行了实地勘察、丈量。此次调查共分以下几个方面进行： 对市内现有城墙的长度、高度、厚度进行实地丈量，对已毁墙段亦进行了丈量，从而精确统计出明城墙的周长数据。 对城墙有险情的地段重点勘察，记录在案，提出抢险措施和方案，并做出估算。 对城墙现状进行

26、了照片拍摄及电脑图片的资料留存。 绘制了城墙现状示意图。 对城墙周围 12米控制带内现有民居情况进行了普查。 除主城墙外，将北小城和南小城也列入调查之列。 1981 年第二次全国文物普查对某城墙遗址进行详细调查。 2008 年第三次全国文物普查对某城墙遗址进行详细复查。 2008 年开始对某城墙遗址实施保护性修复 2010 年9月东城墙修复完成并对外开放。 2011 年 3 月，为了配合城墙修复工程，某市考古研究所对城墙现状进行了实地调查，并进行考古探沟发掘。3.2管理情况南关城的管理单位为某市城墙管理处。负责城墙的历史研究、文物保护等方面工作；负责城墙保护规划的编制，维修工程项目的计划和日常

27、保护修缮；负责景区内的道路、绿化、治安、环境卫生等方面的管理工作；负责文物及展品、物品的安全，消防、技防、安全保卫等工作；负责旅游资源的合理开发、利用、保护及旅游设施的建设。正科级建制，核定领导职数 1正2副。 核定自收自支事业编制 20 名，其中管理人员编制 5 名，专业技术人员编制 13名，其他人员编制 2名。3.3符合城市发展要求某古城的整体保护和修复，是市委确定的“加快转型发展、实现绿色崛起”思路的重要内容之一。多年来，历届市委、市政府在推进名城保护方面做了大量卓有成效的工作。某市第十一届人民代表大会常务委员会 1998年8月28 日作出关于保护某古城的决议、2000年 3月2日通过某

28、古城保护管理条例 ，2008 年，市委、市政府抓住国务院出台历史文化名城名镇名村保护条例的历史机遇，在市第十二届人民代表大会常务委员会第四十次会议上通过了关于某古城保护和修复的决定 。随后，某市开展了轰轰烈烈的“某古城保护修复工程”先后完成了东半城城墙、东城门楼及瓮城、南城门楼及瓮城、北城门楼及瓮城、西半城城墙、西城门楼等修复工程，某古城的风貌得以重现云中。 作为某古城的重要组成部分，做好南小城的保护工作是传承历史文化、提高某知名度、开发利用旅游资源的需要，也是产业结构调整、资源型城市转型、发展方式转变、科学发展的需要，更是着眼于城市长远发展，提升某文化软实力和城市竞争力，打造世界文化遗产旅游

29、城市和历史文化名城品牌的需要。南小城的加固保护工作必将对某经济社会发展产生极大的推动作用和深远的影响。第四章 遗址现状及主要病害及成因南小城遗址从现存的遗迹来看，当时的修筑方法主要有：1）粘土版筑；2）黄土夹砂石版筑；3）粘土与砂石互层夯筑等。 南小城遗址现存城墙残长约 1002 米，此次调查的 27 号段、1416 号段墙体共计 432 米，各墙体基础数据见表 4.1。残存夯土墙体历经 600 余年的风雨，在各种自然因素的作用和人为因素的破坏下，存在多种病害。一、病害类型及分布规律（1）表面风化 调查区域内墙体的风化层较厚，风化层表现形式不同，主要形式有两种，一种表面结皮形成硬壳，特征为外部

30、坚硬，但土体松散，手摸即碎，内部疏松。第二种为表面形成小裂纹，风化层较薄。造成此类风化作用的主要原因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影响痕迹，在综合自然力作用下，表面在剧烈温度变化、水盐运移等作用下，遗址本体表面起翘，在瞬间外力作用下胶结力失效，遗址本体表层发现层状块体剥离破坏，胶结差的部位容易被风吹蚀，形成典型的风蚀病害，从遗址本体表面现状看，在风、雨水和温度急剧变化的综合自然力影响下，遗址本体以片状、颗粒状等多种形式脱落，长期以来表面形成掏蚀凹槽、层状脱落等明显的表面风化痕迹。此类病害主要分布在城墙遗址的下部，毛细水作用范围内尤为明显。（2）裂隙(缝) 调查发现裂隙主要

31、有风化裂隙、卸荷裂隙、构造裂隙、建筑工艺裂隙等。 风化裂隙是指遗址本体薄弱区域，在自然力作用下沿着薄弱区域逐渐深层次风化，形成次生裂隙，形状上小下大，张开度 10100 毫米，多平直，无充填物，长度大小不等。 卸荷裂隙，遗址本体坍塌变形后所产生的宽大裂隙及伴生的裂隙，裂隙张开度 100500毫米，呈折线、直线、曲线等形态，多有后期充填物，充填物多松散剥落土。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；此类裂隙，多为贯通裂隙，严重影响遗址本体的整体稳定。构造裂隙是指由于新构造活动产生的裂隙，或者沿构造活动遗留的裂隙或薄弱结构面形成的裂隙。它包括断层、节

32、理面、地震作用产生的裂隙，以及在它们影响下土遗址产生的新的裂缝。构造裂缝是薄弱的结构面，在其他因素作用下，结构面张开、扩大、变形。在生土墙基,，本身受节理的影响，同时其上覆墙体必然随着发生变化，产生构造缝。 建筑工艺裂隙，即遗址本体之间接茬夯筑缝隙裂隙，夯层之间的夯筑缝隙、不同时期修筑的接茬缝隙、裂隙张开度 30300 毫米，多为贯通性裂隙，夯层之间缝隙比较平直，附近无次生裂隙，其主要分布于遗址本体墙体接茬及夯层强度比较薄弱的层面；不同类型、不同规模的裂隙切割遗址本体，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坍塌。（3）坍塌 坍塌是由于局部卸荷或者应力变化导致墙体

33、失稳造成坍塌或即将坍塌的病害。调查区域内墙体失稳严重，局部地段已经坍塌消失，另外，其坍塌造成局部区域悬空，或由于在长期自然力作用下，根部掏蚀凹进也是形成悬空区域的主要途径和方式，区域悬空为上部土体的继续坍塌提供了有利的条件。悬空区域遗址本体在自重作用下，由于下部、左右侧面失去了约束力，块体将朝着约束力更弱的方向逐渐发展变形，应力随之变化处于动态分布，块体与遗址本体连接部位的剪切应力、弯矩、局部压应力和拉应力随之而不断变化，并始终处于动态变化过程，外部表现为约束区内沿着本体构造裂隙或风化裂隙逐渐形成贯通性裂隙，或局部压碎、拉裂等，直至内聚力小于块体自重引起的破坏力时坍塌破坏。在自然应力作用下，遗

34、址本体不断的寻找新的平衡和稳定，将不稳定和趋于失稳的本体局部能量不断释放，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：倾倒式坍塌和错落滑移式坍塌。（4）酥碱 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、人为圈养牲畜的生物侵蚀，城墙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，以及生物粪便的滋生和侵蚀等综合作用，遗址墙体根部表现出不同的酥碱病害形式：1）土体结构不断疏松，在外营力的作用下，表面不断被掏蚀凹进，形成酥碱病害；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、雨侵蚀，而硬壳下则

35、是极为疏松的松散结构土体。（5）人为破坏 人为活动对城墙遗址的破坏也较为严重，主要表现为以下几种。1）附近居民人为开挖城墙遗址。为了生活和生产的需要，人工开挖窑洞作为住所和储物地洞。为了生产、生活方便，使原来洪水冲出的缺口不断扩大。2）人为搭建房屋。部分居民以城墙为后檐搭建居住的房屋，对城墙土体的开挖，影响了墙体的稳定性，目前虽已全部拆除，但仍有大量建筑基础残余，影响了城墙遗址的观赏环境。3）人工开挖洞穴。因对方家用柴火、农用工具等人工开挖洞穴，战争等需要开挖防空地道，地道贯穿于整个城墙遗址，局部有雨灌入水后，长期浸泡城墙遗址造成局部坍塌，后期人为扩大明显，对城墙遗址的的稳定性和完整性造成威。

36、二、病害成因 南小城遗址地处北方干旱地区，属于亚欧内陆半干旱大陆性季风气候，本地区具有以下气候特征：1）四季分明季度温差、昼夜温差大，区域温差明显，冬长秋短，日差较大；2）降水量不足且年际变化大，时空分布不均。常年多风，具有阵性特点，加剧湿蒸发量，尤以 35 月多见；3）风向，多西北风，东南风次之，其他风向较少，春季风速大于其他季节；4）沙尘灾害天气频繁；5）某处于地震带。 从以上对南小城遗址所处环境的调查、城池历史沿革与人类活动现状可以看出，使此遗址出现以上各种病害的外部原因主要为温度变化的破坏，水的作用、风的作用及人类活动的破坏作用。内部原因为土体自身的组成、营造技法、技术工艺以及结构特点

37、等。 （1）土体自身因素 从城墙遗址的建造工艺可以看出，城墙是由黄土夹杂当地沙土、碎石土、砾石还有少许汉代陶瓦碎片及少量北魏前期陶片等夯筑而成，级配良好且属于典型版筑生土建筑，夯层明显，其自身的特性决定容易受自然因素的侵蚀。一般都从粘结力较薄弱的夯层间逐渐破坏。 （2）温度变化 由于遗址本身所含有的矿物成分的差异性，不同矿物的热膨胀系数不同，在温度急剧变化的条件下，产生差异膨胀，使土体的结构不断疏松，强度降低。另外，温度的变化会引起可溶盐的溶解与重结晶，对土体产生破坏。当温度在水的冰点附近反复变化时，土中水将会产生结冰、消融的反复作用，破坏土体结构的完整性。 （3）水的作用 气温的升降引起土体

38、的干湿变化，会使土体沿着已有的软弱连接部位形成新的裂隙，或者使原有的裂隙进一步加深加宽进而延展扩大。当温度低于冰点时，充填于裂隙的水结晶膨胀，形成水的冰劈作用。虽然该地区干旱少雨，但大雨也是存在的，遗址表层的土体由于长期的风化作用，抗剪强度较低，抗雨蚀能力较差，雨滴对土遗址会产生很大的冲击力，水分充填在土体的空隙中，使土体迅速崩解。雨水会沿着裂缝下渗，一方面使裂缝不断扩大，另一方面降低了裂缝处的力学性能，最后墙体失稳坍塌。对于有些墙体顶部面积较大，有汇水面，雨水汇集成径流，顺地势而下，在台体表面形成冲沟，破坏台体的外貌并且雨水渗入土体裂隙，降低土的力学性能，引起土体失稳坍塌。同时，雨水改变了墙

39、体表面的含水量，加速土体风化，加速了基础的酥碱作用。 （4）风的作用 风对城墙遗址的破坏主要有三种方式，吹扬作用、磨蚀作用和旋磨作用。风本身的冲击力及上升产生的上举力将地面碎屑吹扬到空中或者剥离原地的作用。风以挟带的沙砾为工具，运动中对地表岩石的碰撞，摩擦作用。风中的沙砾在岩石的裂隙中或表面坑洼处表现出强烈的旋动作用，形成旋磨作用。风会在墙体表面产生各种凹凸不平的圆形或者不规则椭圆形的坑穴和凹坑。这些风蚀空洞将逐渐变大，与遗址本体构造裂隙等脆弱区域逐渐连接起来成片而最终剥离，形成较大的孔洞，在长期自然力作用下，逐层剥蚀脱落，形成影响遗址本体局部稳定和强度的坍塌和悬空区域。因此，遗址本体的风蚀凹

40、进是遗址本体逐渐失去强度，局部应力集中形成坍塌面和悬空区域的最主要途径。 （5）人类活动破坏 人类为生活生产的需要，搭建房屋、开挖洞穴、开挖生产生活交通出行门洞，军事防空洞的开挖、家畜生活践踏等，造成城墙遗址破坏极为严重，尤其破坏后的次生病害如裂隙、坍塌、变形等直接威胁到现存遗址体的安全保存。 第五章 项目建设选址一、地点与地理位置南小城位于某古城南城墙外侧，明代天顺年间巡抚韩雍修筑，原城墙周长3684 米，南北直线距离为 1230 米，北距主城 80 米。中间筑护城河，有吊桥与主城相通。形状相当于一把“悬挂的钥匙”。南小城北端略呈棱形，南侧为纵长方形。其中北墙东西长 630 米，东西最宽处

41、795 米，最窄处214 米。修筑敌台约 30 座。设四门，上各建阁楼；东、南、西名为“迎晖”、“永和”、“永丰”。南小城曾多次增修、加高、加砖、加女儿墙。万历二十年（1592）南小城北门楼阁改建为文昌阁。南小城独特的形制设计，对于控制某城南开阔的平地， 具有十分重要的战略意义。二、场址土地权属类别及占地面积现存的18 段零星城墙遗址，总长1000 米，总面积约 6000 余平方米。以上占地为国有土地，规划用地性质为文物古迹用地。第六章 工程方案一、研究试验根据文物保护相关规定及多年土遗址保护工程实践经验，由于不同遗址还存在环境、土质等多方面的特殊性，因此在工程实施前，需对关键的技术措施在室内

42、试验，并在此基础上有针对性的进行材料性能、配比和用量的施工工艺方面的筛选，加固措施有效性的验证现场试验，并细化材料使用及工艺措施，同时根据试验情况制定工程质量控制指标与措施。结合南小城城址所处区域环境、城墙遗址现状，遗址土性质，针对南小城城址遗址病害特征，需在施工前开展以下几项试验： （1）理化性质分析试验 通过室内试验对遗址原用土样粒径、化学成分、矿物成分进行检测分析，并进行相关的性能测试实验包括击实试验、耐水性测试、吸水系数测试、强度测试、透气性测试。 （2）锚杆锚固试验 试验目的：通过前期试验，检测拟采用玻璃纤维锚杆的锚固力，以及在该遗址中锚杆的施工工艺及浆液配比等，以确保锚固的有效性。

43、 试验原则：1）应采用非预应力锚固，只对锚头进行锁定；2）应选择与土体弹塑性接近的主筋材料，应通过现场实验来确定；3）注浆材料应与夯土体完整性加固注浆材料一致，应通过现场实验来确定。 试验方法：城墙失稳主要发生在裂缝和不同时段墙体的维修界面上即新旧夯土的接合面。这些部位在环境变化（地震、降雨、以及排水不利等）的工况下，易产生失稳。现场选取典型的病害区域进行锚杆锚固试验。通过对采用不同锚杆加固效果的分析，确定在最不利的工况下，内、外墙的安全系数。同时，确定不同情况下锚杆的纵向抗拉强度、耐酸碱盐腐蚀性。从而通过现场试验确定拟选材料的适用性、安全性和有效性。 （3）表面防风化试验 试验目的：不同遗址

44、病害程度、所处环境不同，对其进行表面防风化加固时，所用防风化材料的浓度和实施工艺也不同，需要通过现场试验确定南小城遗址不同区段防风化加固时防风化材料的浓度，喷洒（滴渗）渗透量以及实施工艺。通过现场的模拟试验确定施工工艺和材料。由于本次工程的主要内容是解决墙体的稳定性问题，同时土遗址防风化工作也是一项长期且艰巨的任务，对防风化材料的要求也比较高，现在多处于试验阶段，而且必须通过长期的观察、试验最终确定防风化的治理措施，故本次表面防风化仅是试验性质，不做大面积处理。 试验方法：在表面防风化现场试验中，首先根据不同病害情况、所处环境拟设定四个试验条件：1）采用表面喷洒和滴渗工艺对比；2）所使用的防风

45、化材料浓度与渗透数量对比；3）间隔时间；4）喷洒或滴渗次数对比。通过不同情况下试验区域表面防风化前后表层强度、表面防水与抗渗性能的变化情况确定施工工艺与材料，以保证施工的安全性和有效性。 （4）裂隙注浆试验 试验目的：通过对不同类型裂隙进行注浆试验，根据试验效果确定施工工艺与材料。 试验方法：首先对城墙夯土体内部裂缝和松散带、密实度进行详细调查，根据不同情况分别进行试验，主要针对遗址墙体的贯通性较大裂隙的充填注浆和一般裂隙的裂隙注浆进行现场试验。其中，裂隙充填注浆主要通过现场试验，确定裂隙注浆材料的配比、填充土块的直径大小，以及间断式、间歇式和逐层注浆的周期控制、注浆量的多少、注浆过程控制、加

46、固后表面协调性处理等。裂隙注浆主要通过现场试验确定遗址墙体裂隙注浆材料和配比。 （5）夯筑砌补 试验目的：受自然力和人为因素的影响，坍塌区域和孔洞较多，夯筑砌补是此次工程的主要手段，通过现场夯筑砌补试验确定施工工艺与材料，从而有效的加固遗址墙体。 试验方法：根据城墙原有土样的理化性质分析试验结果，选择与其各项性质相近或相同的土作为试验主材料，通过模拟原始工艺进行夯筑试验，在试验中通过1）原夯土墙体与加固夯筑砌补墙体之间的粘结实施工艺和评价；2）夯筑过程中的打夯震动带来负面影响的防范和消除；3）夯土材料的主要成分和配比；4）夯层厚度；5）粘土夯层、粘土与沙石土互层夯筑、粘土夹杂砂石土三种主要夯筑

47、形式的实施工艺等，完成夯筑砌补工艺与材料的选择。二、 施工前准备工作 2.1 考古勘察 此前，因墙体周边建筑较多，不具备勘察条件，工程区域内还没有进行过系统的考古勘察工作，根据以往保护加固工程经验和相关法规，为防止对文物的破坏和文物信息的流失，在文物遗址区工程活动，必须进行考古发掘工作。因此，在工程实施前，为配合工程实施，在工程施工过程中必要的地段进行考古清理发掘工作，局部地段与施工结合进行。 考古勘察方法：墙体截面位置均要设置一条探沟，墙体两侧根据情况每隔1020m挖一道探沟，查明墙体遗迹及基础宽度、做法、土衬石位置等信息，以此修正设计中基础的宽度和做法，以及是否采取必要的展陈措施。同时探明地基承载力，确定外包墙体的基础做法，以保证基底地基承载力不低于 170kpa。 2.2 安全支护 由于遗址本体发育裂隙的不断发展，遗址本体的坍塌卸荷，工程项目的实施扰动可能会遇到再次坍塌或坍塌变形、倾倒变形等局势，要对坍塌体、人为孔洞、裂隙及其它影响施工安全的部位进行刚性支护加固，确保现场施工人员安全及遗址本体的安全，并保障保护加固措施的实施。 三、墙体加固 调查区域内墙体坍塌、人为