CN115341555A - 一种古遗址文化层隐形加固结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于文物保护的技术领域，尤其是一种古遗址文化层隐形加固结构及方法，本发明依次在文化层土体表层放线设计框粱，而在框粱内上部设置菱梁、下部设置拱梁，并施以锚杆结构，加固材料且均使用MH‑M型氟硅土质文物加固材料对框梁、菱梁、拱梁、锚杆结构渗透加固形成符合土遗址本体保护要求的土质隐形支、撑、锚物理架构，尤以菱梁与拱梁的分割设置，使文化层土体底部以拱梁构承担主载荷、菱梁分割载荷主应力、增加摩擦系数，锚杆位于拱梁拱脚载荷处和菱梁交叉载荷处，呈点阵结构分布，提高文化层土体稳定性；框粱、菱梁、拱梁结构之外表层面积，均喷涂有MH‑2型土质文物保护材料，文化层本体均系本体土质隐形加固保护设计，丝毫不改变文物本体表面信息，对文物创伤小。

Description

一种古遗址文化层隐形加固结构及方法

技术领域

本发明属于文物保护的技术领域，尤其是一种古遗址文化层隐形加固结构及方法。

背景技术

我国是世界文明古国之一，历史悠久，土遗址作为我国悠久历史和灿烂文明的载体和实物佐证，是一类很有价值且不可复制、不可再生的文化遗产，据2015年文物普查显示，我国土遗址数量达150万处，新石器时期以来，尤其是仰韶时期以来，数量众多，涉及十余省区，均处于7000-5300年中华文明探源工程的最关键时期，这一类最著名的如：仰韶村遗址、西安半坡遗址、巩义双槐树遗址、山西夏县遗址、甘肃大地湾、山东大汶口遗址等。

众所周知，天然土层是土粒在风成搬运沉积的过程中，不断向上堆积而成，经历了漫长的地质年代，形成了相对有效的地质应力和稳定性，而厚堆积文化层遗址由于地质年代沉积因素，固结程度、质量密度、颗粒承担应力尚未达到原始生土的稳定程度，加之文化层人为扰动、垃圾、废弃等物质使文化层土体空隙增大，土体松散，承载力减弱，整体结构失稳。恰恰与土质力学性能相反的是，为突出文化遗产直观传播效果，这一类3-5米高度厚堆积文化层断面往往以直立、巨大剖面形态展示。在自然营力、内在应力作用下，遗址冒顶、坍塌、开裂、粉化、脱落等危重病害在无限消耗文物寿命。

目前，对土遗址常用的保护方法有：表面喷涂加固法，木质锚杆法、楠竹碳纤维包覆锚杆法等，加固保护效果不能令人满意且预后难以处理。直立、巨大剖面、厚堆积文化层加固保护，若采用表面加固方法，大面积龟裂、脱落是一种必然，若采用上述锚杆方法，难以对脆弱的遗址进行有效保护。由此，古遗址保护成为世界性难题，至今没有切实可行的保护方法。

本发明提供一种古遗址文化层隐形加固结构及方法有效的解决以上问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种古遗址文化层隐形加固结构及方法，解决了上述背景技术问题。

具体的技术方案：

一种古遗址文化层隐形加固结构，包括文化层土体，其特征在于，所述文化层土体，具体包括框粱、菱梁、拱梁、锚杆加固结构构架和防风化保护层； 所述框粱、菱梁、拱梁、锚杆均使用加固材料喷涂渗透、针管注射渗透加固形成的隐形支、撑、锚架构；

所述框粱包括在文化层土体四周边沿的框梁结构，所述框梁在文化层土体的边框部位形成隐形框梁结构，边框内有菱梁结构组成，所述菱梁将边框内划分为多个区域，菱梁交叉搭接处设有锚孔，所述锚孔呈点阵分布，每个锚孔内有加固材料渗透形成加固土质锚杆，所述锚杆贯穿防风化层、加固层并形成一体，并通过锚孔将注射加固材料渗入文化层土体内部。

优选的，当文化层土体剖面高度在3米以上，所述加固梁为拱梁结构；当文化层土体剖面高度3米以下，所述加固梁为菱梁结构；当文化层土体剖面高度大于4米，所述边框下部分的加固梁为拱梁结构、边框上部分的加固梁为菱形结构。

优选的，所述锚孔分布在拱梁拱脚载荷处和菱梁交叉载荷处；所述框梁和菱梁使用氟硅土质文物加固材料渗透加固。

优选的，所述边框下部分锚孔的深度为1-1.5米、边框上部分锚孔深度为1.5-3米。

优选的，不同深度的锚孔以色差标记。

优选的，所述拱梁、菱梁加固宽度均为20厘米、加固深度均为10厘米，所述拱梁、菱梁间距50厘米。

优选的，所述框梁宽度20厘米、深度10厘米。

优选的，所述框梁、菱梁、拱梁施工完成后，均采用文物保护材料以喷涂方法渗透加固施工，加固深度2厘米。

一种古遗址文化层隐形加固方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1: 框粱设计：根据文化层土体剖面高度、载荷、放线设计框梁的宽度、保护深度；

S2：加固梁设计：根据文化层土体剖面的面阔及高度，在框梁内设计菱梁、拱梁的结构及尺寸，并在框粱、菱梁、拱梁表层喷涂文物加固材料进行渗透加固；

S3:在加固层表层铺设防风化层；

S4：锚孔布局设计：根据文化层土体剖面高度、载荷，设计锚孔的钻孔点位、密度、深度；

采用滑轨定位法精确定位，找平基准、设计放线、定位标记；钻孔水平倾角﹥15度；钻杆直径小于5-15㎜，钻孔深度50厘米-300厘米；钻孔的同时负压吸收钻屑备用；

S5: 注射加固与孔洞回填交叉施工：逐一往锚孔中注入计量加固材料作为锚杆，以回收钻屑来回填孔洞，用3-10㎜φ钻杆，作为捣实工具，用于孔洞捣实，重复上述动作，注射加固与回填孔洞捣实工艺交替施工，直至孔洞渗透加固完成、洞满捣实为止；

S6: 表面加固：待框梁、菱梁、卫拱施工完成后，采用文物保护材料，以喷涂方法渗透加固施工，加固深度2厘米；

优选的，步骤S5中以回收钻屑来回填孔洞为20㎝/次深度。

本申请加固的原理：经加固文化层土体1与未加固的土层相比，提高黏聚力400-800倍、提高内摩擦角50-80%；主要是因为增加了0.05-0.005mm粒径颗粒数量，减少了小于0.005-0.002mm粒径颗粒数量，提高土体主承载颗粒基数、相邻颗粒咬合“栔紧”度的物理途径，是氟硅文物加固保护材料提高土体抗压强度的机理。

本发明依次在文化层土体表层用保护材料喷涂渗透、针管注射渗透加固施工方法形成的本体土质隐形框粱，菱梁、拱梁和防风化加固层，而框粱上部分设置菱梁、下部分设置拱梁，菱梁与拱梁的分格设置，使文化层土体层底部以拱梁构承担主载荷、菱梁分割载荷主应力，其凸凹结构，增加了本体摩擦系数，锚杆位于拱梁拱脚载荷处和菱梁交叉搭接载荷处，呈点阵分布，可以有效防止滑塌；框粱、菱梁、拱梁及间隔处通过喷涂文物保护材料以及渗透型加固锚杆隐形加固保护设计，不影响文物本体表面信息，对文物创伤小；土遗址文物遇到问题时，可多次修复，重复加固保护；超强渗透能力可达10厘米以上，且具有透气性；具有防水、防潮湿、防霉菌、防青苔性能；抗压强度：稍有提高，力求加固强度与文化层土体1本体结构强度稍有提高的协调效果。

附图说明

图1是本发明的侧视剖视示意图。

图2是本发明的框粱整体示意图。

图中，文化层土体1、框粱2、加固层3、防风化层4、菱梁5、拱梁6、锚杆7。

具体实施方式

有关本发明的前述及技术内容、特点与效果，在以下配合参考附图1至图2实施例的详细说明中，将清楚的呈现。以下实施例转评所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本实施例提供一种古遗址文化层隐形加固结构，包括文化层土体1，所述文化层土体1侧壁自内而外依次有通过喷涂渗透形成的加固层3、防风化层4、框粱2，所述框粱2是使用MH-M型土质文物加固材料渗透加固在文化层土体的边框部位形成隐形框梁结构，所述加固层3铺设在文化层土体1表面，所述防风化层4铺设在加固层3表面，所述框粱2包括喷涂渗透形成的防风化层4与文化层土体1上表层的边框，边框内有多个菱梁，所述菱梁将边框内划分呈多个区域，加固梁分为菱梁5和拱梁6，拱形承受载荷更大，当文化层土体1剖面高度在3米以上，所述加固梁为拱梁6结构；当文化层土体1剖面高度3米以下，所述加固梁为菱梁5结构；当文化层土体1剖面高度大于4米，所述边框内下部分的加固梁为拱梁6结构、边框上部分的加固梁为菱形结构，使文化层土体1底部以卫拱结构承担主载荷、菱梁5分割载荷主应力、增加摩擦系数，使结构更稳固，所述拱梁6拱脚载荷处和菱梁5交叉载荷处均设置有锚孔，并且边框下部分锚孔的深度为0.5-1.5米、边框上部分锚孔深度为1-3米。不同深度的锚孔以色差标记，便于区别施工，所述文化层土体1侧壁上设有与锚孔对应的钻孔，将化学渗透型加固锚杆7（植入锚孔后）贯穿防风化层4、加固层3并经锚孔渗透文化层土体1设计深度内部。

在本实施例中，所述框梁宽度20厘米、深度10厘米，所述拱梁6、菱梁5加固宽度均为20厘米、加固深度均为10厘米，所述拱梁6、菱梁5间距50厘米，所述框梁、菱梁5、拱梁6施工完成后，均采用MH-2文物保护材料以喷涂方法渗透加固施工，加固深度2厘米。

在文化层土体1侧壁依次铺设喷涂渗透形成加固层3、防风化层4，喷涂渗透形成的加固梁的框粱2隐形与防风化层4侧壁与文化层土体1上，依次经锚孔注射渗透型锚杆，文化层土体1以拱梁6结构承担主载荷、菱梁5分格载荷主应力、其形成的凸凹结构可以增加土体摩擦系数，在分散应力的同时，使得遗址土体结构更稳固；锚杆呈网状或点阵分布，可以有效防止滑塌，加固层3与防风化层4起到稳固与防风化的效用，使文化层土体1延缓衰老、延长寿命，与框粱2配合，可有效提高厚堆积文化层土遗址整体稳定性；框粱2与加固梁表层都喷涂有MH-2文物保护材料。通过上述步骤，将框粱2渗透加固于文化层土体1上，从而实现文化层土体1的加固、稳定效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换，改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种古遗址文化层隐形加固结构，包括文化层土体，其特征在于，所述文化层土体，具体包括框粱、菱梁、拱梁、锚杆加固结构构架和防风化保护层； 所述框粱、菱梁、拱梁、锚杆均使用加固材料喷涂渗透、针管注射渗透加固形成的隐形支、撑、锚本体稳定架构；

所述框粱包括在文化层土体四周边沿的框梁结构，所述框梁在文化层土体的边框部位形成隐形框梁结构，边框内有菱梁组成，所述菱梁将边框内划分为多个区域，菱梁交叉搭接处设有锚孔，所述锚孔呈点阵分布，每个锚孔内有加固材料渗透固化形成本体土质锚杆，所述锚杆贯穿防风化层、加固层并形成一体，并通过锚孔将注射加固材料渗入文化层土体内部，形成直径10-20厘米的锚固体。

2.根据权利要求1所述的一种古遗址文化层隐形加固结构，其特征在于，当文化层土体剖面高度在3米以上，所述加固梁为拱梁结构；当文化层土体剖面高度3米以下，所述加固梁为菱梁结构；当文化层土体剖面高度大于4米，所述框梁下部分的加固梁为拱梁结构、边框上部分的加固梁为菱形结构。

3.根据权利要求2所述的一种古遗址文化层隐形加固结构，其特征在于，所述锚孔分布在拱梁拱脚载荷处和菱梁交叉搭接载荷处；所述加固材料为氟硅土质文物加固材料。

4.根据权利要求3所述的一种古遗址文化层隐形加固结构，其特征在于，所述框梁下部锚孔的深度为0.5-1.5米、框梁内上部锚孔深度为1.5-3米。

5.根据权利要求4所述的一种古遗址文化层隐形加固结构，其特征在于，不同深度的锚孔以色差标记。

6.根据权利要求4所述的一种古遗址文化层隐形加固结构，其特征在于，所述拱梁、菱梁加固宽度均为20厘米、加固深度均为10厘米，所述拱梁、菱梁高度、宽度格距为50厘米。

7.根据权利要求1所述的一种古遗址文化层隐形加固结构，其特征在于，所述框梁梁宽为20厘米、深度10厘米。

8.根据权利要求1所述的一种古遗址文化层隐形加固结构，其特征在于，所述框梁、菱梁、拱梁施工完成后，均采用氟硅文物保护材料以喷涂方法渗透加固施工，加固深度2厘米。

9.一种古遗址文化层隐形加固方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1: 框粱设计：根据文化层土体剖面高度、载荷、放线设计框梁宽度、保护深度；

S2：加固梁设计：根据文化层土体剖面的面阔及高度，在框梁内设计菱梁、拱梁的结构及尺寸，并在框粱、菱梁、拱梁的设计构体表层通过喷涂施工方式喷涂氟硅文物加固材料进行渗透加固；

S3:在加固层表层喷涂防风化保护层；

S4：锚孔布局设计：根据文化层土体剖面高度、面阔、载荷，疏松度设计锚孔的钻孔点位、密度、深度；

采用滑轨定位法精确定位，找平基准、设计放线、定位标记；钻孔水平倾角﹥15度；钻杆直径小于5-15㎜，钻孔深度50厘米-300厘米；钻孔的同时负压吸收钻屑备用；

S5: 注射加固与孔洞回填交叉施工：逐一往向锚孔中针管注入计量加固材料作为渗透型锚杆，以回收钻屑回填孔洞，用直径为3-8㎜钻杆，作为捣实工具，用于孔洞捣实，重复上述动作，注射加固与孔洞回填捣实工艺交替施工，直至孔洞渗透加固完成、洞满捣实为止；

S6: 表面加固：待框梁、菱梁、卫拱施工完成后，采用MH-2型文物保护材料，以喷涂方法渗透加固施工，加固深度2厘米。

10.根据权利要求9所述的一种古遗址文化层隐形加固方法，其特征在于，步骤S7中以回收钻屑回填孔洞为20㎝/次深度。

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