汉代大型夯土墓坑遗址复制施工技术研究
目前我国关于古代墓坑遗址在建筑物内部按1∶1比例复制施工技术的研究与实例并不常见,而大都局限于在墓坑原址的基础上进行保护或修复,即遗址复原。长期以来学术界对遗址复原看法不一,认为遗址复原不利于遗址原始状态的保护和呈现,或遗址复原有利于进一步发挥遗址的展示教育作用,以实现其社会价值。
侯卫东
湖南省博物馆作为我国重要的综合类历史博物馆,在新馆展陈方式上进行大胆探索。在新馆建设中,基本陈列馆之一马王堆汉墓陈列以汉代璀璨文明的再现为主题,以考古发现为大背景
湖南省博物馆依据相关考古资料对遗址墓坑按1∶1比例进行复制还原并在博物馆中建造,将其融入博物馆建筑内部。该方法在业界内暂无先例,在博物馆展览陈设领域是一大创新,在复制还原建造技术上也是很大的挑战。依据考古发现资料和现场调研分析墓坑遗址的形制、尺寸、造型和材料等,将墓坑遗址在湖南省博物馆新馆建筑内进行复制施工,结合悬挂倒棱台形混凝土结构面层夯土施工技术难题,提出超薄夯土面层施工技术,阐述其技术原理和操作要点,最后对完成结果进行评定和总结。
该建筑结构为悬挂倒棱台形混凝土结构体系,由斜吊柱、异形梁、薄斜板交叉组合而成,底端悬空4.85m,顶端17.75m。墓坑面层装饰材料为薄型夯土,其薄型夯土墙面施工技术在国内均无可借鉴的工程实例。国内夯土墙主要应用于古建城墙等,常为>240mm厚的承重墙体,也有采用混凝土喷射仿夯土效果,并非夯筑技术的薄型夯土墙面,景宏杰
1 考古资料及现场调研
1.1 考古资料
1972年《长沙马王堆一号汉墓发掘简报》
1.2 现场调研
马王堆一号汉墓发掘遗址现场调研结果表明,墓坑带斜坡墓道的坡度32°,靠近墓室一端距墓穴底端高约3.5m。墓口南北长19.5m,东西宽17.8m,墓口往下的第1层台阶长16.8m,宽15.42m;第2层台阶长14.64m,宽12.8m;第3层台阶长12.54m,宽10.45m;第4层台阶长10.34m,宽8.45m。每层台阶高为1~1.15m,台阶墙壁与每层夹角为105°~108°,台阶底面平整,为夯土建筑类型。发掘遗址如图1所示。
1.3 墓坑夯土样板制作
在马王堆一号汉墓发掘遗址现场进行夯土样品采集,如图2a所示,将样品在夯土实验室进行配色夯土试块制作,如图2b所示,选定最终颜色后,制作夯土样板,如图2c所示。
2 施工技术
对墓坑按1∶1比例复制材料土块进行取样后制作多组小样,最终配出能达到与原址相似的面层夯土料,作为一种装饰面层材料,装饰夯土具有松散、无固有形态、可塑性强等特点。
超薄夯土面层具有以下特点。
1) 现代装饰夯土墙的厚度仅40~50mm,较建筑夯土墙 (≥400mm) 、夯土填充墙 (≥150mm) 薄很多,大大减少同面积墙体的夯土原材料消耗量。
2) 改变传统建筑夯土墙自承重受力特点,现代装饰超薄夯土墙可利用不同的支撑骨架形式与主体结构连接,对不同建筑墙体的适用性非常强。
3) 现代装饰夯土原材料是一种粉末状的零尺度材料,不同于木材、石材等有形材料,只需制作适合的模板,就可塑造对应的形状或造型,可塑性很强。
4) 现代装饰夯土还具有耐久性好、取材方便、低污染、不产生建筑垃圾和生态环保等优点。
2.1 工艺原理
超薄夯土墙面属于覆盖式构造,将钢筋植入混凝土墙体中做夯土与结构墙的连接筋,焊接竖向主筋与连接筋,单侧逐层支模,分层逐步绑扎横向分布钢筋,每层模板内分层夯锤夯土。
2.2 工艺流程
施工工艺流程:作业准备→测量放线→植筋→焊接竖向主筋→单侧支模 (逐层) →填放土料、夯锤压实→焊接分布筋 (逐层) →逐层分段支模、放料、夯锤 (工序循环至整面完成) →模板拆除→修整→养护→涂刷保护剂→检验。
2.3 操作要点
1) 定位放线弹出基准线,检查建筑结构墙面是否满足装饰施工的基本要求,特别是垂直度偏差。将夯土墙面的控制轴线、边界线、定位标高、门窗洞口定位线,根据施工图准确清晰地弹墨线在建筑墙面上,作为施工依据。复核其尺寸,并在地面和墙面弹出装饰夯土墙面与其他材料的细部处理轮廓线。
2) 制作钢筋网夯土墙面内设置钢筋网,钢筋网由连接筋 (植筋) 、主筋和分布筋组成。主筋呈竖向布置,间距≤900mm,主筋与拉结筋焊接,分布筋由水平、竖直2个方向呈网格分布,网格间距≤300mm×300mm,分布筋与主筋绑扎连接。水平方向的分布筋应根据夯土夯实逐层绑扎,不影响夯土的夯锤操作。
3) 安装组装式单侧支模架采用热镀锌角钢三角支撑架,热镀锌角钢为主背楞,水平间距1m,与墓坑建筑结构间采用金属膨胀螺栓固定,钢模板间采用螺栓连接紧固。
4) 现场搅拌夯土料现场搅拌必须严格按照夯土材料配合比进行。根据配合比确定每盘夯土各种原材料的用量,分别固定夯土粉末、小石子磅秤标准,上料时盘盘过磅。装料顺序应先装夯土粉末,再装小石子,搅拌均匀后再按黏稠度要求加入适量的水,采用搅拌机搅拌。搅拌时间根据夯土搅拌试验结果的最短时间确定。
5) 入料分层夯实入料前应将模板内的杂物及钢筋上的油污清除干净,并检查钢筋与夯土层的位置关系,钢模板在入料前应均匀涂刷脱模剂。搅拌好的夯土料在现场可使用小推车、吊斗等运输,搅拌卸出后应及时运到入料位置,延续时间不能超过夯土料的初凝时间。夯土料应采用铁铲入模,或选用特制小料斗倒入模内。夯土料应分层入模并逐层夯实,每层入模厚度控制在50~70mm。锤夯振捣夯土料时,不得触动钢筋和预埋件,夯击时应随时检查夯锤情况,避免胀模、空鼓等现象。夯锤移动间距应<100mm,每个锤点的延续时间以表面呈现浮浆为宜。夯锤时注意钢筋网,为防止漏锤漏夯,必须在竖向钢筋两侧连续锤夯。夯土墙面完成后,整理墙面上口甩出的钢筋,用木抹子按标高将顶部夯土抹压平整,切除多余部分。
6) 养护和表面涂抹保护剂夯土墙面夏天养护时间为14d,冬天养护时间为28d,含水率<10%后,再涂刷保护剂。一般瑕疵可不做修补,对夯土墙面被污染、漏浆明显等缺陷处,应适当修补完毕后再涂刷保护剂。夯土墙面保护剂按合理的比例兑水,搅拌均匀后,采用喷涂或涂刷的方法涂2遍,第1遍未完全干透前进行第2遍涂刷,且必须完全覆盖,不出现流淌、漏刷等现象。
2.4 施工完成效果
马王堆一号汉墓墓坑遗址复制施工结束后,施工质量验收与观感效果评定为优质,其研发与创新的施工技术均被评为“湖南省2017年度建设施工工法”,项目顺利通过“湖南省2017年度建筑业新技术应用示范工程”验收,博物馆于2017年11月29日顺利开馆。遗址墓坑等比例复制场景如图3所示。
3 结语
汉代大型夯土墓坑遗址复制施工技术有效地解决传统施工方法中夯土墙面须控制高厚比、材料消耗量极大、施工工期长、质量不易控制及作业环境要求高等问题,确保古墓坑1∶1比例复制施工的质量、安全,同时有效缩短施工周期。结果证明,汉代大型夯土墓坑遗址复制技术可弥补建筑与文物保护工程中汉代墓坑复制技术的空白,在同类工程中具有推广价值。采用该墓坑复制技术,不仅节约大量人力、物力、财力,且提高工效、节约资源、减少湿作业,也有利于生态环境的保护,给参观者带来亲临原址的感受,具有较好的社会影响力和经济效果。
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