浅谈西安地铁建设中的文物勘探与保护

马志尧

摘 要：作为十三朝古都，国家级历史文化名城的西安，拥有着大量的地上和地下文物古迹。近年来，随着我国地下轨道交通项目的日益增加，地铁建设迅速发展，在地铁建设施工的过程中，可能会穿越不同级别的地上已知文物保护单位或占压地下未知文物，地铁建设施工过程中的文物保护工作就显得至关重要。本文结合西安地铁4号线施工中遇到的具体案例， 提出了地铁建设中文物保护工作的具体内容和采取的措施。

关键词：地铁；施工；文物；文物保护

中图分类号：TU-87 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）15-0232-02

西安地铁4号线，是西安市城市轨道交通规划的第四条地铁线路，方向为南北方向。线路南起航天产业基地，北至西安北客站，全线设車辆段和停车场各一处。连接西安北客站和西安火车站，由南至北依次贯穿曲江新区、雁塔区、碑林区、未央区、经济技术开发区。线路全长35.2km，全部为地下线路。线路经过唐大明宫、唐芙蓉园、曲江池等遗址保护区。

1 地铁建设中文物保护原则

文物保护是西安地铁建设中的重点问题，地铁公司作为建设方对文物保护工作高度重视。在建设过程中严格遵循以下几项原则：

（1）在国家、省文物主管部门的指导和市政府领导亲自把控下，西安地铁在规划建设严格遵守《中华人民共和国文物保护法》、《陕西省文物保护条例》及省市有关文件要求；（2）从一开始的规划选线时尽量避开文物保护区，实在避不开的，对于地上文物工程设计和施工要做到不破坏文物遗址的完整性，不影响历史文化风貌，对于地下文物，在工程设计和施工中要做到穿越时不伤及遗址主体；（3）规划编制及施工建设每一环节，都征询文物部门的建议，对沿线的文物古迹按照有关规定编制专项文物保护规划，组织专家论证，逐级上报审批，手续完备，并在地铁项目建设过程中采取措施实施保护和监测；（4）地铁建设线路所有项目开工建设前，均进行了文物勘探和必要的考古发掘工作。

2 地铁建设中文物保护的具体措施

2.1 施工中对已知文物的保护措施

由于西安市的建成区与遗址区高度重合，地铁4号线线路又主要分布于城市建成区和主干道。地铁施工中穿越了大量的地面已知的文物保护单位，结合既往一、二、三号线的施工经验，确定了4号线施工中的文物保护原则。

在线路规划设计阶段尽量避开遗迹、遗址的分布密集区，避免对其造成破坏；对于必须经过以公布保护范围和建设控制区域的文物保护单位，线路和站点尽量避免设置在遗迹本体和核心区域，尽量设置在缓冲区或者规划控制区。

对于必须经过遗迹本体或者核心区域的，例如：4号线和平门～大差市区间盾构下穿和平门。则通过优化线路断面方案，加大线路间距，增大线路埋深；选择对地面沉降较小的盾构法施工；对地基土进行注浆加固；采用目前最先进的钢弹簧浮置板道床减振。并制定严密的监测实施方案，结合2号线先进经验，采用现代仿真技术解决传统文物保护手段中，研究成本高，对文物本体容易产生影响等问题，开展大量的以文物保护为目的的模拟计算，以地铁穿越文物引起的沉降变形和振动为边界条件，提出文物本体抵抗沉降和振动的具体标准，研究地铁结构埋设深度、加固措施、施工工法等影响文物安全的因素，并以此为基础提出了较为可靠、安全的施工方案。

2.1.1 四号线与和平门的关系

和平门城墙位于西安城墙的南段，该区段范围内城墙高约12m，顶宽15m，底宽18m。其中洞宽7.0m，高8.0m，4个门洞大小相同，门洞间隔墙厚3.0m。城墙段结构形式为：夯筑芯墙+外包砖。地铁四号线采用盾构区间下穿和平门，盾构隧道从和平门门洞下方穿过和平门。

2.1.2 具体文物保护方案

项目建设前期，严格执行《中华人民共和国文物保护法》和《陕西省文物保护条例》，地铁公司委托多家具有专业资质的研究设计单位开展了地铁四号线下穿西安城墙和平门文物保护专项方案研究工作。

为了确保施工及运营过程中西安城墙和平门的安全稳定，结合西安地铁一、二号线的工程经验，在进行理论计算和数值仿真研究的基础上，通过工程类比，提出了以下措施：

（1）线路平面：区间隧道左右线尽可能加大线间距，从而避免隧道开挖引起的沉降槽叠加。（2）线路纵断面：区间隧道尽可能加大埋深，从而将城墙基础置于隧道压力拱影响范围之外。（3）工法选择对环境影响最小、沉降控制最有效的盾构法施工。（4）加固设计应尽可能减小施工期间对城墙的影响，加固设计尽可能不改变城墙现状和原貌。为了便于盾构法施工隧道安全顺利的通过和平门城墙及其门洞，需对门洞基础下方土体进行加固，加固方案采用袖阀管注浆方式（即采用化学注浆增大地层变形模量从而减少地层沉降量）提高隧道埋深范围内地层抵抗不均匀变形的能力。注浆加固需在盾构机通过前完成。盾构机通过前，在地表城墙门洞基础周边布置2排袖阀管进行注浆加固。注浆加固浆液采用水泥-水玻璃双液浆，现场可根据实际情况以及所需的凝结时间适当调整水灰比和双液比。注浆加固结束以达到稳定压力为准。注浆过程中应注意控制注浆压力，防止压力过大，造成地面隆起。（5）道床设计采用钢弹簧浮置板减振道床，降低运营期间地铁振动对城墙的影响。

2.1.3 模拟计算保护成果

通过建立城墙地形三维有限元模型（图1），模拟分析在盾构下穿城墙四个典型工况下，对城墙和地面各沉降观测点的监测和计算。验证采取保护措施有效性。

根据盾构机的不同位置，本次研究共考虑了4种典型工况：工况一：左线隧道开挖至门洞正下方；工况二：左线隧道贯通；工况三：右线隧道开挖至城墙正下方，保持左线贯通；工况四：双线隧道均贯通。

监测断面沉降，在计算过程中，设置7个沉降监测点：城墙基础沉降点5个：I、II、III、IV、V；地面沉降点2个：VI、VII。沉降监测点布置图如图2所示。

对比仅采用加大左右线间距、加大埋深，未采用地基加固前各种工况下沉降计算结果：经过前期线路优化，增加区间隧道的埋深，使得隧道开挖对于上部城墙的影响已经大大减小。盾构机在开挖过程中造成的地面沉降，与西安地铁一、二号线盾构隧道穿越文物及文物带的沉降规律基本一致，也满足四号线和平门段城墙保护所提出的沉降标准。

对比采用地基加固后各种工况下沉降计算结果城墙基础加固后，城墙基础最大沉降略有减小。沉降变化幅度由大到小依次为工况一，工况二，工况三，工况四，而最终工况（工况四）情况下加固前和加固后城墙基础沉降相差最小。

和平门城墙的数值模拟计算结果表明，加大线路埋深和增加平面线间距是减小城墙和地表沉降最有利和最天然的方法，这与和平门城墙保护措施的设计思路是一致的。同时，数值模拟计算结果还表明，在设计的加固方案条件下，可以对城墙基础沉降起到一定预防作用，对于隧道间的沉降槽亦有一定抑制作用，故地面埋置袖阀管注浆加固方案可有效控制地铁盾构隧道施工过程中产生的变形及沉降，能够确保城墙的结构安全。

2.2 施工建设前期的文物勘探和考古发掘

按照《中华人民共和国文物保护法》、《陕西省文物保护条例》、《西安历史文化名城保护条例》等相关法律、法规的规定，西安市行政区域内进行的建设工程项目，建设单位应当事先报文物行政主管部门，由文物行政主管部门组织从事考古发掘的单位在工程范围内进行文物勘探。文物勘探是调查了解古代文化遗存的性质、结构、范围等基本情况，为建设项目施工前的考古发掘工作提供科学的可靠依据的工作，是为保护地下文物遗存免受生产、建设性破坏的一项重要措施。地铁公司在各条线路开工建设前与文物部门一起完成大量与文物保护有关的工作，包括：（1）与文物保护部门签订的文物勘探和古墓葬发掘协议，提供各条线路各车站相关图纸资料。（2）土建单位进场施工前对广大职工进行文物法的宣传和文物安全警示教育。地铁建设穿越西安市城市建成区和主干道，地铁车站、附属结构、停车场、车辆段等设施设备，在建设过程中有可能压占地下未知文物，每一个站点和开挖区域均事先进行考古勘探。新征地或无建筑无硬化道路等无勘探障碍的施工区域，如停车场、车辆段等则进行了全面普探。根据与文物保护部门签订的合同，线路开工建设前，车站围挡完毕破除硬化路面之后，由文物保护部门及时对施工区域进行文物勘探工作，考虑到地面区域的交通等问题，文物勘探和考古发掘主要采取配合工程进度分阶段分区域实施。动工之前先在无障碍区域进行文物勘探，随后施工中又对原来有障碍现已破除的地方及时进行补探。若在勘探和后续施工中发现古墓葬、古遗迹、古井等文物迹象时，施工单位则立即停工保护现场，并积极配合文物保护进行考古发掘工作。

2.3 保护成果

截至目前西安地铁1、2、3号线已通车，通过地铁公司与文物保护部门的积极配合，地铁四号线和平门～大差市区间下穿和平门的文物保护方案，已获得国家文物局批准。西安地铁4号线施工前进行文物勘探工作时发现多座古墓如航天城车辆段在施工进场前进行文堪工作时发现古墓34座，出土了很多具有重要意义的文物，文物时代跨度长，为西安地区古代墓葬的研究提供了新的实物资料，对研究长安少陵原的历史具有重要意义。目前已发掘墓葬的所有出土文物和考古资料已提取，发掘过得古墓葬已回填，建设单位已恢复正常施工，未对工期造成较大影响。

3 结语

物转星移，岁月在流逝，历史在远走。无数传说、无数历史凝結在浩如烟海的文物古迹中，文物古迹是代表各个时代人类文明的标志，是祖先遗留下来的人类共同财富。文物保护已到了刻不容缓的时候了。

西安文物古迹众多，各种文物类型丰富，必须正确处理地铁工程建设、社会发展与文物保护的关系，在地铁施工中，将文物保护作为一项重要内容进行研究，实现工程建设与文物保护的协调发展，达到文物保护与工程建设的双赢。

参考文献

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