古生物化石地层标尺改造工程研究——以道虎沟古生物化石保护馆为例

郝学力

（辽宁省第三地质大队有限责任公司，辽宁 朝阳 122000）

内蒙古赤峰市宁城县位于内蒙古自治区赤峰市南部，素以盛产古生物化石而闻名全世界，笔者此次参与的地层标尺改造工程就位于宁城县五化镇道虎沟村内的道虎沟古生物化石保护馆内，该馆隶属于内蒙古宁城国家地质公园。该地质公园是国土资源部批准的第五批国家地质公园之一，包括6 个产区、10 个化石点，化石点分别为柳条沟、七家、王营子、朝阳山、东五家、西五家、小铜匠沟、土门、西三家和道虎沟化石点。宁城县境内现已发现20 多个门类的古生物化石，包括有羽恐龙、翼龙、哺乳动物以及两栖动物等，此外还有大量的裸子植物和形态各异的昆虫标本，仅昆虫化石种类就多达14 目50 余科200 余种。

道虎沟古生物化石保护馆内地层标尺改造工程于2018-11 底开工建设，2019-03 底完成了全部施工内容，2019-05 通过内蒙古自治区自然资源厅组织的专家组验收。其主要工程内容为：在宁城国家地质公园保护区内除道虎沟化石点外的其他9 个重要化石点中，各自选取一个在地层层位或发现化石方面具有典型代表性的产地，从每个产地中采样出宽1.2 m、厚0.8 m、高6 m，完整的、连续的岩层体，并将采样的岩层体制作成宽0.7 m、厚0.3 m、高4 m 的地层标尺，展示于道虎沟古生物化石保护馆内。项目施工单位为辽宁省第三地质大队有限责任公司。笔者任该项目技术负责人，现将主要施工工艺流程及技术难点的解决方法分述如下。

1 主要施工工艺流程

道虎沟古生物化石保护馆内地层标尺改造工程主要包括：馆内地层标尺背景墙砌筑、地层标尺野外采集、地层标尺馆内加工及吊装、馆内展示相关配套装饰工程四大部分。工程施工工艺流程如图1 所示（其中阴影部分为主要技术难点部分）。

图1 道虎沟古生物化石保护馆地层标尺工程施工工艺流程图

2 施工工艺中的技术难点及实际解决措施

此次施工过程中面临的施工难点主要为地层标尺岩层体采集及运输过程中如何保证标尺的完整性，馆内地层标尺的吊装方式选择，地层标尺安装后的牢固及稳定性，地层标尺的成品保护方式这四方面。

2.1 地层标尺岩层体采集及运输过程中的完整性保证

地层标尺岩层体采集主要包括以下5 道工序：表土剥离→采样井挖掘→采样→采坑回填及复垦→运输回馆。而采样、运输这两道工序对于地层标尺岩层体完整性的保证，将最终决定成品地层标尺的外观质量。

在实际施工中采取如下技术措施和施工工艺来应对这些问题：①岩层体采样时竖向切割用移动式竖向岩石切割机切割，横向采用绳锯岩石切割机进行切割。每采样一层，其周边操作空间需保证宽1.5 m，深1.0 m。②岩层体竖向切割完成后，先用502 胶水对岩层体注胶加固，再用软纸、海绵围裹保护，胶带绑扎牢固。加固保护稳妥后方可进行横向切割。③横向切割前，应在岩层体中间部位用凿岩机钻凿两个定位孔，以利后期馆内安装固定。横向切割操作时应缓慢稳妥进行，切割一部分后，在绳锯切割反方向的切割空间内用木板或适宜厚度的岩片塞入进行支撑，防止采样岩层体因重力作用产生断裂破坏。横向切割完成后，将预先准备好的托板靠住采样岩层体，做好托板下部支撑后，人工与千斤顶协调配合将采样岩层体推移到托板上，就位后，在托板四周用箱板围裹加固。单层岩层体现场采样完成并用托板加固保护后，须在醒目位置标注采集地点及采集序号，之后用15 t 吊车起吊到10 t 运输卡车上，采样岩层体在运输车上需要进行可靠固定，并采取防震措施后方可运输回馆内合适位置存放。

2.2 馆内地层标尺的吊装方式选择

标尺岩层体的吊装工作在保护馆内进行，由于保护馆场地条件的限制，汽车吊等大型机械吊装设备无法入馆，而地层标尺下部岩层体由于尺寸较大不可能通过人工运输至馆内，因此，将岩层体的修型工作分为两步进行，利用保护馆外西侧停车场搭设临时工棚，进行地层标尺岩层体的第一次修型，长、宽、高各按设计尺寸预留5 cm，待岩层体馆内吊装完成形成地层标尺后，进行最后的修型工作，这样可以减小各岩层体的质量，利用轻型叉车，将初步修型完成的岩层体运至保护馆内，这就解决了岩层体过重，无法运入馆内的难题。

岩层体运至馆内后，由于保护馆内地坪同标尺安装底座有近5 m 的高差，岩层体的吊装仅靠人工和轻型叉车很难完成，现场通过荷载计算，利用轻型叉车配合自制工字龙门吊及手摇葫芦顺利完成了岩层体的吊装工作。

2.3 地层标尺安装的牢固及稳定性保证

各标尺的单层岩层体按照野外挖掘顺序逆序安装，安装过程中为保证每个标尺的每一块单层岩层体都与其上下岩层体及背景墙连接牢固，采用以下工艺来确保地层标尺安装后的稳定性和牢固性。

与上下岩层体连接：上下岩交接的岩层体的基面要清理干净，再将云石胶均匀涂抹在上下岩体的接触面，最后压实，并抹去被挤出的多余云石胶，这样就保证了地层标尺各岩层体之间连接的稳定性。

与背景墙连接：单层岩层体与背景墙接触面要修整平整，并清理干净，在墙体对应于单层岩层体上表面下返5 cm处安装2 只φ12 的膨胀螺丝，之后在岩层体上表面与膨胀螺丝对应位置，利用切割机和凿子，剔凿出2 条30 cm 的固定钢筋安装槽位，并在其远离背景墙一侧利用电锤打φ14的钻孔2 个，用于固定钢筋末端卡扣的安装。待固定钢筋安装完毕后，用云石胶灌满其安装槽位的空隙，并将其尾部与膨胀螺丝焊接牢固，此时还应保证岩层体背部与背景墙之间空隙不应大于1.5 cm，空隙用云石胶填充并粘贴牢固。这样就确保了地层标尺同背景墙连接牢靠，消除了岩层体倾倒等安全隐患。

每一座独立地层标尺安装完毕后，要按照设计文件最终要求的外观尺寸在标尺上放出最终的轮廓外边线，并进行最后的打磨修型，并在打磨修型完毕后利用经纬及水准仪放出符合标尺的最终外边廓线。

2.4 地层标尺的成品保护

2.4.1 防潮层设置

由于标尺底座的顶部标高低于室外自然地坪的标高约5 m，为了保证安装后的地层标尺不受地下水潮气侵蚀，在标尺混凝土底座上设置了防潮层，具体工艺如下：先在标尺底座上放出标尺安装定位孔位置，并向外设置好控制线。清理标尺底座表面上的灰尘及杂物，确保粘贴面平整整洁。用云石胶按照标尺底座尺寸裁剪好的防水板粘贴在标尺底座上，待云石胶将防水板同基座完全粘合住后，在标尺四周支设简易模板，铺设防水板上部的保护砂浆。

2.4.2 地层标尺本身的保护

由于地层标尺长期赋存于地下，对于二次修型完成且打磨完毕的标尺表面必须通过合理的工艺处理，以保证其在保护馆内存放时标尺表面的抗氧化性和耐久性。具体工艺如下：向表面清理完毕的地层标尺表面喷第一遍清漆，清漆须均匀覆盖标尺全部表面；待第一层清漆凝固后，利用事先准备好的钢丝网整体覆盖、紧贴标尺表面，并使得钢丝网与背景墙体牢靠连接，这样基本可以控制标尺表面不会在日后展览过程中开裂变形；钢丝网安装完成后，喷第二遍清漆，待第二遍清漆凝固后，喷最后一层清漆，使凝固后清漆表面在钢丝网表面之上，这样可以防止钢丝网老化生锈，保证标尺的展出效果；最后，根据标尺外观尺寸，定做了钢化玻璃保护罩，整体覆盖于地层标尺之上，并与标尺底座及标尺背景墙牢靠连接，这样既可以方便游客近距离观看，同时可以避免游客触摸等活动对标尺本身造成破坏。

道虎沟古生物化石保护馆地层标尺工程完工后现场如图2 所示。古生物爱好者及游客参观地层标尺如图3 所示。

图2 道虎沟古生物化石保护馆地层标尺工程完工后现场图

图3 古生物爱好者及游客参观地层标尺

3 总结

古生物化石的地层标尺工程可将古生物化石赋存环境直观展示在化石保护馆内，配合后期制作的地坪投影及语音讲解系统，能让游客在保护馆内就可直观了解各类古生物化石的赋存环境及相关知识，同时也避免了各化石保护区因游客参观等人类活动带来的不必要的破坏，可谓一举两得。在吸引了国内外古生物化石爱好者及游客前来参观游览的同时，也对宁城地区古生物化石相关旅游产业起到了推动和促进作用。