[发明专利]一种用于潮湿环境保护考古现场土遗址降排水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及地下水的处理，具体是指一种用于粘性土地区保护考古现场土遗址降排水的方法。

背景技术

 在我国长江流域的下游及其以南地区，社会发展历史悠久，人类活动留下了众多的遗迹，这些地区自然环境特征是大气降雨量充沛，河流湖泊发育，水资源丰富，地下水埋藏浅，土壤以河湖沉积的粘性土为主。在这些地区进行考古发掘时，开挖深度1.0m左右就会遭受地下渗水的干扰，严重时甚至造成水灾，导致考古发掘难以进行。为此人们首先想到的办法是在考古挖坑中一边排水一边发掘，但这样往往会使发掘坑变成泥坑，不仅增加了考古发掘的难度，而且对土遗址文物造成损坏，丧失许多有价值的信息。人们也试想采用在发掘探方周围打井排水的办法来降低地下水位，但是，粘性土地层的弱透水性特征，使得打井排水不能奏效，就是边长在5m的探方周围打上8眼井，也不能控制地下水位，也不能阻止粘性地层中地下水在探方缓缓渗出。可见，防治考古发掘坑中的渗水是潮湿环境粘性土地区考古现场面临的一个重要问题。

目前国内已有的控制考古现场及遗址陈列馆的地下水的技术方法主要有挡水墙法、隔水廊道法、拱券法和抽水排水法。

挡水墙法：是在已探明的考古探方的四周各个面修筑地下防水隔水层，试图用防水隔水层来切断遗址四周的地下水向遗址内部渗透。挡水墙法通常采用帷幕灌浆或水泥挡墙来阻隔地下水的渗透，对重力水的渗透有较好的阻挡作用，但不能阻挡非饱和水的运动。粘性土地层本身属于隔水地层，渗透系数小于10^-7cm/s（南京大报恩寺粘性土渗透系数为7.40×10^-7cm/s，张家港东山村遗址区粘性土渗透系数平均为2.67×10^-8cm/s），与水泥防渗墙的渗透性相当。可见，在本身隔水的粘性土地层中设置挡水墙没有必要，再说粘性土中进行帷幕灌浆也无法实施。

隔水廊道法：隔水廊道和挡水墙都是为了阻止侧面水分的渗透而在遗址四周修筑地下防水隔水层。隔水廊道法区别于挡水墙法的是隔水廊道法在遗址的四周各个面都修筑了两层防水隔水层，并在两层防水隔水层之间增加了隔离空间并加装通风设施，以此来加强防水隔水效率，并方便检修。隔水廊道法都能阻隔地下水渗透，但由于隔水层内外形成了水压差，使地下水从阻隔墙下部自下而上渗入考古探方内，即形成绕坝渗流。使考古探坑内渗水仍然存在，遗址土体仍然潮湿。另外，挡水墙和隔水廊道在施工时出现漏洞或长时间老化后都容易失去隔水效果，并且这两种方法检修难度大。

拱券法：拱券法采取的主要措施是在遗址与地下水接触的各个面修筑防水隔水层来阻断地下水，采取矿业上的坑道施工方法将遗址整体架空，在架空的遗址土体的下部和四周修筑完整的拱券结构（即构筑防水隔水层），能较好的解决地下水对考古探方1的破坏问题。但在施工过程中对遗址的边坡稳定性破坏很大，施工后对遗址的原况样貌影响也很大；同时，拱券法操作困难、费用高，在地下水水位较高的情况下很难操作，结构有漏洞时也很容易失去效果。

抽水排水法：具体做法是在已探明的遗址周围原始土层上直接打井，在井中放入装有水位控制设备的水泵，当水位达到一定高度时就抽水排出，达到主动降低地下水水位的目的。抽水排水法适宜于渗透性能较好的地层。由于粘性土渗透性差，水的流动以毛细水运动为主，打井抽水法根本不能排出其中所含地下水，达不到控制遗址区地下水水位的目的。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明根据粘性土的水理性质和地下水渗流理论，设计了一种用于潮湿环境保护考古现场土遗址降排水的方法，这种方法既能隔断毛细水运移又能导水排水、使粘性土中的弱渗透运动转变成顺畅的重力水渗流的设施。这样，既能避免上述隔水技术存在的缺陷，又能有效地解决潮湿环境粘性土地区考古探坑面临的渗水难题，从而遏制或消除渗水对考古工作的影响和对遗址造成的危害，以保障遗址文物安全。

本发明的技术方案是：

一种用于潮湿环境考古现场土遗址保护降排水方法，其步骤是：

⑴在地下水埋藏浅（＜2.0m）的粘性土地区，对探明考古探方1的古遗址进行水文地质勘探，查清地下水的水位和流向，根据遗址埋藏深度确定欲控制地下水水位高度；

⑵在划定的考古探方边线向外扩1.0m为原状土隔墙，在隔墙边线外侧开挖宽度1.0m、深度超过考古探方设计深度0.5m的沟槽，充填透水性能好的砂砾石（K≥60m/d），构成填砂排水沟，临近地面0.2m填上原状粘土层；