一、概况
清嘉高速公路是指国道312线甘肃省河西走廊张掖市清水至嘉峪关市之间的公路。高速公路设计路线处在国道312线与嘉峪关西长城明墙段第二墩之间,南距第二墩约100米,在设计方案中高速公路必须从长城墙体下面穿过。高速公路总宽度达52米,如此大跨度的施工无疑将会对该段长城的文物安全造成较大影响。
二、长城保存现况
该段长城是明代长城——嘉峪关西长城的南段部分,墙体为南北走向,东西两侧均被常年堆积的淤沙掩埋,由于嘉峪关地区常年西北风较多,所以墙体两侧的淤沙呈现西侧略高于东侧的现象,露出地表的长城墙体高度在1—2米之间。嘉峪关长城保护研究所曾经对长城本体进行了文物考古调查,在堆积物清理前,墙体最高点距浮沙堆积地表1.9~米到3.6米不等,最低点距浮沙堆积地表0.8米到2.3米不等;城墙平均顶宽1.4米,最窄处0.3米。在堆积浮沙清理后,墙顶最高点距地面(墙基原始土层)4.1米,墙顶最低点距地面(墙基原始土层)3.09米;城墙平均顶宽1.4米,墙基宽2.3米,夯筑层每层高约15—20厘米。长城墙体保存基本完好,沙土掩埋部分的墙体犹如新筑,结构严实,版筑层层次分明,轮廓走向清晰。
清嘉高速公路 K283 + 139 框架顶进桥设计为下穿该段长城,框架顶进桥的箱体预制完毕放在长城西侧,框架顶进桥穿该段长城需分两次加固,每幅26 米,总宽52米。两个箱体在完成长城本体保护后要推进墙体之下,成为长城的承重体。
三、长城保护方案及其施工
为了配合完成清嘉高速公路工程,甘肃省文物局委托敦煌研究院负责编制《连霍国道主干线清嘉高速公路穿越长城文物保护方案》。即对公路穿越段长城进行清理加固,依据版筑缝进行分段切割,再对切割体包装加固后,在长城根部穿入钢板,然后将该段长城整体吊至预先平整的场地上。在每段切割体吊离后,再对公路穿越段开挖,将预制框架整体推移至预定位置,再将长城切割体吊至预制框架上,并与未移动的长城进行拼接、修整、加固。该方案于2006年2月由国家文物局正式批准(文物保函{2006}59 号)。
嘉峪关长城保护研究所在完成考古调查工作后,认为“切割平移”的方案在具体的施工中难度很大,由于长城墙体的重心较高,切割与平移存在很大风险,如果技术力量不足或施工工程中发生意外情况,将会出现墙体倒塌等严重问题。由于高速公路建设工程时间紧、任务重,没有再次修改、上报、审批新的长城保护方案的时间。鉴于此种情况,敦煌研究院文物保护研究所、嘉峪关长城保护研究所、施工单位中铁四局清嘉高速公路QJ9项目部的技术人员在现场经过反复勘查和共同论证,认为应该根据该段长城目前保存的实际现状,需要进一步完善和补充原的内容,重新拟定一个科学有效、便于操作、符合实际的长城保护具体的施工方案。
采用28m桁架军备梁在长城两侧安装,中间采用4m长32a型槽钢横担,将长城固定。下部采用挖掘机全断面开挖,挖通后将箱体顶进到位。然后拆除桁架梁,将长城下部修复,然后恢复原样的施工方案。
1、依据预制箱体的位置,在左幅箱体(箱体斜长15.82m)左右各6m处架设军备梁支座,在长城两侧对称布置,与长城平行。军备梁采用2m桁架拼装,共分14节,高2.2m,宽2.23m。上下部采用32a型槽钢两层并排布置,槽钢宽30cm,高12cm,钢板厚1cm。
2、在箱体上部50cm处先分段将长城底部掏穿,采用人工凿穿,孔宽65cm,高15—20cm,中心间距1.15—1.2m,预留长城土50—60cm,在桁架节点处预留土到70cm。然后将4m长32a槽钢并排穿孔,钢板加厚到4cm。计算挠度不大于1cm。总共左幅安放14个孔,28根槽钢放置在长城下面,横担在军备梁上。起升军备梁,将槽钢与长城土面紧贴,采用木楔加固,用槽钢托起整段长城。使之成为整体,用来固定该段长城。