古生物化石地層標(biāo)尺改造工程研究
——以道虎溝古生物化石保護(hù)館為例

郝學(xué)力

（遼寧省第三地質(zhì)大隊(duì)有限責(zé)任公司，遼寧 朝陽 122000）

內(nèi)蒙古赤峰市寧城縣位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市南部，素以盛產(chǎn)古生物化石而聞名全世界，筆者此次參與的地層標(biāo)尺改造工程就位于寧城縣五化鎮(zhèn)道虎溝村內(nèi)的道虎溝古生物化石保護(hù)館內(nèi)，該館隸屬于內(nèi)蒙古寧城國家地質(zhì)公園。該地質(zhì)公園是國土資源部批準(zhǔn)的第五批國家地質(zhì)公園之一，包括6 個(gè)產(chǎn)區(qū)、10 個(gè)化石點(diǎn)，化石點(diǎn)分別為柳條溝、七家、王營子、朝陽山、東五家、西五家、小銅匠溝、土門、西三家和道虎溝化石點(diǎn)。寧城縣境內(nèi)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)20 多個(gè)門類的古生物化石，包括有羽恐龍、翼龍、哺乳動(dòng)物以及兩棲動(dòng)物等，此外還有大量的裸子植物和形態(tài)各異的昆蟲標(biāo)本，僅昆蟲化石種類就多達(dá)14 目50 余科200 余種。

道虎溝古生物化石保護(hù)館內(nèi)地層標(biāo)尺改造工程于2018-11 底開工建設(shè)，2019-03 底完成了全部施工內(nèi)容，2019-05 通過內(nèi)蒙古自治區(qū)自然資源廳組織的專家組驗(yàn)收。其主要工程內(nèi)容為：在寧城國家地質(zhì)公園保護(hù)區(qū)內(nèi)除道虎溝化石點(diǎn)外的其他9 個(gè)重要化石點(diǎn)中，各自選取一個(gè)在地層層位或發(fā)現(xiàn)化石方面具有典型代表性的產(chǎn)地，從每個(gè)產(chǎn)地中采樣出寬1.2 m、厚0.8 m、高6 m，完整的、連續(xù)的巖層體，并將采樣的巖層體制作成寬0.7 m、厚0.3 m、高4 m 的地層標(biāo)尺，展示于道虎溝古生物化石保護(hù)館內(nèi)。項(xiàng)目施工單位為遼寧省第三地質(zhì)大隊(duì)有限責(zé)任公司。筆者任該項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人，現(xiàn)將主要施工工藝流程及技術(shù)難點(diǎn)的解決方法分述如下。

1 主要施工工藝流程

道虎溝古生物化石保護(hù)館內(nèi)地層標(biāo)尺改造工程主要包括：館內(nèi)地層標(biāo)尺背景墻砌筑、地層標(biāo)尺野外采集、地層標(biāo)尺館內(nèi)加工及吊裝、館內(nèi)展示相關(guān)配套裝飾工程四大部分。工程施工工藝流程如圖1 所示（其中陰影部分為主要技術(shù)難點(diǎn)部分）。

圖1 道虎溝古生物化石保護(hù)館地層標(biāo)尺工程施工工藝流程圖

2 施工工藝中的技術(shù)難點(diǎn)及實(shí)際解決措施

此次施工過程中面臨的施工難點(diǎn)主要為地層標(biāo)尺巖層體采集及運(yùn)輸過程中如何保證標(biāo)尺的完整性，館內(nèi)地層標(biāo)尺的吊裝方式選擇，地層標(biāo)尺安裝后的牢固及穩(wěn)定性，地層標(biāo)尺的成品保護(hù)方式這四方面。

2.1 地層標(biāo)尺巖層體采集及運(yùn)輸過程中的完整性保證

地層標(biāo)尺巖層體采集主要包括以下5 道工序：表土剝離→采樣井挖掘→采樣→采坑回填及復(fù)墾→運(yùn)輸回館。而采樣、運(yùn)輸這兩道工序?qū)τ诘貙訕?biāo)尺巖層體完整性的保證，將最終決定成品地層標(biāo)尺的外觀質(zhì)量。

在實(shí)際施工中采取如下技術(shù)措施和施工工藝來應(yīng)對(duì)這些問題：①巖層體采樣時(shí)豎向切割用移動(dòng)式豎向巖石切割機(jī)切割，橫向采用繩鋸巖石切割機(jī)進(jìn)行切割。每采樣一層，其周邊操作空間需保證寬1.5 m，深1.0 m。②巖層體豎向切割完成后，先用502 膠水對(duì)巖層體注膠加固，再用軟紙、海綿圍裹保護(hù)，膠帶綁扎牢固。加固保護(hù)穩(wěn)妥后方可進(jìn)行橫向切割。③橫向切割前，應(yīng)在巖層體中間部位用鑿巖機(jī)鉆鑿兩個(gè)定位孔，以利后期館內(nèi)安裝固定。橫向切割操作時(shí)應(yīng)緩慢穩(wěn)妥進(jìn)行，切割一部分后，在繩鋸切割反方向的切割空間內(nèi)用木板或適宜厚度的巖片塞入進(jìn)行支撐，防止采樣巖層體因重力作用產(chǎn)生斷裂破壞。橫向切割完成后，將預(yù)先準(zhǔn)備好的托板靠住采樣巖層體，做好托板下部支撐后，人工與千斤頂協(xié)調(diào)配合將采樣巖層體推移到托板上，就位后，在托板四周用箱板圍裹加固。單層巖層體現(xiàn)場(chǎng)采樣完成并用托板加固保護(hù)后，須在醒目位置標(biāo)注采集地點(diǎn)及采集序號(hào)，之后用15 t 吊車起吊到10 t 運(yùn)輸卡車上，采樣巖層體在運(yùn)輸車上需要進(jìn)行可靠固定，并采取防震措施后方可運(yùn)輸回館內(nèi)合適位置存放。

2.2 館內(nèi)地層標(biāo)尺的吊裝方式選擇

標(biāo)尺巖層體的吊裝工作在保護(hù)館內(nèi)進(jìn)行，由于保護(hù)館場(chǎng)地條件的限制，汽車吊等大型機(jī)械吊裝設(shè)備無法入館，而地層標(biāo)尺下部巖層體由于尺寸較大不可能通過人工運(yùn)輸至館內(nèi)，因此，將巖層體的修型工作分為兩步進(jìn)行，利用保護(hù)館外西側(cè)停車場(chǎng)搭設(shè)臨時(shí)工棚，進(jìn)行地層標(biāo)尺巖層體的第一次修型，長、寬、高各按設(shè)計(jì)尺寸預(yù)留5 cm，待巖層體館內(nèi)吊裝完成形成地層標(biāo)尺后，進(jìn)行最后的修型工作，這樣可以減小各巖層體的質(zhì)量，利用輕型叉車，將初步修型完成的巖層體運(yùn)至保護(hù)館內(nèi)，這就解決了巖層體過重，無法運(yùn)入館內(nèi)的難題。

巖層體運(yùn)至館內(nèi)后，由于保護(hù)館內(nèi)地坪同標(biāo)尺安裝底座有近5 m 的高差，巖層體的吊裝僅靠人工和輕型叉車很難完成，現(xiàn)場(chǎng)通過荷載計(jì)算，利用輕型叉車配合自制工字龍門吊及手搖葫蘆順利完成了巖層體的吊裝工作。

2.3 地層標(biāo)尺安裝的牢固及穩(wěn)定性保證

各標(biāo)尺的單層巖層體按照野外挖掘順序逆序安裝，安裝過程中為保證每個(gè)標(biāo)尺的每一塊單層巖層體都與其上下巖層體及背景墻連接牢固，采用以下工藝來確保地層標(biāo)尺安裝后的穩(wěn)定性和牢固性。

與上下巖層體連接：上下巖交接的巖層體的基面要清理干凈，再將云石膠均勻涂抹在上下巖體的接觸面，最后壓實(shí)，并抹去被擠出的多余云石膠，這樣就保證了地層標(biāo)尺各巖層體之間連接的穩(wěn)定性。

與背景墻連接：單層巖層體與背景墻接觸面要修整平整，并清理干凈，在墻體對(duì)應(yīng)于單層巖層體上表面下返5 cm處安裝2 只φ12 的膨脹螺絲，之后在巖層體上表面與膨脹螺絲對(duì)應(yīng)位置，利用切割機(jī)和鑿子，剔鑿出2 條30 cm 的固定鋼筋安裝槽位，并在其遠(yuǎn)離背景墻一側(cè)利用電錘打φ14的鉆孔2 個(gè)，用于固定鋼筋末端卡扣的安裝。待固定鋼筋安裝完畢后，用云石膠灌滿其安裝槽位的空隙，并將其尾部與膨脹螺絲焊接牢固，此時(shí)還應(yīng)保證巖層體背部與背景墻之間空隙不應(yīng)大于1.5 cm，空隙用云石膠填充并粘貼牢固。這樣就確保了地層標(biāo)尺同背景墻連接牢靠，消除了巖層體傾倒等安全隱患。

每一座獨(dú)立地層標(biāo)尺安裝完畢后，要按照設(shè)計(jì)文件最終要求的外觀尺寸在標(biāo)尺上放出最終的輪廓外邊線，并進(jìn)行最后的打磨修型，并在打磨修型完畢后利用經(jīng)緯及水準(zhǔn)儀放出符合標(biāo)尺的最終外邊廓線。

2.4 地層標(biāo)尺的成品保護(hù)

2.4.1 防潮層設(shè)置

由于標(biāo)尺底座的頂部標(biāo)高低于室外自然地坪的標(biāo)高約5 m，為了保證安裝后的地層標(biāo)尺不受地下水潮氣侵蝕，在標(biāo)尺混凝土底座上設(shè)置了防潮層，具體工藝如下：先在標(biāo)尺底座上放出標(biāo)尺安裝定位孔位置，并向外設(shè)置好控制線。清理標(biāo)尺底座表面上的灰塵及雜物，確保粘貼面平整整潔。用云石膠按照標(biāo)尺底座尺寸裁剪好的防水板粘貼在標(biāo)尺底座上，待云石膠將防水板同基座完全粘合住后，在標(biāo)尺四周支設(shè)簡易模板，鋪設(shè)防水板上部的保護(hù)砂漿。

2.4.2 地層標(biāo)尺本身的保護(hù)

由于地層標(biāo)尺長期賦存于地下，對(duì)于二次修型完成且打磨完畢的標(biāo)尺表面必須通過合理的工藝處理，以保證其在保護(hù)館內(nèi)存放時(shí)標(biāo)尺表面的抗氧化性和耐久性。具體工藝如下：向表面清理完畢的地層標(biāo)尺表面噴第一遍清漆，清漆須均勻覆蓋標(biāo)尺全部表面；待第一層清漆凝固后，利用事先準(zhǔn)備好的鋼絲網(wǎng)整體覆蓋、緊貼標(biāo)尺表面，并使得鋼絲網(wǎng)與背景墻體牢靠連接，這樣基本可以控制標(biāo)尺表面不會(huì)在日后展覽過程中開裂變形；鋼絲網(wǎng)安裝完成后，噴第二遍清漆，待第二遍清漆凝固后，噴最后一層清漆，使凝固后清漆表面在鋼絲網(wǎng)表面之上，這樣可以防止鋼絲網(wǎng)老化生銹，保證標(biāo)尺的展出效果；最后，根據(jù)標(biāo)尺外觀尺寸，定做了鋼化玻璃保護(hù)罩，整體覆蓋于地層標(biāo)尺之上，并與標(biāo)尺底座及標(biāo)尺背景墻牢靠連接，這樣既可以方便游客近距離觀看，同時(shí)可以避免游客觸摸等活動(dòng)對(duì)標(biāo)尺本身造成破壞。

道虎溝古生物化石保護(hù)館地層標(biāo)尺工程完工后現(xiàn)場(chǎng)如圖2 所示。古生物愛好者及游客參觀地層標(biāo)尺如圖3 所示。

圖2 道虎溝古生物化石保護(hù)館地層標(biāo)尺工程完工后現(xiàn)場(chǎng)圖

圖3 古生物愛好者及游客參觀地層標(biāo)尺

3 總結(jié)

古生物化石的地層標(biāo)尺工程可將古生物化石賦存環(huán)境直觀展示在化石保護(hù)館內(nèi)，配合后期制作的地坪投影及語音講解系統(tǒng)，能讓游客在保護(hù)館內(nèi)就可直觀了解各類古生物化石的賦存環(huán)境及相關(guān)知識(shí)，同時(shí)也避免了各化石保護(hù)區(qū)因游客參觀等人類活動(dòng)帶來的不必要的破壞，可謂一舉兩得。在吸引了國內(nèi)外古生物化石愛好者及游客前來參觀游覽的同時(shí)，也對(duì)寧城地區(qū)古生物化石相關(guān)旅游產(chǎn)業(yè)起到了推動(dòng)和促進(jìn)作用。