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周口店猿人洞覆蓋“魚鱗”保護棚
面積達3700平方米使用425塊鋁板和405塊玻璃鋼尺寸和嵌入角度各不相同
猿人洞作為周口店遺址的心臟，曾經(jīng)出土了代表約40個“北京人”個體的近200件人類化石、10萬余件石器、數(shù)層灰燼和百余種動物化石，被稱為“北京人”之家。自上世紀20年代發(fā)掘以來，因長期處于露天環(huán)境中，飽受日曬、雨淋和風蝕，猿人洞出現(xiàn)松滑、空洞、裂隙和危石等地質病害，局部有坍塌和落石的隱患。
為保護這處珍貴的文化遺址，本著“最小遮蓋、消除隱患、融入自然”的原則，2015年8月16日，周口店遺址第1地點（猿人洞）保護工程正式啟動，今年5月底，保護工程將完工。
歷時近三年，周口店遺址第1地點（猿人洞）保護工程將在5月底完工。北京青年報記者了解到，保護工程在猿人洞外搭建面積3700余平方米的保護棚，南北跨度77.5米，東西跨度54.5米，最大高度達35.7米。保護棚像“魚鱗”一般覆蓋在猿人洞上方，在文化遺址頂上搭建“如此大體量的棚”，這在國內甚至國際上都極為罕見。
從多套方案中確定建棚方案
猿人洞是石灰?guī)r地質，洞內的堆積物受水侵蝕之后容易坍塌和產(chǎn)生空隙，“所以我們要特別注意防水。”周口店北京人遺址管理處主任董翠平告訴北青報記者，搭建保護棚是不二之選。
在文化遺址上“動工”不是一件小事，一旦開始施工，“棚子”倒塌或上邊的材質掉落，不僅不會對文物本體起到保護作用，反而是一種破壞。專家之間出現(xiàn)了爭議：這個棚子是建還是不建？是建整個還是只做一半？2008年，遺址管理處開始向社會征集保護方案，前后經(jīng)過專家深入論證的方案就有四五套，最終選定了清華大學建筑設計研究院設計的《周口店遺址第1地點（猿人洞）保護建筑方案》。
2012年，周口店北京人遺址管理處將保護方案上報了國家文物局，國家文物局考慮到可能會對遺址本體造成破壞，沒有通過。但周口店北京人遺址管理處沒有放棄，邀請清華大學建筑學院文化遺產(chǎn)保護中心副主任崔光海，再次踏進國家文物局的大門，進行面對面論證，這一次，國家文物局開了“綠燈”。2013年，“保護棚”方案也獲得了聯(lián)合國教科文組織世界遺產(chǎn)中心批準，一個由文物保護專家、建筑設計師、技術操作人員組成的“項目組”應運而生。
建棚前做了多項“消除隱患實驗”
“保護棚不是一個密封不透的溫室。”董翠平說，猿人洞從發(fā)掘到現(xiàn)在，已經(jīng)在自然環(huán)境下保存了100年了，不能因為加蓋棚子就改變了它所處的環(huán)境，“誰也不知道濕度、溫度變化對遺址本體產(chǎn)生哪些影響”。
在建棚之前，項目組做了多項“消除隱患實驗”。首先是風洞試驗，既要保證棚子對風的承載力，又要保證洞內的透風性。再是排水實驗，在下大雨時，保證大部分雨水能順著棚頂排到洞外，又能讓小部分雨水從棚頂葉片交錯的空隙中滴進來，保證洞內的濕度。此外，還有采光實驗、防震實驗等。由于“保護棚”依照山體的走勢設計，鋼骨架也是不標準形狀，為了保證鋼結構的穩(wěn)定性，項目組請來了“鋼結構大跨專家”，對整體結構進行了計算，同時進行地質勘察，“保護棚”南北兩邊落地的21個柱，每個點都是穩(wěn)定的，同時，將保護棚的地基打在了離洞壁五六米開外的地方，并未打在遺址本體上。
用激光投影還原“北京人”的生活
在“保護棚”施工的同時，猿人洞內“高科技”設備的裝置工作也在緊鑼密鼓地進行著。據(jù)周口店北京人遺址管理處展陳保管部主任宋冬勇介紹，目前設計人員正在設計兩部“3D裸眼展示的宣傳片”，分別介紹北京猿人生產(chǎn)生活的狀況、地質變遷、猿人洞形成過程以及猿人洞發(fā)現(xiàn)、發(fā)掘、研究的經(jīng)過，“此次猿人洞保護棚的搭建過程也會融入其中”。
據(jù)介紹，制作的宣傳片將在洞內南北兩個洞壁上用激光投放，大約10多分鐘左右。西剖面不同年代土層動植物化石的介紹也不再以“背景墻”的形式出現(xiàn)，而是用激光投影打在文化層上，形象生動地展示各時期的動物化石。
依托文化遺跡（洞壁）作為屏幕，這在國內遺址發(fā)掘保護展示中還是第一次。等到猿人洞重新開放時，觀眾們不僅能從遠處看到那個“像猿人頭蓋骨”一樣的“保護棚”，置身其中時，還能裸眼感受到周圍的3D效果，聲、光、電結合，“就仿佛從北京猿人生活的世界里路過一樣”。
嵌入“魚鱗”均經(jīng)過無人機測量和3D建模
站在龍骨山向猿人洞方向望去，一個高低起伏的巨大鋼骨架以南北走勢橫跨在猿人洞之上。北京青年報記者在現(xiàn)場看到，施工工人正在把裁好的鋁板嵌入鋼架交錯的方格中，這些鋁板就像魚鱗一樣，交錯有致，將鋼架的空隙填滿。鋼架旁邊，還有幾十米高的大塔吊在忙碌著。
“不是你想怎么嵌就怎么嵌，這些像魚鱗一樣的葉片，每片都有自己的尺寸和傾斜角度。”此次項目的施工負責人袁繼祥告訴北青報記者，由于依山而建，地勢不平緩，鋼架在完成沉降后，會導致標高及坐標數(shù)據(jù)的變化，“直接根據(jù)設計單位給的標高及坐標嵌入這些鋁板，就會產(chǎn)生累積誤差”，造成相鄰鋁板之間產(chǎn)生交叉的問題，所以嵌入鋁板前，需要使用無人機“從下往上飛一圈”，把測量的數(shù)據(jù)輸入電腦，根據(jù)測量數(shù)據(jù)重新計算，進行3D建模，排列鋁板的位置，由此決定裁剪鋁板的尺寸和傾斜的角度。
據(jù)袁繼祥介紹，這個保護棚分為內外兩層葉片，外邊是鋁板材質，表面設有種植槽，植物長出后將與大自然融為一體；里邊是仿石玻璃鋼的吊頂，和巖壁渾然一體，讓人置身其中有種穿越回去的感覺。“里外兩層的葉片也是上下交錯的”，袁繼祥說，如果外葉片之間傾斜角度不自然，內葉片就成了外葉片的“接水盆”，時間久了因不能負重而掉下來傷及游客，因此外面的鋁板葉片不能出現(xiàn)倒坡，傾斜角度就變得尤為重要。“棚外層的425塊鋁板葉片和棚內層的405塊仿石玻璃鋼葉片，每一塊尺寸和角度各不一樣。”目前設計師每天做的事，就是計算支撐鋁板鋼立柱的下料尺寸。
北青報記者進入猿人洞內部發(fā)現(xiàn)，四周巖壁已有幾處出現(xiàn)了不同程度的自然風化現(xiàn)象，西剖面部分不時有泥土渣掉落。從洞底向上望去，鋼架中間部分的“魚鱗”葉片已經(jīng)安裝完畢，兩邊的葉片正在安裝中，袁繼祥告訴北青報記者，難度系數(shù)隨著面積的變窄而增加。每進行一道工序前，都要經(jīng)過深化設計和專家論證，如此繁瑣細致的工作，正是為了保護這個暴露在外近百年的猿人洞。
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