預防性保護理念下的土遺址保護

樊東　黃光琦　楊海龍

摘要：統萬城遺址距今已有近1600年的歷史，是十六國時期甸奴族后裔赫連勃勃建立的大夏國國都遺址。統萬城遺址留存有大量歷史遺跡，是研究中國古代城發展、民族交流，特別是研究生態脆弱地區環境變遷的重要實例。由于自然損壞、人為破壞和管理不善等原因，統萬城遺址存在不同程度的損壞。根據不同病害產生的原因、病害的發展特征以及對遺址穩定性的影響差異分析，統萬城遺址病害主要表現為風蝕酥堿、人為破壞、生物破壞、自然坍塌、裂隙發育等。在“不改變文物原狀”的原則下，統萬城遺址的保護修復以現狀加固維修為主，盡量減少對遺址本體的干預，并通過系統監測和日常維護，對遺址面臨的風險進行預判和采取必要保護措施，把統萬城遺址的風險降到最低。

關鍵詞：統萬城;土遺址;預防性保護;風險應對

《中國文物古跡保護準則》將預防性保護界定為，是指通過防護和加固的技術措施和相應的管理措施減少災害發生的可能、災害對文物古跡造成損害、以及災后需要采取的修復措施的強度[1]。《國家文物事業發展“十三五”規劃》明確提出預防性保護策略。

土遺址作為見證中華文明的重要實物依存，長期遭受風蝕、雨蝕、凍融、地震等多種自然營力和人類活動影響，一直是文物保護領域公認的難題。本文在預防性保護理念的指導下，通過統萬城遺址保護修繕工程案例的闡釋，探討土遺址預防性保護的相關理念和措施。

一、統萬城遺址概況

統萬城遺址位于陜西省榆林市靖邊縣紅墩界鄉白城則村以北的大漠臺源之上，距今已有近1600年的歷史，是十六國時期匈奴族后裔赫連勃勃建立的大夏國國都遺址。統萬城歷經北魏、西魏、北周、隋、唐、五代，一直是鄂爾多斯高原南部地區的政治、軍事中心。統萬城遺址現留存有大量歷史遺跡，是研究中國古代城發展、民族交流，特別是研究生態脆弱地區環境變遷的重要實例。

統萬城遺址由內城和外郭城構成，內城由一道南北向城垣分割成東城（皇城）和西城（宮城）兩部分，由東往西依次為外郭城、東城、西城。東城墻、西城墻和外郭城墻均由夯土筑成，夯層厚約8-15厘米，內城墻周長4696米，外郭城周長約4900余米，城垣走向不規則。東城周長約2566米，面積約37萬平方米。西城周長約2470米，面積約37萬平方米。主要遺存包括：城址（外郭城、東城、西城）、城垣、墩臺、馬面、護城壕、道路，以及大型人工夯土臺址等（圖1）。

二、統萬城遺址的保存狀況調查

由于自然損壞、人為破壞和管理不善等原因，統萬城遺址存在不同程度的損壞。為全面認識統萬城遺址的保存現狀、病害分布規律及成因機制，為制定保護方案提供科學依據，對統萬城遺址西城南城墻4、5、6、7號馬面，西門甕城，西北角臺進行了文物保護調查。根據不同病害產生的原因、病害的發展特征以及對遺址穩定性的影響差異，其中表現得較顯著的病害有：風蝕酥堿、人為破壞、生物破壞、自然坍塌、裂隙發育。主要表現為：

墻體坍塌：威脅遺址安全的主要因素。由于地震、裂隙發育，造成遺址存在不同部位坍塌、墻體殘斷等。內城南城墻4號馬面底部由于嚴重坍塌邊界不明，從頂面至現狀地面的殘存高度約1.5米，表面有多處風蝕孔洞和雨水沖溝。

墻基掏蝕凹陷：由于地下水蒸發可溶鹽析出，造成墻體根部土體表層疏松、散落。長時間受風沙侵蝕夯土剝蝕而凹損，對穩定性有一定影響。內城南城墻5號馬面、7號馬面、西北角臺都存在不同程度的根部掏蝕。

墻體裂縫：該地區的年平均氣溫為7.9℃，極端最高氣溫為36.4℃，極端最低氣溫為-26.9℃。氣溫日較差和年較差很大，較大的溫差形成溫度應力，成為夯土裂縫和遺址表面酥松剝離的誘因。溫差交替、地震、凍融和卸荷等自然因素的影響，使遺址產生許多縱橫交錯的裂隙、錯落變形伸展開裂。最大的墻體裂縫寬約80毫米。

雨水沖溝：統萬城環境處于半沙漠環境，植被稀少。雖然降雨量小，但非常集中，長期受降雨及頂面匯集雨水的沖刷，墻體表面形成沖溝，沖溝寬度最大達2米。同時雨水易通過裂縫滲入夯土內部，加速土體內部裂隙發展，影響夯土遺址的穩定性，進而誘發夯土解體坍塌。2012年遭受持續暴雨襲擊，發現城墻荏木孔洞內有水流出，浸泡墻體，通過反復比對高差的方法，在西城墻內側窯洞內找到進水洞口。

風化剝落：統萬城地處毛烏素沙漠南緣，常年主導風向為西北風。風里攜帶的砂塵及顆粒加強了風蝕作用，造成夯土墻體表面酥松、分層剝落形成風蝕孔洞，或者墻面形成疙疙瘩瘩滿是凸起的鈣結核顆粒，或呈層片狀風蝕外貌，影響遺址的穩定性。

生物病害：主要包括動物病害和植物病害。土蜂、鳥、老鼠等在夯土墻內部挖洞筑穴，這些孔穴可導致夯土墻體表面結構疏松，并為其他病害提供影響或作用條件。內城墻6號馬面北立面和7號馬面西立面布滿蟲穴。西北角臺南立面植被根系蔓延，導致遺址土體結構疏松開裂，雨水易下滲，影響遺址穩定。此外，夯土表面生長黑色苔蘚、地衣等植物，形成表面顏色變化。

此外，人為破壞主要表現在城內及周邊居民開墾農田、放養牲畜、取土、掏挖窯洞、刻畫等。當地農民在城垣上鑿造多處窯洞，圍建羊圈等。

三、統萬城遺址的預防性保護策略

統萬城遺址所處的榆林地區生態環境脆弱，溫差大、多風、降水少且集中，因此該區域的生土建筑受凍融、風蝕等自然災害的影響較大，文物整體保存狀態較差。而隨著統萬城遺址公園的對外開放，大量游客的涌人會對土遺址本體造成力學變化繼而產生危害。因此，統萬城遺址預防性保護是統籌保存狀態評估、日常維護、監測、風險預防等多項工作并循環反饋的綜合性框架[2]。

根據勘察結論，統萬城遺址的預防性保護應包含必要的修復工作[3]。在“不改變文物原狀”的原則下，以現狀加固維修為主，盡量減少對遺址本體的干預，最大限度地使遺址存留下去，保護遺址的真實性和完整性。

由于所在區域的生態環境和周邊人文環境對遺址安全的威脅，統萬城遺址預防性保護應重視對環境的控制，需要進行更大空間尺度的關注[4]。

此外，通過系統監測和日常維護，對遺址面臨的風險進行預判和采取保護措施，把風險降到最低。

四、統萬城遺址的預防性保護措施

統萬城遺址維修工程經國家文物局專家論證后批準，于2014年9月開工，2015年8月竣工，2017年12月榆林市文物局組織工程初步驗收。工程主要包括：

（1）統萬城西城南城墻3號馬面以東約170米城墻（包括4、5、6、7號馬面），占地面積約1730平方米;

（2）西城西北角墩臺，占地面積約1140平方米。具體維修措施如下：

（一）針對遺址病害的科學分析

1.土坯試驗

在確定維修方案前，首先對遺址的土坯進行相關科學試驗，以確定其物理化學性質。包括土壤含水率、天然密度、土粒比重、顆粒分析、液塑限、立方體抗壓強度、靜三軸（抗剪強度）和凍融（耐久性）試驗。

2.土樣試驗

分別對土遺址本體土樣和三種擬選用修復土樣的含水率、液塑限、比重、顆粒尺寸及級配、最有含水率和最大干密度等指標進行了試驗研究，以選擇與土遺址本體土樣性質最接近的土樣來修復本遺址。

土樣類型包括原狀土樣和修復土樣兩大類。原狀土樣包括四至七號馬面土樣和西北角墩臺土樣，對其進行測定。選擇各項性質與土遺址本體土樣性能接近的土樣，作為修復用土樣原材料。

3.結構力學分析

為了對遺址城墻的穩定性和安全性進行評估，根據詳細現場調查、試驗資料、室內分區資料，以有限單元法為基礎，借助大型有限元軟件ABAQUS建立三維有限元模型，數值模擬分析了具有代表性的城墻遺址部分的受力和變形，從理論上為城墻遺址設計方案的加固措施提供參考。

（二）保護加固措施

1.土坯補砌

針對墻體掏蝕凹陷及村民后期開挖的窯洞等病害，采用土坯砌筑方法加固。其具體步驟為：首先清理表面浮土及塌落土體，剔除遺址表面酥松土體;再人工砌筑土坯支護加固，粘結材料用黃泥漿，新砌土坯與原墻體間的縫隙用泥漿灌實;新砌墻體側面坡度與原墻體坡度盡可能保持一致，每日砌筑高度不得超過2米;為減緩地下毛細水對遺址墻基的侵蝕，在新補砌土坯上距地200毫米處打一排q）20排水孔，排水孔水平間距2米;新制作土坯材料與原墻體材料在物理力學性能上比較接近，以保證兩者的協調，這樣操作可有效避免因溫度差異、局部變形造成的分離、開裂。土坯的制作選用了與遺址相近的白黏土，其尺寸為360×240×100毫米和360×180×100毫米兩種，這與測量的統萬城遺址土坯尺寸接近。（圖2）

2.裂縫修補

對寬度小于30毫米的裂縫，直接用裂縫灌漿封閉方法加固。對寬度大于30毫米的墻體裂隙采用土塊填塞封堵和灌注泥漿相結合的方法加固。具體步驟為：在裂縫內埋人注漿管;用黃泥粘接塌落的土塊將裂縫表面封堵壓實;埋人的注漿管間隔在400～500毫米，由低至高注人漿體，一次注人后間隔1小時再進行上一層的注漿施工;黃泥風干過程中注意養護，對新老土體接觸面進行多次處理，防止干縮后開裂;待裂縫修補完成后將裂隙部位做舊處理，使其與原墻面色感一致。（圖3）

3.夯筑加固

首先清理坍塌、松散的土層至原夯土層;選用白黏土加白灰（白灰：白粘土=2：8）;以椽子為模具，采用石柞和椽頭分層夯筑，夯土層厚度80～100毫米;新夯墻體側面坡度與相接墻體坡度一致，新舊夯體接茬自然流暢。（圖4）

4.窯洞回填

針對墻體窯洞，采用灰土填夯與土坯砌筑的方法。首先清理窯洞內的雜物垃圾，將白石灰與黃土按3：7的比例配成灰土后回填，分層分段夯實回填，窯洞洞口用土坯砌筑。（圖5）

5.頂面封護

為了增加遺址頂部耐風雨侵蝕的能力，對城墻頂面不滿足植被生長環境的采用3：7灰土對城墻頂部進行夯實覆蓋保護;對能滿足植被生長環境的采用覆土25厘米再種植當地生長的松巴圪堵草進行頂部保護。針對城墻頂面嚴重酥碎開裂的區域做一層泥漿保護層，而對凹陷較大的區域，先用土坯添補后，再做保護層。施工時，首先清除城墻頂面的雜草和酥松土體，清除時做到對遺址最小破壞;再噴灑清水，使土面潤濕;使用泥漿抹面。泥漿摻入麥草、玻璃纖維及適量粘結劑調制;頂面抹泥封護時結合周圍墻頂走勢，接近原始風貌，同時要做成一定坡度，防止下雨時雨水匯集。（圖6）

（三）環境治理

風沙是統萬城遺址保護面臨的首要破壞因素。為了改變遺址所在的沙漠環境，當地啟動“統萬城綠色都市恢復行動計劃”，在統萬城建設“綠色都市基地”，在城外植下的一批喬灌木，現在周圍的流沙有的已經變成了固定或半固定沙丘。

為了減輕風沙對遺址的侵襲與破壞，同時考慮到遺址周邊景觀要求，在距離外郭城西城垣約2公里處，進行防風林帶建設，減弱風沙對遺址的破壞。

（四）日常保養和維護

為確保遺址處于穩定的保存狀態，通過日常巡查的方式及時發現問題，并組織施工人員進行日常保養維護。為防止遺址進一步坍塌破壞，采用鋼支撐、木支撐的方式，對不穩定土體、窯洞進行臨時支護。為了防止遺址進一步破壞，對墩臺遺址載體進行加固，消除遺址本體安全隱患。

（五）系統監測

為進一步了解遺址保存狀態，通過遺址本體及周邊環境監測，數據收集整理，進行分析研究，并實現環境變化的及時預警。

五、結語

統萬城遺址的預防性保護，體現在以下幾點：

1.在開展保護工作前，重點調查遺址所面對的各類風險（包括自然和人為兩方面），評估遺址病害發育狀況，采取有效的應對措施，并通過預防性保護避免或延緩類似病害的發生。

2.在遺址保護策略提出前，通過采取有效的科學檢測，包括土坯試驗、土樣試驗和結構力學分析等，以了解材料性質，為制定保護策略提供數據支撐。

3.通過前期研究，采取針對性的裂縫修補，砌補加固等保護措施，同時土坯材料選用和遺址土一致的材料，在頂面建立水蓖和植草封護等保護層，預防氣候天氣等原因對文物的破壞。

4.在保護工程中對各種病害進行控制，對土層穩定性監測，對保護材料的實施效果進行鑒定，預防工程過程中對文物產生的破壞。

5.通過管理具體要求，對開發利用進行規范，在修繕后預防未來自然與人為破壞對遺址的影響，同時進行制度化的巡視和規范化的保養維護。

統萬城遺址保護修繕整個工程從勘察設計到竣工驗收歷時五年，從深入勘察遺址病害的發生發展規律，到采取科學措施降低風險帶來的危害，進而構建遺址風險監測和全程管控，其預防性保護理念的實踐對提高土遺址科技保護水平具有積極的現實意義。

參考文獻：

[1]國際古跡遺址理事會中國國家委員會.中國文物古跡保護準則[Z].2015.

[2]戎卿文，張劍葳.從防救蝕潰到規劃遠續：論國際建筑遺產預防性保護之意涵[J].建筑學報，2018（2）：88-92.

[3]吳美萍.國際遺產保護新理念——建筑遺產的預防性保護探析[J].中國文物科學研究，2011（6）：90-95.

[4]楊子.統萬城土遺址防風化加固保護研究[D].西安：陜西師范大學，2017.

（責任編輯：張雙敏）