釣魚城范家堰遺址本體加固與保護技術研究

摘 要：以釣魚城范家堰遺址為研究對象，在遺址保護過程中，以實驗數據為依托，篩選出更適合用于現場加固防護的保護材料，通過一系列的預防性保護與檢測措施，對本體、環境整治和預防性設施進行修繕，盡可能恢復其原本風格，并為后續的保養維護提供一定參考和經驗。

關鍵詞：范家堰遺址；本體加固；預防性保護

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2024.24.011

1 釣魚城范家堰概況

釣魚城位于重慶市合川區東城半島的釣魚山上，西距合川城區約5千米。在13世紀的宋元戰爭中，釣魚城作為宋朝川渝山城防御體系的“八柱”之一，以其獨特的地理優勢和堅固的防御體系，成功抵御了蒙古鐵騎的進攻，展現了其在歷史中的地位。范家堰遺址位于釣魚城西部二級階地上，地處弧形山坳地帶，背山面江，地勢西北低、東南高，呈四級階梯狀分布。

1.1 項目概況

作為宋代衙署遺址的杰出代表，范家堰遺址展現出了宋代城市規劃與建筑藝術的卓越成就。其規模宏大、布局規整、軸線清晰且保存完整，為國內罕見，具有極高的考古價值和歷史意義。該遺址位于釣魚城內，不僅是釣魚城的政治軍事中心，還涵蓋衙署區與園林區。自1996年被公布為第四批全國重點文物保護單位以來，范家堰遺址便受到了廣泛的關注和研究。2012年10月，釣魚城遺址被列入《中國世界文化遺產預備名單》，進一步凸顯了范家堰遺址在國際文化遺產保護領域的重要地位。2013年，范家堰遺址被國家文物局公布為第二批國家考古遺址公園。本次保護展示工程的對象為釣魚城內的范家堰遺址（圖1）。

1.2 實施內容

本次保護展示項目分為保護與展示。保護主要針對的是遺址本體，包括：遺址的預防性保護，即安裝監控預警系統；文物本體保護，即石構件的清理、研究、歸安補配等本體加固工作。展示工程主要包含地面展示、園林綠化、標識牌展示、語音導覽系統等。

2 項目試驗

通過前期勘察，結合現場實驗分析，釣魚城范家堰遺址石質文物的修補分為兩類：一類是普通勾補修復，適用于裂隙裂縫較淺部位；另一類是勾補與灌漿工藝相結合修復，適用于殘缺、溶蝕較嚴重部位。

2.1 保護材料試驗

使用碧林OH 300、Remmers KSE 300（雷瑪士）、碧林憎水劑以及3%、5%、10%正硅酸乙酯熔溶液對樣塊進行加固及表面防護，通過溫濕度循環試驗、凍融循環試驗和耐鹽循環試驗篩選出更適合用于現場加固防護的保護材料。

2.2 溫濕度循環試驗

①將試塊置入恒溫恒濕箱內，溫度為0 ℃，相對濕度95%，保持1 h；②溫度為10 ℃，相對濕度85%，保持1 h；③溫度為20 ℃，相對濕度75%，保持1 h；④溫度為30 ℃，相對濕度65%，保持1 h；⑤溫度為40 ℃，相對濕度55%，保持1 h；⑥由溫度40 ℃、相對濕度55%每隔一小時逐漸轉為溫度0 ℃、相對濕度95%（狀態保持1 h）。以上①～⑥為一個循環，每五次循環記錄一次，一共循環20次。試驗結束后試塊無明顯變化，掉渣不明顯。

2.3 凍融循環試驗

①稱取試樣質量，將試樣置于溫度23±2 ℃、相對濕度50%±5%的環境中24 h；②將試塊放置在23±2 ℃的恒溫水槽中浸泡17 h，試塊之間的距離大于10 mm；③將浸泡后的試塊取出，使用干毛巾擦拭表面水分，放置在預先降溫至-20±2 ℃的低溫箱中，冷凍3 h；④從低溫箱中取出樣塊，放置在室溫環境下靜置1 h后放入50±2 ℃的烘箱中，恒溫3 h。步驟②～④為一個循環，每五次循環記錄一次。循環次數20次（一次循環為24 h，試驗設置20次循環。損毀嚴重的樣塊停止試驗）。取出樣塊，重復①的步驟，稱取凍融試驗后的質量，并計算損失量。試塊經20次循環后無明顯變化。

2.4 耐鹽循環試驗

①稱取試樣質量，將其放置于溫度23±2 ℃、相對濕度50%±5%的環境中24 h；②將試樣浸泡在10%硫酸鈉溶液中24 h；③取出樣塊后將風化面朝上置于50 ℃的干燥箱內干燥12 h；④待樣品冷卻至室溫后，重復②～③步驟。每②～③步為一個循環，共10個循環。若在試驗過程中出現嚴重損毀情況，立即停止試驗。最后，取出試樣，清洗干凈后放置于溫度23±2 ℃、相對濕度50%±2%的恒溫恒濕箱內靜置24 h，再次稱重，并計算損失量。

3 本體保護

對遺址自然本體的保護措施，包括植被處理、遺跡表面雜物和廢棄物處理、石構件的歸安、磚墻砌筑、磚石表面脫排鹽、石質文物加固、遺址建筑漏水、科學回填、表面抗風蝕加固和場地排水設計等①。

①二次勘察，清表實施。工程單位進場后，對遺址本體進行詳細的二次勘察，全面收集遺址的主要病害類型、病害程度及分布范圍。根據前期研究成果、設計方案與考古資料，結合二次勘察結果，對施工方案進行細致、科學的二次調整。在確保文物安全的前提下，有序實施清表工作，清理遺址表層的雜草、泥土等覆蓋物，露出遺址本體。

②石構件貼碼、三維掃描。清表后對每塊舊有石材進行編號，貼二維碼并記錄每塊舊有石材信息，為下一步修復歸安工作做準備。同時進行三維掃描工作，對清理后的遺址進行全方位掃描，作為資料留存，為后續研究釣魚城遺址提供真實、完整的影像資料。

③石墻解體。在確保文物安全的前提下，人工拆除已貼碼的石構件，避免對石材造成二次損傷。拆除過程中，應分類碼放整齊，便于后續的分類、修復和補配工作。

④砌筑補配。根據遺址的原始風貌和考古資料，對缺失的石墻構件進行補配。補配工作應嚴格遵循原材料、原形制、原工藝的原則，確保補配后的石墻與原有石墻風格一致、和諧統一。

⑤局部補強修復。對存在安全隱患或病害嚴重的石墻部位進行局部補強修復。修復過程中，應使用與原有石材相近的材料和工藝，確保修復后的石墻既滿足安全要求，又保持原有的歷史風貌。

⑥噴淋加固、點滴滲透加固。對部分松散、風化嚴重的石材進行噴淋加固處理，以提高其整體穩定性。對于裂縫較大的石材，可采用點滴滲透加固技術，將加固劑直接注入裂縫內部，增強石材的強度和耐久性。

⑦微生物治理。對遺址周邊的土壤進行微生物治理，消除可能對遺址造成危害的微生物。治理過程中，應選用環保、高效的微生物治理劑，避免給遺址和周邊環境造成二次污染。

⑧回填保護。在完成所有修復和加固工作后，對遺址進行回填保護。回填材料應選用與遺址原有土壤相近的土壤，并逐層壓實，確保回填后的遺址穩定、安全。

⑨參觀棧道。在遺址周邊設置參觀棧道，方便游客參觀。棧道設計應充分考慮遺址的保護需求，避免對遺址造成破壞或干擾。同時，棧道應具備良好的安全性能，確保游客在參觀過程中的安全。

4 環境整治

環境整治工程的目標是創造一個與遺址相協調、有利于遺址長期保存的環境，包括但不限于周圍環境的綠化和美化、減少污染源、控制噪音和振動、確保空氣質量和水質，以及進行必要的地質和土壤修復工作。此外，還需要對游客活動進行管理和引導，防止過度開發和破壞②。

范家堰遺址保護不僅需要對本體進行修復保護，還需要對周邊環境進行管理和整治，其直接影響到遺址的可持續發展。通過環境整治，可以去除遺址周邊的雜物和覆蓋物，還原原始風貌，讓游客更直觀地感受到歷史文化的魅力。同時，環境整治還能提升遺址的整體環境質量，為游客提供一個安全、舒適的參觀環境。具體環境整治工程如下：

①建筑基址地面展示。對遺址中的建筑基址進行清理和整理，去除覆蓋物和雜物，露出基址的真實面貌。對基址地面進行保護處理，如鋪設防滑、耐磨的保護材料，同時保證與周圍環境的和諧統一。

②柱礎展示。對遺址中的柱礎進行保護和加固，確保穩定和安全。清理柱礎周圍的雜物和覆蓋物，露出柱礎的真實形態。通過設置圍欄、警示牌等措施，防止游客對柱礎造成損害。

③平臺、臺基、消防水池鋁板包邊。對遺址中的平臺、臺基和消防水池等結構進行鋁板包邊處理，既起到保護作用，又增加美觀性。鋁板包邊材料應選用耐腐蝕、耐磨損的材料，確保長期使用的穩定性和安全性。包邊設計應充分考慮遺址的歷史文化背景和建筑風格，與周圍環境相協調。

④標識牌展示。在遺址的顯著位置設置標識牌，介紹遺址的歷史文化背景、保護意義、參觀注意事項等信息。標識牌的設計應簡潔明了，文字清晰易懂，便于游客閱讀和了解。標識牌應選用耐候性好、易于維護的材料，確保長期使用的穩定性和安全性。

⑤綠化種植。在遺址周邊進行綠化種植，提高遺址的環境質量。綠化植物的選擇應充分考慮遺址的歷史文化背景和當地的生態環境條件，選用適合的植物種類。綠化種植應合理布局，既美化環境，又不影響遺址的展示和保護。

⑥燈光展示效果。在遺址周邊設置燈光設施，營造獨特的夜間展示效果。燈光設計應充分考慮遺址的歷史文化背景和建筑風格，通過燈光的投射和渲染，展現遺址的獨特魅力。燈光設施應選用節能環保、易于維護的設備，確保長期使用的穩定性和安全性。

⑦外圍圍欄。在遺址外圍設置圍欄，防止游客和外界因素對遺址造成損害。圍欄的設計應充分考慮遺址的歷史文化背景和建筑風格，與周圍環境相協調。圍欄的材質應選用耐腐蝕、耐磨損的材料，確保長期使用的穩定性和安全性③。

⑧排水系統修復。對遺址周邊的排水系統進行修復和完善，確保排水暢通。排水系統的修復應充分考慮遺址的實際情況和當地的氣候條件，選用合適的排水材料和設備。修復后的排水系統應定期檢查和維護，確保長期使用的穩定性和安全性。

5 預防性保護與監測

本體保護實施完成后，需要安裝預防性保護設施，方便在日常管理中及時監測并發現可能存在的風險和問題，從而及時對病害進行預警干預，防止損壞進一步擴大。針對整體環境，為遺址安裝監測預警系統，實施動態監測，提高防范能力。安裝工程施工內容包括遺址照明、通信、廣播安裝以及景觀配電工程等。具體安裝項目如下：

①圍墻位移變形監測。遺址共計約12處圍墻，且大部分存在圍墻石塊傾斜或位移等問題，本次選擇7個監測點，對圍墻的穩定性、傾斜等進行實時在線監測，設備采用無線網絡實時在線傳輸方式。

②土壤含水率監測。土遺址主要病害裂隙、苔蘚、滑落等與土壤含水存在直接關系，根據遺址現場選取12個監測點監測土壤溫度、水分含量及電導率。

③水位監測。選擇遺址排水渠道或地下井水進行水質監測，了解遺址水質、溫度、埋深、水壓等相關信息，分析遺址病害形成機理。在遺址區選擇4個監測點進行實時監測。

④石質文物本體含水率監測。石質文物存在開裂、剝落、苔蘚、泛鹽等相關病害，為實時了解病害形成和文物含水率之間的相關性，需對石質文物本體含水率進行監測，在遺址區選取10個監測點進行數據實時監測、采集。

⑤紅外表面溫度監測。在遺址監測區共選取8個監測點進行被監測對象無接觸式表面溫度實時監測。

⑥大氣有機揮發物含量監測。在遺址監測區選取1個監測點進行大氣有機揮發物（VOC）含量實時監測。

⑦表面溫度監測。選取遺址監測區石質文物進行監測，選擇4個監測點進行表面溫度監測，為研究溫度差異對石刻文物裂隙等病害的形成提供重要依據。

⑧大氣二氧化硫含量監測。安裝于氣象監測設備附近，用于對二氧化硫及酸雨的形成進行分析研究。

⑨大氣二氧化氮含量監測。安裝于遺址區內采石點遺址旁，用于遺址區域內二氧化氮含量實時監測。

⑩大氣溫濕度監測。在遺址區內共分散式選取10個具有代表性的位置點，用于實時采集遺址區內不同區域的大氣溫濕度變化值。

6 項目亮點

①考古指導，動態施工。項目嚴格按照“考古先行，施工落實”的原則，邀請重慶市文物考古研究院釣魚城考古隊在現場進行指導，確保遺址本體安全，根據釣魚城遺址保護展示和發展的需要，科學編制、實施考古工作計劃。通過考古工作，摸清了遺址概況，評估了保存現狀，認定了遺址價值，為實施保護展示工程和建設考古遺址公園提供了重要的科學依據。

②注重產學研結合，理論結合實踐，項目與科研院所合作，開展課題研究。遵循設計方案基本原則，制訂合理的本體保護施工工序，既保證了施工質量，又提高了施工效率。

③融合現代科技，全面保護并解讀文物信息。本體保護與文物承載的歷史信息提取、解讀相結合，運用現代科技手段，為保護展示提供豐富的一手資料。在施工前，引進航拍技術，對大量原始歷史數據信息進行采集，盡可能對遺址現狀進行保存，同時對遺址墻體的重點部位進行細部掃描，保存釣魚城范家堰遺址的文物歷史信息。

7 結語

范家堰遺址作為釣魚城申遺的重要組成部分，其常年暴露在外。本次工程結合預防性保護，以范家堰遺址本體監測監控數據為基礎，加強了范家堰遺址的日常保養維護與管理，在滿足人民群眾參觀、認識文化遺產的同時，也完善了范家堰遺址日常保養維護（預防性保護）的長效機制。

本工程是一個融考古工作、本體保護、展示及預防性保護為一體的新時代研究性保護工程，現代科技手段與傳統保護手段并行，不僅展示了釣魚城范家堰遺址的文化內涵，而且初步實現了對釣魚城范家堰遺址的合理保護利用。

注釋

①侯彩筠.古建筑保護修復加固技術及建筑設計探析[J].城市建設理論研究（電子版），2024（1）：83-85.

②宋云華.中國古建筑保護維修與弘揚發展[J].環球人文地理，2024（4）：135-137.

③孫滿利.土遺址病害的評估體系研究[J].文物保護與考古科學，2012，24（3）：27-32.