大同明代守口堡长城保护研究

2019-04-02尚佳佳

文物季刊 2019年2期

□ 尚佳佳

大同镇作为明代九边重镇之一在历史上具有重要的军事地位。大同市阳高县守口堡明代长城遗址，作为明长城一个重要的组成部分，为古代历史、考古、军事等学科提供了丰富的研究资料。

嘉靖十四年开始，蒙古人大肆进犯明朝边境。嘉靖二十年后，俺答大肆入侵大同，并由大同多次侵犯太原各处。嘉靖二十五年，总督翁万达与巡抚詹荣上奏，要求补修大同长城。守口堡长城即修建于此时。据《三云筹俎考》卷三记载：“守口堡，嘉靖二十五年（1546年）设，隆庆六年（1572年）砖包。城周一里二百二十步，高三丈五尺，只城东有一门。”据《九边图说》记载，守口堡驻军466名，马骡48匹，有守备、把总各1员，分别驻守长城十三里，边墩二十三座，火路墩四座。

由于守口堡长城所处的环境较为干旱，才使得当初的土墙与敌台、烽火台遗迹保存了下来。但是风沙的侵蚀和降雨，也使脆弱的土遗址遭受了一定的破坏，需要对其进行必要的保护。

一、守口堡长城基本概况

守口堡长城墙体较为坚固，整体保存完好（图一），但是个别部分破坏十分严重。守口堡地区地形起伏较大，长城建在峡谷两侧。守口堡长城是典型的山顶长城，城墙基本沿山脊修筑，墙体顺应山体坡度斜向建造，但由于地势坡度较低，所以墙体斜度与地势坡度不完全相同。

守口堡长城残存墙体高度在2～6.7米之间，墙体斜度在70°～80°之间，墙体内外斜度差距不大。据实地考察发现，守口堡长城墙体的主要建造材料为细粒土，在一些墙体内还发现少量砂砾、碎石，墙体中的砂砾、碎石以均匀分布的方式掺杂于夯土中，有少数石块集中堆积在墙体底部。一些墙体内部还分布着少量植物根茎。墙体表面不均匀地分布着一些直径在5～25厘米左右的孔洞。

守口堡地区敌台保存较为完整，建造方式主要是在自然地形上找平，采用夯筑的方式。守口堡地区敌台均无砖包，敌台间平均距离为244米。大部分敌台高度大约在10～12米之间，敌台斜度大约在70°～80°之间。敌台主要建造材料为细粒土，并均匀分布着一些砂砾、碎石。敌台表面分布着一些孔洞。

守口堡地区烽火台保存较为完好，均匀地分布在一些山丘上，在其顶部找平夯筑建造。烽火台高度在8～10米之间，大多保存完好。墙体斜度在70°～80°之间。建造材料主要为细粒土，分布着一些砂砾与碎石。表面分布少量孔洞。守口堡地区烽火台形状为方形和圆形，其中方形烽火台数量较多。

二、守口堡气候、地理环境

（一）守口堡气候环境

守口堡长城遗址所在地属温带大陆性半干旱季风气候。阳高县位于黄土高原北部，地势高，空气干燥。年平均气温6.9℃，无霜期约120天。本地的气候特征为：春季干燥多风，气温迅速回升。夏季短暂温热，降水量集中。秋季雨量骤减，气温骤降。冬季寒冷干燥、多风。

阳高地区位于西风带内，地面高低压系统活动频繁，冬季受到蒙古-西伯利亚冷高压控制。平均风速3.0米/秒，最大风速可达26米/秒。年平均大于8级大风天数达31天，月平均风速季节变化较大。该地区降水主要来自于东南亚暖湿气流，由于受到季风环流的影响，降水季节分配不均匀，夏季占全年降水量的64%。历年平均最大降水日集中在7月，强降雨天数可达2～3天，更有降雨量≥100毫米的特大暴雨出现。多年平均降水量381.1毫米，年际变化大。

（二）守口堡地理环境

守口堡所在的阳高县三面环山，北部为阴山余脉云门山，海拔2118米；南部六棱山，主峰黄羊尖海拔2420.5米；西部采凉山为阴山余脉，海拔2144.6米，均为侵蚀土石山区。中部黄土丘陵突起，海拔1300米，丘陵南北为两块低地。南部桑干河谷地，最低海拔870米；北部天阳盆地为盐碱滩，最低海拔1050米。整体呈”W”型褶皱地形。守口堡地区处于山前丘陵地区，在山峰处形成地势较为平坦的黄土塬。由采凉山区发源的黄水河，内蒙古丰镇发源的黑水河流经守口堡。

三、守口堡遗址主要病害及成因

大同阳高地区环境较为干燥，使守口堡长城这一露天遗址保存较为完整，但是从气象资料看来，阳高地区降水变化率大，年内分配极不均匀。偶尔会有暴雨发生，由于土壤的抗水性弱，遇水后强度迅速降低，极易造成崩离解体，当受到外力作用时，导致遗址的直接破坏。

（一）守口堡长城病害

雨蚀剥离：雨蚀剥离是守口堡长城的一种主要病害。土体表面由于降水因素影响，墙体结成泥皮之后在外界因素作用下发生泥皮老化开裂、起翘脱落的现象。

风蚀剥离：守口堡明长城遗址风蚀剥离的病害主要是由于风力的作用导致墙体出现一些突出的小土块。

卸荷裂隙：受到构造运动影响，应力重分布向外释放，导致土遗址开裂变形产生裂隙。在调查中发现，其中守口堡长城的一处烽火台侧面出现了多条裂隙，裂隙张开度较大，最长的一条裂隙达到8米左右，城墙墙体上并未发现过多的大型裂隙。

坍塌：是由于各种综合因素的作用下遗址底部遭到破坏，逐渐丧失自身稳定性，诱使土体产生裂隙导致的。在守口堡长城出现了一些墙体坍塌的情况，并且其中一面墙上还有一个很大的空洞。

植物病害：植物在生长过程中，它的根系会不断延伸进入土遗址内部产生根劈，造成对土遗址的破坏。

动物病害：在守口堡长城的实地调查中，发现在墙体表面有一些较小且密集的小孔洞，判断为蚂蚁之类的虫子在墙体上挖土钻洞导致蛀蚀的孔洞。遗址表面还有一些鸟类粪便。

人为破坏：部分城墙被截断，墩台被削铲，一些墙体上被人们开凿洞穴，为修建工程推倒部分墙体。游客随意攀登长城、乱扔垃圾。

（二）守口堡长城病害成因

1.雨蚀剥离成因

阳高地区虽然降水较少，但是会出现短时的暴雨天气。当降雨较小时土遗址表面会残留一部分降雨。当温度变化水分被蒸发，墙体表面的土体干缩出现龟裂、起翘的情况，在如风力、震动等外力作用下土片脱落。

当降雨较大时，雨水短时间大量击打在墙体表面，在雨水的冲击作用下，一部分较为松软的土体，便会由于这个冲击力而直接脱离遗址表面。当降雨进行到一段时间后，墙体表面吸收了大量的水分，吸力锐减。因为土体本身的抗崩解性能较差，所以在雨水的作用下，土颗粒迅速崩解，之后继续吸收水分，土体表层饱和，表层土变成流动的泥浆，泥浆阻塞土壤中的孔隙，阻碍水分的继续渗透，土体表面便会出现泥流，抗剪强度大幅度降低，表层土体的一部分便会随着泥流流失。

当降雨停止，部分泥流存留在土体表面。当天气转晴温度升高，在干湿度的快速交替的环境下，墙体中的水分被快速蒸发。墙体表面的泥浆很快干缩成一层干硬的泥皮，在后期外力的作用下，泥皮剥离、脱落，造成雨蚀剥离的病害。

2.风蚀剥离成因

守口堡长城所在地区处于多风地带且风速较大，平均风速2米/每秒，最大风速可达27米/每秒。守口堡长城带是典型的山顶长城，四周没有遮挡，地面多裸露，多为挟沙风，对遗址影响很大。

风本身具有较强的冲击力，一些墙体表面松软的部分在风的作用下，被吸扬到空中，较轻的土颗粒直接脱离原土体。遗址表面受到风的正面吹蚀，土体受到风剪切力作用，会产生表面风化、强度降低的现象。当风速较大时上升力也会增大，有利于砂砾石子在高处的搬运，从而与墙体之间产生强烈的摩擦、撞击作用。石子、沙粒被吹到墙体表面坑洼处或裂缝中，在风的作用下产生旋转运动，形成旋磨作用，加重风蚀程度。

3.卸荷裂隙成因

卸荷裂隙形成的主要原因是由于土遗址在漫长的历史中会经受多次不同方式和特征的地质构造运动，这会使土遗址受到力的作用，应力分布发生改变，并进行重新的分布，导致土遗址变形，出现卸荷裂隙（图二）。

4.坍塌成因

根据现场调查情况来看，是由于人们之前在墙面底部取土，导致墙体底部失稳造成坍塌（图三）。

资料调查中发现，在清康熙十二年（1673年）9月9日在阳高县与天镇县之间曾发生5.7级地震。在1989年10月18日发生6.1级地震。地震发生时间段、动力强度大，在地震过程中力的方向不断交替变化，力的大小也在改变，这样使土遗址内部松动、损伤导致遗址坍塌。

5.植物病害成因

调查中发现守口堡长城一些烽火台及墙面顶部均有草本植物覆盖，一方面这些植物会对遗址起到一定的保护作用，但是植物在生长过程中，吸收太阳光辐射合成自身所需化合物的同时也会分泌有机酸、碳酸等酸性物质溶液，这些化学物质将土遗址中所含的钾、钙、铁等矿物元素溶解并吸收，作为生长营养元素，即把土体当作自己生长所需的营养来源。这种化学过程会使土遗址受到腐蚀性破坏。当植物死亡后腐烂会分解出有机酸和二氧化碳、硫化氢等物质，使土遗址遭到破坏，土体被这些物质腐蚀，造成生物风化作用，加速土体的分解，降低土体抵抗自然破坏的性能。

一些烽火台顶部或墙体周围有一些树木，这些高大的乔木在生长过程中，根部伸入土体裂隙中，产生根劈作用，大块的土体被劈裂，土遗址结构变得不稳定，整体更容易被破坏。

6.动物损害成因

动物在土体表面挖洞，对土体不断进行机械破碎，这种动物损害会加速风化作用的进行，有些较大的孔穴不断贯通，还有可能在降雨过程中进水，若墙体较薄则可能会引起土体的坍塌，造成进一步的破坏。此外在遗址表面还发现了一些鸟类粪便，这些鸟类的排泄物也是对遗址的一种污染。

7.人为破坏

历史破坏：长城作为抵御外来入侵的保护措施，必然在古代就已经遭受到人为的破坏，会在墙体表面留下人为造成的孔洞。烽火台作为传递信息的工具，在当时燃烧各种草料冒出黑色的烟尘，这些烟尘落到墙体表面，在雨水等作用下与土体紧密结合，留在土体表面，造成对土体的污染。这些历史破坏作为历史信息，在保护时作为土遗址原貌予以保存，不对其进行修复。

近现代破坏：守口堡周边世代有村民居住，其生活、生产活动必然会对长城遗址造成一定的破坏。一些村民为了通路将部分城墙截断，在墙体上开凿洞穴。为了建房取土将墩台进行削铲，为开辟田地将部分城墙全部损毁。村民们在长城周围养牛放牧，在长城豁口来回穿越也对长城造成了一定的破坏。

从2008年开始为发展当地经济，依托明代长城资源发展旅游业，每年都会开办阳高守口堡杏花节，吸引了大批游客到来。但是许多游客文物保护意识淡薄，随意攀登长城、随地乱扔垃圾等行为都对遗址造成了破坏。

阳高拥有大量煤炭资源，由于对煤矿大规模、高强度的开发使当地空气污染严重。雨水并不是纯水，而是混杂了大气中的二氧化碳、二氧化硫等物质的一种混合溶液，即酸雨（PH＜7）。空气中二氧化碳、二氧化硫浓度越高酸化作用越强。由于没有防护措施的阻挡，酸雨与土体表层中许多物质发生酸化作用，使得遗址本体遭到一定的破坏。

四、保护对策

我国土遗址建筑分布广泛，遭到常年的自然及人为破坏，急需文物保护工作者进行抢救性的保护。我国文物保护工作者在长期的实践中积累了丰富的经验，在土遗址保护方面取得了很大的进展。经过多年的实践经验对许多土遗址进行了保护，取得了很好的成效。在此举例几项对干旱地区土遗址普遍适用的保护方法，为守口堡遗址的保护提出一些建议，但是实际的具体操作还需要根据守口堡的实际情况确定适用的方法。

（一）结构性保护

针对遗址主体结构性病害所产生的卸荷裂隙、坍塌等大型病害，不加以保护可能会导致遗址本体遭到毁灭性破坏，针对这些病害采取锚固、裂隙灌浆的保护修复方式。

对卸荷裂隙采取锚固与裂隙灌浆相结合的技术进行处理，因为大型卸荷裂隙随着时间流逝可能逐渐扩大，导致一部分土体在其他外力的作用下逐渐脱离遗址本体，所以需要使用锚杆把那部分可能脱离的土体通过锚固的方式连接，使遗址整体稳定。

在施工前采用不同材料、不同强度的锚杆对土体对进行锚固实验。根据实际情况选取最适合本处遗址的锚杆，锚杆需要进行预处理。锚固的步骤是先在需要锚固的位置进行打孔并灌注配制好的浆液，将锚杆插入锚孔使其与遗址土体稳定，然后需要对锚孔内部注浆，使其填充封闭。最后需要对锚固部位进行做旧处理，将表面抹平。

“采用裂隙灌浆的方法对可能导致遗址坍塌的裂隙进行加固。首先使用加固溶液对裂隙两侧喷洒渗透，之后用浆液封闭裂隙。用一定浓度的加固材料对裂隙两壁进行渗透，最后对裂隙注浆。”加固时要注意做好土体的防晒工作，加固处应缓慢阴干。

（二）表面处理

对遗址表面的动物粪便、灰尘、地衣苔藓等病害，使用清理工具清除，恢复土体原有的面貌。“针对风蚀、雨蚀造成的病害采取小锚钉锚固与针孔注浆相结合修复的工艺。”对于动物在遗址表面破坏形成的孔穴使用填充的修复方法，将孔洞周围用加固溶液湿润后，采用与墙体材料一致的土进行填充，之后喷洒加固溶液，最后用细泥填充抹平墙面。墙面顶部为草本植物，目前没有更好的草种取代，故暂不处理。

“在目前土遗址保护的研究中，针对表面风化这一病害，我国文物保护工作者探索出一套成熟的修复工艺，取得了很好的效果。PS溶液防风化加固工艺，就是专门针对土遗址建筑表面风化这一病害，根据土遗址的风化深度、程度、面积、裂隙发育状况等，参照相关规范，选用不同浓度、不同模数、不同配比的PS浆液对土遗址进行表面风化的加固。”

首先需要使用空气压缩机清除遗址表面的浮尘、积沙等。之后使用高压喷枪直接向遗址表面自上而下逐层喷洒合适浓度的PS溶液。喷洒时需要与墙面保持一定距离。喷洒一段时间后，用垫板挤压墙面，使土体的内部颗粒更加紧密。干燥几天之后，重复上述操作以到达更好的效果。在操作过程中需要对遗址进行防晒措施，使其自然阴干。

对于一些风化层较厚的墙体，则需要使用PS溶液对内部土体进行滴渗加固。在表面喷洒PS溶液结束后，在土体表面人工开孔，使用专门的工具对墙体进行滴渗，从内到外、从上到下，逐层进行缓慢的滴渗，并且在渗透过程中使用垫板，用一定的压力挤压墙面，使松散的颗粒与原土体结合。滴渗完毕后使用PS溶液与当地粉土按照比例配制泥浆对滴孔进行封闭。