柬埔寨柏威夏寺历史建筑基础与结构的初步勘察

（中国文化遗产研究院 北京 100029）

黄雯兰（中国文化遗产研究院 北京 100029）

引言

图1 柏威夏寺鸟瞰

柏威夏寺是高棉帝国著名的大型石砌建筑、吴哥寺以外最富文化内涵和艺术成就的吴哥时期古寺，被视为吴哥文化的重要象征之一。遗址位于柬埔寨柏威夏省西北与泰国接壤的边境地区，西南距吴哥寺（Angkor Wat)所在地暹粒市直线距离约140千米，东南距金边市（Phnom Penh)直线距离约400千米。寺庙自889年（耶输跋摩一世国王在位）动工，直至1152年（吴哥王城的修建者苏利耶跋摩二世在位）竣工，建造过程屡经波折，先后跨越4个世纪、用了200余年方才建造完成，期间吴哥王朝经历了13位君主。柏威夏寺建造过程中经过不断润饰，形成了悬崖之巅令人赞叹的建筑群落，以供奉湿婆神的殿堂为中心，由庭院、回廊、神道、塔门和水池等环绕组成（图1）。2008年柏威夏寺列入《世界遗产名录》，成为柬埔寨继吴哥古迹之后的又一处世界文化遗产。世界遗产委员会对其评价是，寺庙具有极佳的地势，其建筑充分融合了自然景观与宗教功能，砂岩材质所砌的神祠、回廊、阶梯，以及装饰的大量精美浮雕更是古代文明的瑰宝，体现了吴哥王朝时期独特的建筑艺术风格，富有极高的建筑艺术和历史文化价值。

2018年4月，受国家文物局和商务部委托，中国文化遗产研究院组织对柏威夏寺开展调查和研究，重点对寺庙Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号塔门进行勘查测绘工作，包括三维扫描建模、现状测绘、岩土工程勘察与地基检测、建筑结构勘察与评估。同时，对柏威夏寺石质文物病害现状进行了调查，制定了技术路线。依照预计的文物保护修复工程工期和项目周期，合理制定了不同阶段的寺庙建筑考古计划和建议①本文柏威夏寺相关数据信息来自中国文化遗产研究院科研课题和国家文物局委托课题研究成果。参见：刘建辉,金昭宇,张念等.柬埔寨柏威夏寺建筑历史与现状初步研究［R］.中国文化遗产研究院，2014；中国文化遗产研究院.国家文物局柏威夏寺国际保护中国主席国前期工作项目报告[R].2017.。

图2 柏威夏寺地形及总平面图

一、柏威夏寺地质环境条件

（一）地质环境

柬埔寨中部和南部为平原低地，中部主要分布洞里萨湖盆地和湄公河低地，东南部属于湄公河三角洲，东部、北部和西部被山地、高原环绕，大部分地区被森林覆盖。境内主要山脉为西南的豆蔻山脉和北方的扁担山脉，扁担山脉横贯柬埔寨与泰国的交界处，从湄公河向西延伸300多千米，与泰国东北部San Kampheng附近的高地接壤。柏威夏寺遗址区位于扁担山山脉中段的一处“鹰喙”式摩艾丹崖顶，所处山峰海拔625米，山顶长800、宽400米的阶梯状高地为遗址核心分布区，南侧紧邻崖壁，北侧为缓坡，由南向北地势逐级降低，东、西两侧地势相对陡峭，局部为陡崖（图2、3）。

图3 柏威夏寺遗址区地形地貌图（图片来源：柬埔寨柏威夏寺保护管理局）

图4 柏威夏寺降雨径流分区图

经调查，柏威夏寺遗址区所在山顶无地表河流存在。遗址区仅有两处人工水池，属寺庙遗址建筑的一部分，用于蓄积遗址区域大气降水形成的地面径流，旱季时也常出现干涸。遗址区无洪水等自然灾害影响（图4）。遗址区地表覆盖层较薄，部分区域基岩（致密灰白色—褐红色砂岩）出露，残坡积土呈黄褐色，上部和中部地层为侏罗系砂岩，下部地层为白垩系砂岩。遗址区第四系覆盖层中没有稳定的含水层，基岩中存在少量基岩裂隙水，但无统一地下水位。遗址区地形向北倾斜，南北方向的地表面倾斜度（倾斜面）约7°。

图5 地基探槽

图6 3号探槽（T3）揭露建筑基础及地层情况

图7 地质雷达测线标注图

图8 地质雷达探测结果（西向东A1号测线）

从大地构造看，柬埔寨位于中南半岛板块中部，远离板块交界处及欧亚地震带。地面峰值加速度为0.02-0.04区，区内历史上很少有地震活动。该区砂土及粉土无地震液化问题，也无岩溶、滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用发育。

（二）地质勘察概况

柏威夏寺遗址共包含梯道、塔门、神道、长厅、回廊、藏经阁、中央圣殿、水池等八大类、28处单体建筑，各单体建筑依山势对称分布于中轴线两侧或中轴线上。经对遗址区神道II以南至中央圣殿的20处单体建筑进行地基基础病害调查与评估（图5），并对遗址区地层结构、水文地质条件、工程地质条件等地质环境条件进行调查，调查面积约1平方千米，基本探明了破坏严重建筑的基础持力层及室内塌落土层厚度、排水结构状况、室内塌落状况（图6）。

另外，采用封闭天线地质雷达（瑞典MALA 200MHz）进行了地基基础病害勘察（图7）。由探测结果可知，遗址区基岩埋深较浅，基岩面有起伏，地基属非均匀地基（图8）。

二、建筑基础与结构勘察

（一）建筑地基与基础病害调查

根据遗址区20处单体建筑病害调查评估结果（图9），遗址区建筑地基基础病害可分为三类：

1.地基基础稳定

经调查，神道II、矩形长厅（东侧）中部、假塔门、藏经阁（东侧）、“U”形长廊（中央圣殿东、西侧）、藏经阁等建筑基础持力层为基岩（砂岩）、砂岩残积土或回填土，地基基础未出现明显的不均匀沉降，未对上部建筑结构构成危害，未来地基基础病害也无加剧趋势。

2.地基基础基本稳定

调查发现，神道I北段西侧、塔门III东侧室东墙及南北墙的东部歪闪开裂部位、“L”形长廊（塔门 II东侧）、“U”形长厅（东侧）北墙西端和西入口及北墙东端、“L”形长廊（塔门II西侧）、“U”形长厅（西侧）北墙西端歪闪错位段等建筑，基础持力层为砂岩残积土或回填土，地基基础虽出现了不均匀沉降，但仅导致上部建筑结构出现歪闪、倾斜、局部墙体石构件缝隙轻微加大等病害，未致上部建筑结构出现坍塌等严重病害，也没有导致上部建筑结构出现坍塌等严重病害的发展趋势。

图9 柏威夏寺建筑调查范围

图10 塔门Ⅰ、Ⅱ建筑台明标高图

3.地基基础不稳定

经调查，在矩形长厅（西侧）、塔门I（仅指前室北入口、后室西入口以东）、净身殿（东侧）、净身殿（西侧）、塔门II的北侧基台和北侧基础及北侧三个入口门厅、矩形长厅（东侧）等建筑，基础持力层为砂岩残积土或回填土，地基基础出现了较严重的不均匀沉降，并导致上部建筑结构出现了严重的歪闪、倾斜以及墙体石构件出现较大缝隙并危及墙体安全等较严重病害，甚至上部建筑结构出现坍塌等严重病害，或病害有加剧趋势，并足以导致上部建筑结构出现坍塌等严重病害。

（二）建筑结构病害调查分析

根据遗址区建筑结构病害类型，可将其分为三类：

1.结构缺陷

调查发现，遗址区破坏严重单体主要为：“L”形长廊（塔门II东侧）、“L”形长廊（塔门II西侧）、中央圣殿。“L”形长廊主要结构特征为高台建筑，室内外高差近2米。根据初步调查，自室外地坪起至室内地面，外部台明为石砌筑造型并兼做上部墙体基础，内部推测为回填房心土。根据外观破坏特征，台明构造可能存在偏心构造缺陷（图10），同时在水侵害及植物侵害的共同作用下，导致上部墙体失稳倾侧坍塌。

2.结构主要破坏

调查重点为坍塌严重的单体，结合搜集相关资料，上部结构破坏主要因素为：基础沉降、植物破坏、水侵袭。主要见于中央圣殿、矩形长厅、净身房、塔门Ⅰ、塔门Ⅱ北侧基台、塔门Ⅲ东侧室等。

3.结构次要破坏

矩形长厅、“L”形长廊、净身房、塔门Ⅰ、塔门Ⅱ、塔门Ⅲ等建筑的部分结构出现歪闪、倾斜、局部墙体石构件缝隙轻微加大、局部石块缺损等病害（图11），建筑结构未出现坍塌等严重病害，且建筑未出现继续损坏的显著迹象。

下面从柏威夏寺20处单体建筑中选取几个主要建筑进行分析：

图11 柏威夏寺建筑倾斜量测图

图12 塔门Ⅰ平、剖面图

图13 塔门Ⅰ（北立面）现状

图14 塔门Ⅱ（北立面）现状

图15 塔门Ⅲ（北立面）现状

1.塔门Ⅰ

塔门I位于南北中轴线上，坐南朝北，平面呈“T”字形，由南北向前室及东西向后室两部分组成（图12），前室南北长25.5米，东西宽9.5米；后室东西长24米，南北宽7米，建筑面积300平方米（图12）；坐落于砂岩条石垒砌而成的须弥座台基上。室内地面用砂岩石铺漫，周圈墙体为砂岩条石垒砌。前室由中厅及南北侧室组成，中厅设8根石方柱，东西两侧布设各4根。由北至南设4道门道，东西墙各设4个明窗；后室由中厅及东西侧室组成，南北墙均设3道门道，南墙3道门道通向中央圣殿，北墙中间门道与前室相通，东西门道通往前室两侧东西藏经阁。北墙除门道外还设有4扇明窗，南墙未设窗。塔门I门道及两侧山墙顶部均设山花，山花外表面有精美雕刻。屋顶已塌毁无存（图13）。

塔门Ⅰ的残损现状是：踏步断裂、走闪，局部缺失；须弥座局部缺失、断裂；地面覆土，地面铺装局部缺失；基础沉降，墙体歪闪、开裂，部分塌毁；所有石材表面苔藓滋生严重，风化，局部剥落；山花局部缺失、位移；屋面坍塌无存；门缺失无存；石窗棂条风化、开裂、局部破损、缺失。

2.塔门Ⅱ

塔门II位于南北中轴线上，坐南朝北，平面呈“十”字形，东西长23米，南北宽24米，建筑面积280平方米。由中厅及东西侧室组成，坐落于砂岩条石垒砌而成的须弥座台基上（图14）。台基共3层，总高2.3米。室内地面砂岩石铺漫，周围墙体为砂岩块石垒砌。塔门Ⅱ共设窗16个，中厅中部由北至南设4道门，两侧室南北墙邻山墙设门，门楣雕刻精美图案。门道及两侧山墙顶部均设山花，山花外表面有精美雕刻。屋顶塌毁无存。

图16 塔门Ⅲ平、剖面图

图17 “U”形长廊（东侧）现状

图18 “U”形长廊东侧平面及东立面图

塔门Ⅱ残损现状是：踏步断裂、走闪，局部缺失；须弥座局部缺失、断裂；地面覆土，地面铺装局部缺失；墙体局部歪闪、开裂；所有石材表面苔藓滋生严重，风化，局部剥落；山花局部缺失、位移；屋面坍塌无存；门缺失无存；石窗棂条风化、开裂、局部破损、缺失。

3.塔门Ⅲ

塔门Ⅲ位于五层须弥座基台之上，为中轴线上主体建筑，由中厅及侧室组成（图15）。中厅为塔门主要通道，两个侧室构成次级通道。塔门Ⅲ东西长33米、南北宽35米、高11.5米，平面呈“十字形”，中厅及侧室中部设门及窗，南北设踏步（图16），门楣及山花均雕刻精美印度教神话纹饰。

塔门Ⅲ的残损现状是：东侧基础下沉；踏步松散，碎裂、残缺；须弥座局部缺失、断裂；地面条石铺装缺失、断裂；门框、石柱、下槛部分断裂；所有窗柱局部风化、开裂、破损；所有石材表面苔藓滋生严重,风化,局部剥落；墙体局部歪闪、开裂；山花局部缺失、位移；屋面坍塌无存。

4.“U”形长廊

位于中央圣殿东侧，与塔门I、假塔门和西侧“U”形长廊围合，形成中央圣殿院墙。长廊平面呈“U”形，南北长43米、东西宽4米，建筑面积235平方米，坐落于砂岩条石垒砌而成的须弥座台基上，室内地面砂岩石铺漫，东墙中部设门厅，西墙设21扇明窗（图17），门道及两侧山墙顶部均设山花，山花外表面有精美雕刻，长廊顶为石质叠涩拱形式。

“U”形长廊的残损现状是：踏步断裂、走闪，局部缺失；须弥座风化严重，局部缺失，影响结构安全；室内地面凹凸不平，地面铺装局部缺失、断裂；所有石材表面苔藓滋生严重，风化，局部剥落；门厅整体向东平移；山花局部缺失、位移；正脊位移、局部缺失（图18）。

5.中央圣殿

中央圣殿为柏威夏寺最主要殿堂，位于南北中轴线上后端1号回廊院内，坐南朝北。建筑由前室、后室两部分组成，平面分别呈“十”字形，室内相通。前室及后室每面分别设出入口，前室北入口为主入口。前室南北长12.5米、东西宽10.5米。后室南北长15米，东西宽13米，建筑面积230平方米（图19）。建筑坐落于砂岩条石垒砌而成的须弥座台基上，台基共两层，高2.3米；室内地面砂岩石铺漫，周圈墙体为砂岩块石垒砌；东西墙除门道外还设有8扇窗，前室屋顶为石质叠涩拱形式，后室屋顶塌毁无存（图20）。

中央圣殿的残损现状是：踏步断裂、走闪，局部缺失；须弥座台基走闪、局部风化缺失；地面条石铺装缺失、断裂；所有石材表面苔藓滋生严重,风化,局部剥落；前厅墙体局部歪闪、开裂；后厅墙体上部塌毁、石构件散落、须弥座被掩埋；山花局部缺失、位移；中央圣殿屋面坍塌无存。所有门缺失；石窗棂条断裂、残缺，部分缺失。

图19 中央圣殿平面和东立面图

图20 中央圣殿无人机三维模型

（三）建筑基础与结构治理建议

柏威夏寺修缮工程的实施，应在不改变文物原状的前提下，坚持“保护为主，抢救第一，合理利用，加强管理”的保护方针。尽可能真实完整地保存柏威夏寺的历史原貌和建筑特色。坚持最小干预的原则，在维修过程中采用“原材料、原形制、原工艺、原做法”，全面保存并延续柏威夏寺的历史信息和价值。以建筑现有传统做法为主要的修复手法，适当运用新材料、新工艺，最大限度地延续建筑物寿命。施工中应尽可能多地保留现有的建筑材料。加固补强部分要与原结构、原构件连接可靠。新补配的构件，应完全按照现存实物进行加工制作，不可擅自改变原来的图案及样式。鉴于柏威夏寺部分建筑存在基础沉降现象，考虑到建筑本体及人身安全，应对存在沉降变形的基础进行加固处理。对于中央圣殿建筑，虽坍塌严重，由于恢复依据充分，建议对散落构件进行分类整理、寻配后恢复。在后期详勘阶段详细探查遗址区原排水系统，修复阶段应恢复遗址区的排水系统；对缺失木构屋面的单体制定相应的防水排水修复方案，以免修复后遗址区建筑仍受雨水浸泡地基的困扰；详勘应重点探查可能存在的结构缺陷，根据探查结果制定修复方案。

根据柏威夏寺遗址区各单体建筑地基基础病害类型与建筑结构现状，建议从文物病害类型和结构病害类型两方面进行治理。建筑坐落在基岩上、地基基础稳定性好、未出现明显不均匀沉降的，进行现状整修；建筑坐落在回填土与残积土上、地基基础存在不均匀沉降现象、但已稳定的，仅需对局部病害严重部位进行加固处理；建筑坐落在填土与残积土上，但地基基础及上部墙体出现了严重不均匀沉降及坍塌破坏的，若上部建筑也损坏严重，则可以拆除重做基础，将基础做在基岩上；若上部建筑损坏不严重，不需要拆除，则可采用树根桩法进行局部加固（见表1、2）。

三、石质文物保护勘察

柏威夏寺建筑长期保存于热带季风气候环境之中，受大气降水、凝结水、温差、高湿度环境等多因素的综合作用，导致石质文物发生多种病害，已严重损害了文物价值，并进一步危害着文物的长期保存、研究与利用。相比其他不可移动文物，砂岩类石质文物较易发生风化病害，因此开展石刻保护修复方面的专项研究，查明遗址区石刻造像赋存地质环境状况及各类病害发育机理，并提出合理的防治对策措施，对建筑遗址中的石刻艺术精品进行科学的抢救性保护，已成为柏威夏寺保护的首要任务。

危害柏威夏寺建筑的主要病害是地基不均匀沉降引起的坍塌和歪闪。同时，由于各个单体建筑均由就地取材的石块砌筑而成，石质文物的主要病害为：1）生物病害（包括植物病害、动物病害、微生物病害）（图21、22）；2）机械损伤（包括断裂、局部缺失）；3）表层风化（包括表面风化脱落、表面泛盐、表层片状剥离脱落、空鼓）（图23）；4）表面污染。其中对石质文物长期保存构成严重危害的主要病害是生物病害（地衣、苔藓）、机械损伤、表层风化、断裂，它们也是今后柏威夏寺石质文物保护治理工作的重点。

四、结论与建议

通过以上对柏威夏寺历史建筑基础和结构的初步勘察以及石刻文物保护病害调查，结合对寺庙的既往研究成果，对该寺庙遗址保护修复提出以下三方面的建议。

图21 植物根系导致建筑结构失稳

表1 文物病害类型及治理建议

（一）建筑地基基础与建筑结构

柏威夏寺遗址区各类建筑持力层类型包括砂岩、砂岩残积土及夯实回填土，较密实，工程性质良好。遗址区各类建筑出现地基基础不均匀沉降的主要原因在于地基土的不均匀（建筑基础持力层的地基土类型不同，基础下各类型地基土厚度不同），此外，遗址区排水系统失效致使雨水浸泡地基基础，建筑屋顶坍塌后雨水积聚于室内无法排出并渗入房心土和地基土，是遗址区地基基础病害发生的主要影响因素。遗址区地基基础病害大体分为三种状态，即地基基础不稳定、地基基础基本稳定、地基基础稳定。通过对遗址区各单体建筑的病害进行分类，并根据病害类型制定治理方案。其中特别重要的一点是应恢复遗址区的排水系统，以免修复后遗址区建筑仍受雨水浸泡地基的困扰。

表2 结构病害类型及治理建议

（二）石质文物保护研究

柏威夏寺石质文物保护是一项多学科的系统工程，根据文物的保存状态和病害特征，以充分的前期调查研究工作为基础，以现代仪器分析技术为手段，对石质文物制作材料和工艺进行综合分析研究。

保护方案建议，利用无损分析检测方法在柏威夏寺石质文物病害调查中的应用，对文物原真信息进行有效提取与保存，并将获得的信息录入数据库；应用紫外荧光摄影技术进行石质文物表面地衣、苔藓侵蚀现状调查与评估，加固效果评估等工作；应用红外光谱摄影技术进行石质文物病害调查、雕刻工艺调查、加固效果评估等工作；建立无线实时环境监测系统，对区域环境进行监测；采用岩石表面凝结水量测量装置，对不同季节石质文物表面凝结水量进行监测。

图22 微生物引起的石质文物表面风化

图23 表面风化与剥离脱落

通过对柏威夏寺石质文物岩石的化学成分、矿物结构以及物理、水理性质分析，研究文物制作材料与工艺，针对严重危害石质文物保存的微生物（地衣、苔藓）、机械损伤、表层风化、断裂等病害，以病害机理研究成果和保存环境监测数据为基础，通过实验室测试、人工加速老化实验、户外暴露实验等手段，筛选适合柏威夏寺区域环境不同类型病害的石质文物保护修复材料和工艺。针对柏威夏寺石质文物空鼓与大面积剥离脱落病害，以目前国内外石质文物保护修复效果较好的传统水硬石灰材料为基础，筛选、改进或研发与砂岩具有兼容性的空鼓灌浆加固材料。针对柏威夏寺石质文物断裂等病害，采用以传统水硬石灰材料为基础改性研发的修补材料进行粘接。

通过对柏威夏寺石质文物保存现状与原真信息提取、病害机理研究、保护修复技术研究、预防性保护与展示技术研究，综合所有调查、监测、检测、实验研究成果，开展柏威夏寺石质文物保护专项工程，形成系统综合的柏威夏寺石质文物保护修复技术，达到有效保护与可持续利用。

（三）考古调查与研究

柏威夏寺的既往考古工作较为缺乏，因而目前对寺庙排水、散水结构和埋藏状况的认识不足。前述围绕1、2、3号塔门和中心建筑的寺庙地质基础勘探结果表明，遗迹普遍埋深约1～1.7米，也存在待勘探解剖的排水设施基础迹象，结合此前2015年柏威夏寺管理局对5号塔门和神道的解剖等考古工作，开展柏威夏寺考古工作是必要且可行的，将为实施柏威夏寺遗址的保护规划和维修、展示方案提供科学的依据，解决工程修缮和复原保护设计方案亟需的相关考古遗迹实证数据。

对柏威夏寺的考古工作，应坚持对寺庙遗址进行全面的考古调查、勘探与测绘，厘清平面布局，了解宫殿、道路、水系水池、采石场等遗存的分布和埋藏情况，为对寺庙遗址的整体认知提供基础资料。在前期调查研究的基础上，根据文物保护工程需要，重点围绕1、2、3号塔门及中央圣殿和东西配殿、水池等核心建筑及其周边开展必要的考古发掘。同时，建议开展建筑、水池水系、雕刻、古道等专题研究，开展柏威夏寺周边遗迹及吴哥时期多处山顶类型的庙宇建筑遗址考古调查，开展吴哥保护中心、金边国家博物馆等机构收藏遗物和法国及日本考古队发掘出土品整理研究，力求实现对柏威夏寺遗址的清晰认识。