营口西炮台遗址现状病害及加固保护措施探析

李玉颖 于侠

【摘 要】由于风化、雨水冲刷及其他自然因素的侵蚀破坏，西炮台遗址文物本体受到了不同程度的损坏。本文以营口市西炮台遗址修缮保护为例，分析病害种类及特点并通过试验结果判定夯土土料的成分、物理性质与化学性质，采用传统夯土工艺进行修缮保护。以期为土遗址的保护研究提供有益借鉴。

【关键词】西炮台遗址；病害；灰土；加固修缮

【中图分类号】K878 【文献标识码】A 【文章编号】1007—4198（2023）03

营口西炮台是晚清在东北修筑的一座近代海防军事工程。始建于清光绪八年，建成于清光绪十四年，占地面积8万平方米。西炮台遗址建筑风格独特，全台呈“凸”字形，由围墙、三座炮台、护台河、角楼、军械库、弹药库等建筑组成。四面围墙850延长米，墙下有暗炮洞八处，东面有门三处，建有兵营二百余间，内置大小炮共五十二尊。历经中日甲午战争、日俄战争、抗日战争和解放战争，成为中国人民反抗侵略的历史见证。2006年5月被国务院公布为第六批全国重点文物保护单位。上百年风雨侵蚀，无数次战火的摧残，遭受了不同程度的破坏，病害发展趋势也更加严重。

一、西炮台遗址具有很高的历史文物价值，在我国近代史中占有重要地位

19世纪末20世纪初，营口已成为中国东北经济、金融、航运的中心，营口的战略防御被纳入清朝统治者的统一战略部署。为加强海防，清朝统治者在沿海修筑炮台128座，营口西炮台是奉天各海口15座炮台之一。西炮台遗址最显著的特点是850延长米围墙、三座炮台、炮台台基、挡墙和马道均没有采用砖石结构，而是全部采用夯土建筑形制。夯土建筑是中国最传统的建筑形制，夯土有一个明显的特点是夯面上可以看出夯窝。西炮台的夯土围墙层次均匀，整个围墙和炮台的夯土，层与层之间厚度均为20厘米，是我国东北地区规模最大的、保存完好的生土材料建筑遗存，也是中国人独立设计施工并督修的大型炮台，具有一定的历史价值、科学价值及社会价值。同时对研究中国近代史和营口地方史有着重要意义。

（一）历史价值

西炮台遗址是中日甲午海战的实物见证，遗址中出土的铁炮、炮弹等武器装备是研究海防史的重要物证。出土的石夯、铁夯、碗、砚台等文物对研究清末兵营生活提供了重要物证。现存的铁碉堡是解放战争时期的重要物证。

（二）科学价值

西炮台遗址的选址、布局、炮位配置、建筑技术是北方沿海炮台建造史上的重要案例。西炮台遗址使用三合土代替了磚石作为建造材料，且其建造方法受到西式炮台影响，是我国炮台建造史上的一大进步，对研究近代军事防御工程和建筑技术史具有重要而独特的科学价值。[1]

（三）社会价值

营口西炮台遗址现已成为营口市的重要标志，是重要的历史文化资源与旅游资源，对于爱国主义教育具有重要意义。它所体现的不屈不挠的爱国精神对精神文明建设、提升中华民族的凝聚力具有重要价值。作为营口百年沧桑历史的见证和中国近代历史的缩影，西炮台是中华民族不屈精神的象征，爱国主义、国防教育题材广泛，意义深远。

二、环境对遗址本体的影响

土建筑遗址以生土为基本建筑材料，建筑工艺单一，建筑形态可塑性强，工程的可逆性很差；相对于木质和砖石质文物而言，土建筑遗址极为脆弱，易损，耐久性和抗风能力弱，自我保存能力很差；土建筑遗址体量较大，且多以露天保存为主，受环境的影响极大，不利于保护。[2]

（一）温差效应

温度变化是引起物理风化作用的最主要因素。营口市属于温带大陆性气候，四季分明，昼暖夜凉，昼夜温差较大。营口11月上旬开始结冻，12月中旬可冻结到10cm深，1月上旬冻土可达50厘米，最大冻土深度曾达1米多，3月上旬土壤开始解冻，4月上旬冻土完全化解。夏季又多雨，土体表层干湿变化频繁，增加了土体膨胀和收缩的频率，加快土体的开裂、剥落。温差可促使夯土材料膨胀和收缩交替地进行，久之则引起墙体破裂。

（二）可溶性盐的晶涨作用

西炮台遗址岩层主要为全新统海冲积层，岩性主要为灰绿、灰黄粉细砂、亚粘土等。由于毛细水的侵蚀作用，夯土文物近地面表层积聚大量的Na（K）NO3·H2O和Na（K）HSO4·H2O等可溶性盐，夯土墙和文物基础部位在可溶盐的作用下，慢慢酥碱粉化。

（三）季风作用

遗址区受季风影响较大，全年主导风向多为偏南风，除冬季盛行偏北风外，其余季节均盛行偏南风，风速较大，最大风速达20m/ s 以上，大于8级大风，日数20—35天，大于6级全年大风日数80—100天。海陆风四季存在，尤夏季明显。加之围墙夯土成分不同和夯土面水平层理，形成了大小不一、深浅不同、形状各异的风化凹槽、风化洞。

（四）地理位置

营口处在地震活动高发区。历史上发生过多次地震，夯土墙在地震及外力作用下也极易发生损坏。

（五）战争因素

西炮台遗址历史上经受多次战役，战争结束后没有及时管理及保护，在一定程度上加速了对遗址的破坏。

三、现状病害种类及特点

通过对西炮台遗址围墙及炮台本体的现状调查、周围环境调查与气候因素等分析，遗址病害主要原因是夯土自身因素、气候因素、植被因素及战争、人为破坏造成的。

（一）风化凹槽

遗址区域海风及风速较大，加之城墙夯土组成成分不同和夯土面水平层理，形成了风化凹槽、风化洞。炮台围墙四周外侧风化凹槽较多，南侧墙体较为突出。凹槽宽约10—50cm，深5—50cm，大小不等，宽度与夯层厚度自相匹配。风化深度与墙体夯土材料有关，随墙体夯土硬度增大而减小，围墙四面都有这种现象，特别是南面墙体（图1）。风化凹槽这种现象在黄土、石灰夯土墙上风化宽度及深度相对小一些，而在灰土、石灰夯土墙上风化宽度及深度相对大一些，局部形成类似西北地区的喀斯特地貌。

（二）层状剥落、空鼓、酥碱、裂隙的现象

遗址区一年四季温差变化较大，湿度变化也较明显，日照时间长，夏季雨量丰富，在上述因素等干湿交替作用下墙体夯土会产生层状剥落、空鼓、酥碱等病害现象（图2）。墙体的裂隙主要是平行裂隙和垂直裂隙，平行裂隙主要位于墙体的边缘，由于墙体下部风化残缺或坍塌造成的卸荷裂隙；垂直裂隙主要是原墙体和后补墙体收缩裂隙，并因降雨渗水导致裂隙越来越宽；且后补墙体因原墙体结合性差导致后补墙体大面积空鼓。

（三）墙顶防渗层的破坏

灰土、石灰夯土墙顶面无防渗层，加之围墙顶面生长围墙顶部、边坡、基部及两侧长有大量树木和杂草，以灌木、高大乔木植物为主。植被以西墙最多，北墙次之，东、南墙最少，灌木、乔木植物之间距离较小，部分灌木、乔木植物距外墙体较近；围墙两侧均茂密生长。树木根劈作用导致夯土的开裂坍塌，降雨顺开裂裂隙渗入，加重墙体的破坏；顶部树木破坏墙体顶部防渗层，导致墙体渗水严重，墙体内部夯土含水率较大，抗剪强度降低，加重墙体坍塌的危险性。

（四）崩塌倾覆

由于夯土的抗剪切强度低、夯土密实度不均匀、抗风化能力差，加之墙体上部陡倾等因素，墙体上部1—2.0m范围均产生了不同程度的坍塌现象。随外层墙夯土坍塌的蔓延，夹芯土墙也逐渐坍塌下来，局部由于下部风化凹槽的加深，使得凹槽以上墙体呈大块倾倒。

四、现场夯土试验

（一）试验地点及夯土墙规格

（1）鉴于北方冬季寒冷结冰，试验位置选在西炮台办公室内，采用暖气加空调保持室内温度。

（2）试验夯土墙规格确定为长1.0m 、宽0.8m、高0.6m，每夯层厚度为150mm。同时夯筑五块墙体进行比较试验。

（二）试验材料

（1）主要材料：粘土。根据原夯土墙土体类型，在当地和附近选择与其环境相似的土质。粘土为粉红色（塑性指数10—17）。对选定土料的含水量、颗分、液限、塑限进行了分析。

（2）辅助材料：石灰、水硬石灰、糯米汁等。

（三）材料加工

（1）粘土的处理。将粘土敲打碾细过筛，土颗粒小于不大于2mm，铺150—200mm厚，喷水湿润，放置2—4天。湿度以手握成团，摔地就散为宜。如果过湿则需烘干。

（2）糯米。先将糯米磨成粉，冷水和匀，加入大量热水，使糯米汤变得很稀。

（3）土加入石灰、水硬石灰、糯米汁，少量水，搅拌均勻。

（4）灰土配比。本次夯筑试验采用三种配比，每种配比夯筑一块墙体。

样品1配比为粘土：石灰=8∶2。

样品2配比为粘土：石灰：=7∶3，加糯米汁。

样品3配比为粘土：水硬石灰：=7∶3。

（5）水灰比。用击实试验确定各配方的最优加水量与最大干密度。检测方法：能搓成约30mm的细带，则水分适中。碾成宽20mm、厚6mm的长条，沿光滑桌边慢慢滑下，若仅伸出几厘米，则砂含量太多，粘性不够；若伸出200mm不断，则砂含量太少，影响强度。若水分多，则夯不实，易渗水、会收缩裂纹。以夯实后干密度达到1.7—2.0g/cm3为宜（表1）。

五、遗址文物本体修缮保护措施

试验结果为文物本体修缮提供了有力的证据，为保护工程的设计提供了科学依据。根据颗粒分析试验和击实试验确认，土料采用当地的黄土和黑土。压实效果和压实系数根据现场试验确定，压实系数应不低于0.90。补夯完成后，整理围墙顶部呈轻微弧形，把雨水分散成无数细流，不使其汇集，避免出现大的冲沟。防渗层采用3：7灰土（体积比）夯筑，夯实厚度30cm。

（一）夯筑施工工艺

3：7夯土配制加工后进行所修缮墙体清理工作，采用传统木桩设标识以此“分活”后进行每步夯筑前铺料、打夯，最后进行掖边找平。

（二）墙体顶步防渗层保护工艺

（1）城墙顶部处理。将城墙顶部杂物与松散土料清除、多余夯土修整，保证其平整度。

（2）设标识。在城墙顶部设立若干标识，以此来保证防渗土料铺设厚度，以免防渗层夯筑后高低不平。

（3）土料加工。灰土采用泼灰与墙体成分相近粘性土加水搅拌而成，其配合比为3∶7（体积比），灰土拌合时应严格按照标准操作，采用人工充分拌和，保证其颜色、土料含水量均匀一致，防止土料过涝或过干对夯筑后的质量造成影响。

（三）铺料及保护性夯筑

（1）夯筑为分步夯筑。每步夯筑后需进行掖边找平处理，以免影响下一步夯筑效果。

（2）夯筑土料铺设厚度不大于200mm厚，夯实后约110mm厚，由人工使用传统夯具按要求分步进行“冲海窝，铸银锭”等工艺夯筑，打夯时要求夯具高度以及打夯力度保持一致，以保证夯窝均匀。城墙夯筑后，检测标准可按最大干密度与压实系数进行控制，压实系数通常为0.93—0.95（以原城墙检测数据而定）。

六、结语

经过对夯土土料的配比研究以及探索古代夯土工艺与工法，采用传统工艺调配，从而达到了完全采用传统夯土工艺来加固保护文物的目的。通过西炮台抢险加固保护工程前期的试验与后期工程的顺利实施，有效改善了围墙夯土的密实度、城墙顶部（马道）灰土防渗层、风化影响、植物根系对围墙的破坏等多个病害问题，使修缮保护后的围墙在外观、夯土强度、以及对抗各种病害的能力有着明显的提高，不但增强了围墙本体的强度与保存年限，同时保留了围墙的原始风貌。

参考文献：

[1]于珍.辽口要塞—西炮台[M].长春：吉林文史出版社，2013.

[2]吕渊，田林.土遗址本体保护工程后评估方法的实践——以交河故城保护加固工程为例[J].中国文物科学研究，2018（4）.

作者简介：李玉颖（1973—），女，汉族，河北大城人，副研究馆员，研究方向为博物馆学、营口地方史、古遗址保护；于侠（1984—），男，汉族，黑龙江安达人，工程师，研究方向为古遗址保护。