莫尔寺遗址病害研究及加固保护

郑建忠，叶宝平，何 杰

(1.甘肃中铁建设工程有限公司,甘肃 兰州 730000;2.喀什地区博物馆,新疆 喀什 844000)

0 引言

莫尔寺遗址对研究丝绸之路佛教文化有很高文化价值,至今已有1500年—1800年历史,它完美的继承并保存了佛教文化在喀什地区璀璨盛行时期的精髓。依据相关史料记录,天授元年,即公元前690年,武则天向全国各州颁布《大云经入并令诸州兴建大云寺》,名扬西域的疏勒大云佛寺应该是在此时开始建造,并历时十几年,而莫尔佛塔遗址很可能就是大云寺。据史料记载寺院一直存在到十世纪初叶,由于伊斯兰教正式进入喀什噶尔,莫尔佛塔寺院才在战火中衰落。

“莫尔”,用维吾尔语解释意为“烟囱”,这是因为遗址中有的佛塔形似“烟囱”。东汉代,疏勒国强盛,莫尔寺成为佛教东传的中转站,佛教大、小乘经典及印度哲学著作广集于寺中,并很大程度的影响了龟兹佛教的发展。佛教龟兹高僧鸠摩罗什于355年随母在此停留,“顶礼佛钵”,初开法门,广泛阅读各种论著,从此奠定了他在“佛学思想”的基础。唐高僧玄奘在他的《大唐西域记》里记载了沙国(今喀什一带)“伽蓝数百所,僧徒万余人”的盛况。

目前,国内外学者对土遗址的研究工作有了一定程度的研究,邓洪亮等[1]通过对祁家堡红一军团指挥部遗址现场勘察,室内试验和计算分析,研究了土遗址文物的建筑形制,病害类型与成因,评价了结构稳定性,提出了文物预防性保护措施,为土遗址保护提供科学的理论依据。吴景洪等[2]以良渚老虎岭水坝遗址为例,依托其遗址公园的实际建设项目,从真实性原则出发,重点围绕最小干预性和完整性原则,详细阐述了其具体保护修缮策略和技术措施。陈光利等[3]介绍了在熊家冢墓地土遗址保护工作中亟需解决的问题和采取的主要防治技术措施。黄四平等[4]通过对唐皇城含光门土遗址的生物病害产生原因及腐蚀土机理的研究,并采取了相应的防治措施。陈雳等[5]阐释了全国重点文物保护单位麟州故城的价值内涵,研究文物保护单位残损破坏的人为原因和自然原因,从工程实施和保护管理两个方面提出了针对性的保护措施,为中国土遗址文化遗产保护加固及利用提供具有建设性的思路。樊东等[6]介绍了统万城遗址的系统监测和日常维护,预判遗址面临的风险,采取针对性的保护措施,在以“不改变文物原状”的原则下进行现状加固维修。刘腾飞[7]分析讨论了禹会村遗址龙山文化遗存保护修缮工程的几种常见的土遗址病害成因和表现,针对性的制定保护治理方案,为同类文化遗址的保护治理提供有益借鉴。王常亚等[8]通过对裂缝、冲沟、掏蚀、倒塌等四种病害数据的线性拟合,得出对土遗址加固保护时需要考虑多种病害,进行多病害综合治理的方法,控制裂缝向冲沟、掏蚀病害发育的速度,从而达到最大程度地延缓土遗址破坏的效果。

1 工程概况

本次项目对新疆喀什市莫尔寺遗址核心区进行维修保护,主要包括佛塔、寺院遗址和梯形塔。该项目归属新疆维吾尔自治区喀什市文物保护管理所。2001年6月25日,国务院公布莫尔寺遗址为第五批全国重点文物保护单位。2017年5月,《新疆喀什市莫尔寺遗址核心区保护项目计划书》报送国家文物局。在《新疆维吾尔自治区2018年度全国重点文物保护单位保护项目(不含安防消防防雷)计划同意实施项目名单》中,《莫尔寺遗址核心区保护项目》位于“序号1”。

莫尔寺遗址为汉至唐时期的古遗址,位于喀什市的伯什克然木乡莫尔自然村,距离喀什约30 km,长100 m左右,宽50 m左右(见图1)。从南向北依次为佛塔、寺院遗址、梯形塔,其中佛塔包括三层方座,一层圆台,圆形塔顶,高约12 m,平均底边长约13 m,塔顶直径约5.3 m;寺院遗址呈长方形,位于佛塔北侧,长13 m,宽9.3 m,佛塔最低处与地面平齐,最高处距地面约1.5 m;寺院遗址以北是梯形塔,呈梯形,高约12 m,顶部边长13.3 m～15 m,底部边长24.3 m～25.1 m(见图2)。

2 遗址价值阐释

2.1 历史价值

新疆早期佛教建筑的四种形式为:塔院形式、中心塔柱形式、前塔后寺形式、院落式形式。莫尔寺遗址是典型的前塔后寺形式,是保存至今的新疆早期佛教建筑非常珍贵的建筑示例。莫尔寺遗址作为喀什地区唯一的佛塔建筑遗址,距今已有1500年—1800年的历史,对于我们研究古代喀什地区佛教的传入、盛行、衰败都有重要意义。

2.2 艺术价值

莫尔寺遗址的建筑,尤其是佛塔的建筑轮廓形式,更多地保留了起源于古代印度的覆钵式塔的痕迹,原始而古朴,非常有特色。随后,传入中原地区的塔均朝楼阁式形式演化。也可以说,莫尔寺佛塔是古代印度覆钵式塔向中原楼阁式佛塔形式过渡的建筑标本。因此,这种建筑形式,对于研究中国佛塔的形式演变具有很高的参考价值。

2.3 科学价值

莫尔寺遗址中的佛塔,距今已有1500年—1800年,经过了如此漫长的时间,用泥土建筑成的塔在风吹、雨淋、日晒、加上人为破坏等因素的影响下,至今屹立不倒,而且,塔的西面从上而下曾被挖出过一个大洞,也没有影响塔的稳定性,因此,塔的建筑材料、建筑基础等具有很高的科学研究价值。

2.4 社会价值

莫尔寺遗址规模大,保存较为完整,是新疆南疆地区具有代表性的佛教建筑。对于今天的建筑师创造具有地域特色的,并且创造具有象征意义的现代化建筑无不启发。

2.5 文化价值

莫尔寺遗址是喀什地区唯一的佛塔,具有较高的艺术和科学价值,它是古代疏勒文化的重要组成部分,是研究古代喀什地区宗教演变、历史文化、社会发展等的重要实物资料。

3 病害原因分析

3.1 本体开裂坍塌

在莫尔寺土遗址中存在不同形式和不同破坏程度的裂缝。原因可以归结如下:墙体在夯筑时会留下缝隙,留下的缝隙会在反复涨缩、地震、冻融等因素的影响下出现纵横交错的裂缝,随着常年累月雨水的不断冲刷和风蚀,土遗址间隙会不断发展成为裂缝,甚至最终导致土遗址部分破坏及坍塌。土遗址中的盐分会在土遗址表面及间隙中结晶,裂缝及间隙中的结晶体可以随着时间逐渐变大,间隙会被结晶体撑大逐渐变为裂缝,裂缝长度会不断增大,裂缝深度也会不断发展而贯穿整个墙体,从而导致土遗址墙体坍塌或其他建(构)筑物残损破坏。本体开裂坍塌图见图3,图4。

3.2 表面雨蚀及底部掏蚀坍塌

莫尔寺遗址多为黄土夯筑而成,由于遗址经过年代久远的雨淋,雨水通过墙体向下渗流,渗流过程中带动大量可溶盐渗流进入墙体基础,所以呈现出可溶盐含量上小下大的情况,可溶盐循环往复的结晶和溶解,使墙体底部土体结构松散,黏聚力也随着时间下降。由于西北地区多大风和沙尘暴,并且大风和沙尘暴中携带大量砂砾和钙结核,这样随时间的推移会导致墙体底部出现掏蚀,进而导致部分墙体坍塌。表面雨蚀及底部掏蚀见图5—图8。

3.3 人为破坏

在遗址周边仍有居民生活,这里农民为了生产和生活,不断地将遗址中夯土挖除施入田中,且当地居民随意攀登、刻划、掏挖、抛撒垃圾等对遗址造成较大的损害。还有一些不法分子,为了寻求所谓的“宝藏”,在佛塔上开挖盗洞,严重破坏了文物。

4 稳定性评估

通过对莫尔寺遗址病害情况进行统计分析,现存莫尔寺遗址按照三类标准进行安全评估(见表1):

表1 莫尔寺遗址稳定性评估表

A类:保存较好,结构稳定,即文物未出现残损,或有个别残损点需要维护但不影响价值的表现。

B类:保存一般,遗址已坍塌成稳定状态。

C类:保存较差,结构不稳定即文物处于危险状态,随时可能发生局部坍塌事故或者遗迹消失,需要采取抢修措施,或严重影响文物价值的表现。

由此可见,佛塔、梯形塔,结构不稳定,需要维修加固;寺院遗址虽然结构稳定,但流水畅通,冲沟多且大,需要整治。

5 工程措施

5.1 现场试验

因本次保护修缮工程为喀什地区实施的重要土遗址保护工程,结合遗址区的自然环境和遗址土体具有区域性的特点,未确定加固措施是否适用本项目,是否合理,在采取施工措施前,进行加固工艺现场试验,现场试验内容主要包括原工艺加固试验、汇水区加固配比试验。

5.2 裂隙加固

杜绝水患是遗址保护加固的主要目的。发育主要裂隙为压裂与砌筑缝贯通形成的裂隙,主要分布于顶部和上部,形成汇水的有利通道。因此对其加固采取裂隙充填注浆用小锚杆连接稳定墙体的加固措施。进行充填和土坯性质相近的土块而后注浆达到裂隙密实的效果。

5.3 遗址发育冲沟加固

对遗址上发育的不同规模的冲沟,采用冲沟夯补进行加固:

1)先要将冲沟内浮土清理干净,并在清理后采用PS溶液对冲沟内壁进行加固;用小锚杆插入原墙体,与夯补土体有效衔接。2)对需要夯补区域进行支模。3)夯筑采用专用工具人工夯筑的方法进行,每一层厚度为8 cm～10 cm左右;按照间距20 cm加木质小锚钉紧密联结;密实度可按照干密度1.7 g/cm3进行夯筑。4)夯筑完成后对多余的部分进行处理,处理时刻根据周围的环境进行调整使其与原墙体协调一致。5)等完全干燥后对干缩裂缝采用三合土进行填补处理使其密实。

5.4 遗址悬空区和坍塌区的加固

1)对于已威胁到遗址整体稳定性的、严重的悬空区、坍塌区,需进行夯筑加固措施,若受条件限制无法采用夯筑技术时则采用砌补加固措施。2)对于轻微悬空区、坍塌区,在不影响遗址稳定性和有进一步演化的趋势时回填即可。

5.4.1 土坯砌补

对于体积较小,深度较浅,无夯筑施工条件的病害,宜使用土坯砌补加固。采用与遗址本体基本相近,且可溶盐质量分数低于0.5%的土制成人工土坯,其尺寸大小应与每个遗址体的形制类同。

1)先选取合适的粉土,然粉碎后经过0.6 mm的筛分,并要洗去中间盐分,使含盐量低于0.5%。2)把脱盐的粉土,按最优含水量配制,再压制成与该地建筑形制相符合的土坯(提前需对脱盐粉土进行最优含水量测试)。3)砌筑时,先要将遗址表面清理干净,并加固好砌筑面,然后采用压错搭接砌筑土坯,按照砌筑的实际情况将布设的小锚钉压至相对应的泥浆层中,形成小竹钉网状锚固连接。4)然后对表面进行作旧处理,使其与周围环境协调,不影响整体景观。

5.4.2 夯筑

对于体积较大,深度较深,具有夯筑施工条件的病害,宜使用夯筑支顶加固措施。具体施工工艺如下:

1)对夯筑区域支模时要大于夯筑区域20 cm,以便后期处理。2)夯筑采用专用工具人工夯筑的方法进行,每一层厚度为8 cm～10 cm左右;按照间距20 cm加木质小锚钉紧密联结。3)夯筑完成后对多余的部分进行处理,处理时刻根据周围的环境进行调整使其与原墙体协调一致。4)等完全干燥后对干缩裂缝采用三合土进行填补处理使其密实。5)待加固完成后,表面用土坯按原工艺砌补,以保持遗址建筑工艺的一致性。对于人工开挖形成的洞穴,需设置支顶结构。

5.5 顶面加固

5.5.1 顶部保护层

对于遗址顶面,由于受雨水侵蚀冲蚀破坏,水土流失严重,形成大规模冲沟和裂隙及陷穴。因此对冲沟和陷穴加固后,需在墙体顶部做一层墙顶保护层,保护层厚度约10 cm。采用去盐粉土加草或动物毛发制成草拌泥抹平加固。加固时按两层完成保护层,先对遗址表面渗水拉毛后钉入5 cm左右的木钉,木钉外露约2 cm(木钉单位面积个数由现场试验确定),在其上铺一层土工格栅;再在其上抹10 cm草拌泥土层。此方案为暂定方案,具体施工措施待现场实验后再定。

5.5.2 汇水陷穴加固

遗址顶面易形成汇水冲沟进而在顶面多处由于急流冲刷作用形成了陷穴,大多与墙体两侧的冲沟或张开度大的深大裂隙贯通,进而排水。对陷穴进行夯筑加固,具体工艺见夯筑支顶加固。

5.6 环境整治

由于载体坡度和遗址周边坡体的不平整,造成遗址内和周边形成汇水侵蚀破坏,尤其是冲沟的侵蚀破坏严重,部分冲沟溯源侵蚀已危及遗址安全。因此对遗址区域周围环境需进行整治,整治过程中保持现已形成的汇水、排水体系,仅对场地和冲沟进行加固,使不再进一步发生遗址核心区水土流失和冲沟溯源侵蚀、下蚀破坏。

5.6.1 汇水区加固

拟采用夯实加固措施:

1)采用经试验材料拌合的粉土、石灰和砂土的混合土待夯筑使用(灰土比现场试验确定)。2)试验前对遗址周围场地进行整平。3)对凹陷区域用混合土回填夯实,按最优含水量采用小电动夯实机械对地原地面进行夯实,使其达到最佳密实度。4)场地拉毛后,再在其上铺上一层厚20 cm的经试验材料拌合的粉土、石灰和砂土的混合土层并加以夯实,水灰质量比采用0.2～0.3;其次以含砾粉土夯筑,按最优含水量采用小电动夯实机械对地面进行夯实,使其达到最佳密实度。密实度可按照干密度1.7 g/cm3进行夯筑。回填夯筑时注意保持现有汇水、排水系统不变,注意坡度。5)处理时根据周围的环境进行调整,场地坡度与原排水趋势保持一致;遗址四周按5%的坡度散水夯实,注意与周围场地排水趋势保持一致。6)等完全干燥后对干缩裂缝采用三合土进行填补处理使其密实。

5.6.2 冲沟加固

保留现有冲沟走向,拟采用混合土(灰土比现场试验确定)对冲沟进行夯实的加固措施:

1)先对部分下蚀深度达到60 cm以上、侧蚀宽度达60 cm以下的冲沟回填夯实,使冲沟规模保持深度和宽度在60 cm以内;夯筑时注意与冲沟源头的汇水趋势保持一致。

2)对冲沟进行渗水拉毛,按最优含水量采用小电动夯实机械对原地面进行夯实,使其达到最佳密实度。

3)对夯实后的冲沟场地拉毛,再在其上铺上一层厚20 cm的经试验材料拌合的粉土、石灰和砂土的混合土层并加以夯实,水灰质量比采用0.2～0.3;其次再上覆以含砾粉土进行夯筑,按最优含水量采用小电动夯实机械对地面进行夯实,使其达到最佳密实度。密实度可按照干密度1.7 g/cm3进行夯筑。回填夯筑时注意与冲沟源头的现有汇水趋势保持一致,注意坡度。

4)等完全干燥后对干缩裂缝采用三合土进行填补处理使其密实。

5.6.3 台地加固

佛塔和梯形塔南立面台地由于汇水形成冲沟的下蚀和侧蚀作用,台地顶面宽度在逐年缩小,冲沟边缘紧邻遗址墙脚。同时台地南立面受坡面侵蚀作用坡度逐年变陡,坡顶面在退缩向遗址墙脚逼近。因此需对佛塔和梯形塔南立面台地顶面和坡面进行加固,拟采用夯实的加固措施。具体加固工艺参见2.6.1,对坡顶和坡面夯实加固。加固中注意遗址坡脚的散水坡度,保证散水坡度为5%,同时与周围场地汇水保持一致,不形成新的汇水区域。

6 结语

根据莫尔寺遗址的现状勘察,莫尔寺遗址最紧要的工作为现状保护和局部加固维修工程,工程范围包括佛塔、寺院遗址和梯形塔等遗址核心区。根据现状勘察确定的裂隙、冲沟、孔洞、坍塌等病害类型,主要采取灌浆进行小冲沟、裂隙填充和孔洞填充,在大冲沟、局部坍塌严重部位采取传统的夯筑工艺进行修补,以达到保护维修的工程效果、消除威胁喀什市莫尔寺遗址的安全隐患,改善保存条件、防范新的损毁,保障文物安全、延长文物寿命。

土遗址是中华文化发展的见证者和载体,有着非常重要的科学和文化研究价值,本文详细的介绍了莫尔寺遗址的病害现状,并制定针对性的保护加固方案,为最大限度的保证文物的原貌,在加固前进行了大量的试验,可以为同类型的土遗址保护加固提供借鉴经验。