考古发掘现场遗址临时性回填保护问题初探
2024-10-26郭菲吴晨赵凤燕张全民张群喜
摘 要:随着城市发展进程的加快,越来越多的遗址显露出来。2018年2月,西安市文物保护保护院配合城市建设对隋唐长安城遗址局部进行了发掘,发现了一些重要遗迹,以保护遗址安全为出发点,选择对遗址进行临时性回填保护。文章以隋唐长安城部分遗址为例,对临时性回填保护中值得注意的问题进行了探讨。
关键词:土遗址;隋唐长安城;临时性回填保护
DOI:10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2024.17.008
西安大遗址数量多、面积大、等级高,其中以周、秦、汉、唐时期的都城、宫殿和帝王陵寝等大遗址最具有代表性。西安大遗址区域与城市建成区严重叠压,主城区480多平方千米中,大遗址区域就占到200多平方千米,西安大遗址保护与城市发展息息相关。随着城市建设的发展,越来越多的遗址遗迹展现在我们面前,如何实现大遗址保护与城市现代化建设的和谐共生,是一个难以回避、必须解决的问题。
目前,对于遗址的保护主要包括搬迁保护①、原址搭设防护大厅或建设遗址博物馆保护②以及回填保护③三种方式。其中回填保护是在现有保护措施可能无法满足有效保护出土遗迹遗物的情况下,通过回填方式使遗址重新回到出土前的埋藏环境中。此方法保护效果较好,在土遗址保护中应用广泛。而临时性回填保护是在保护展示大厅或博物馆建设前或建设过程中,考虑到遗址的安全,对遗址进行临时性回填保护,等到博物馆或保护大厅建成后,再次发掘展露出遗址全貌。这样做既还原了历史保存环境,又使回填部分与原始发掘部分有所区别,有利于二次发掘。
隋唐长安城是我国古代规模最大的都城,也是丝绸之路的起点。隋唐长安城遗址是1996年国务院公布的第四批全国重点文物保护单位。近年来,随着旧城改造和拆迁建设的不断进行,部分叠压于城市之下的城墙、城门、道路、坊墙等遗迹时有发现。西安市文物保护考古研究院于2018年2月2日至12月31日在西安市新城区杨家村综合改造项目北部地区开展了隋唐长安城遗址考古发掘工作,发现唐代里坊、街道、水沟、建筑、水井等重要遗迹。考虑到该遗址未来将建立保护性建筑进行展示,所以选择临时性回填保护的方式,以利于遗址的安全及再次发掘。本文将以隋唐长安城部分遗址为例,初步探讨临时性回填保护工作的相关问题。
1 考古发掘背景
该项目位于西安市新城区长乐西路以北的搪瓷北巷。比照《西安历史地图集》等相关文献,并结合西安文物考古地理信息系统的测量,该项目大致位于隋唐长安城长乐坊南部和大宁坊北部以及两坊之间的外郭城第二横街一带。回填区域东西宽约30米,南北长约65米,面积1950平方米,遗迹现象明显,有长乐坊南坊墙、大宁坊北坊墙、坊门、外郭城第二横街、水沟、石桥等(图1、图2)。
2 遗址保存现状
2.1 气候环境
西安属于暖温带半湿润的季风气候区,雨量适中,四季分明。无霜期平均为219~233天。1月份最冷,平均气温零下0.5摄氏度至1.3摄氏度;7月份最热,平均气温26.4摄氏度至26.9摄氏度;年平均气温13.3摄氏度。年降水量平均为507.7~719.8毫米。年平均湿度为69.6%。年平均降雪日为13.8天。
2.2 遗址周边环境
该项目西临西安市供电局住宅小区,北临五三二处家属院。回填区域位于项目西北角,北边、西边与家属院区域相隔较近。目前遗址回填范围周边杂草丛生,局部还散落一些建筑垃圾,保存条件不容乐观。
2.3 病害情况
该遗址在发掘工作结束后露天保存,使用PE彩条布对表面进行临时性遮盖,方法较为简陋,遗址的保存环境难以控制,易受到雨水冲淋、冬季融冻等自然因素的影响,遗址保存状况并不理想,出现了多种病害,主要包括以下几种类型:
一是风化、起甲、泛碱。土壤中的水分因受热或空气流动逐渐向上运动,水分溶解土体中的盐分及自身带有的盐分,随着空气的干燥向土壤表面迁移。当含盐水分迁移到土壤表面后,水分挥发,盐分留在遗址表面形成白色结晶,不但影响外观,且易导致表面粉化。该遗址黄土中的可溶盐,就是这样受湿度变化和地下水影响,反复溶解收缩—结晶膨胀,大量富集于地表,使遗址表面风化严重,出现表面粉化、片状起甲及泛碱病害。
二是霉菌、植物损害。遗址区排水不畅,造成遗址表面多处霉菌、青苔;遗址范围局部区域有杂草生长影响遗址原貌的同时,植物根系生长和膨大产生的机械外力也会破坏遗址结构的稳定性。另外,根系生长释放的酸性代谢产物对土遗址有一定的腐蚀作用,造成遗址表面风化。
三是裂隙、裂缝。由于遗址长时间暴露在空气及阳光之中,在以上所说的干燥收缩和卸荷力作用的影响下,遗址已出现多处纵横交错、深浅不一的裂隙并逐渐发育延伸,虽宽度不大,但对遗址结构的稳定性构成了隐患。
四是坍塌。在淘蚀、酥碱、自身结构、震动等因素的影响下,遗址被破坏失去稳定性,最终坍塌。各种病害最后的发展趋势往往都是坍塌,因此坍塌病害对于土遗址来说也最为危险。该遗址回填区域西南角水井内底部存在一处横向坍塌区域,是因西安夏季多高温暴雨,可溶盐反复溶解析出,导致井内壁酥碱,再加上井内容易积聚雨水,最终会导致根部坍塌。
3 回填保护中的问题
前期保护和整个回填过程中都应遵循全面保护、可逆性、最小干预以及可操作性原则。其中可逆性主要体现在该遗址要在原址建设保护性建筑,回填工作材料和方法要便于清理,且回填后的遗址需标明回填区域,便于在保护大厅建设中充分考虑遗址位置及其安全因素(图3)。
一是西安地区气候环境特点。西安属于半湿润地区,其土遗址的病害特点不同于西北其他干旱、半干旱地区,更不同于南方湿润地区。半湿润地区(西安)主要是温带大陆性气候,冬季寒冷,夏季温热,气温年较差较大,降雨多集中在夏季。夏季因局部地区气流的对流和动力抬升,易出现暴雨④。干旱地区(新疆)太阳辐射较大,气温低,日较差大,降水较少,风力大。湿润地区(南方)以亚热带热带季风气候为主,夏季高温多雨,冬季温和少雨,无结冰期⑤。由此可见,北方土遗址主要面临风沙的侵蚀、冻融循环等问题。孙满利等⑥指出干旱地区土遗址病害主要有剥离病害、淘蚀、裂隙(缝)、冲沟等,干旱及半干旱地区风沙较大,因此大多数病害都是风蚀引起的。南方土遗址主要面临洪水冲击、地下水侵蚀、酸雨、泥石流等问题。张虎元等⑦指出潮湿土遗址主要受到收缩开裂、膨胀崩解、霉菌和雨蚀等病害影响。王旭东⑧提出潮湿土遗址的主要病害有水的侵袭、根部淘蚀等,可见水是湿润地区土遗址病害的重要影响因素。半湿润地区不像南方湿润地区长时间受降水及地下水的影响,半湿润地区主要是夏季容易出现暴雨,受雨水破坏较为严重,雨水的侵蚀作用不容小觑。
二是回填前对遗址的保护处理。在回填前,把遗址周边清理干净,有助于更加清晰地了解遗址地势高低,充分考虑回填后的排水路线,保证回填保护后遗址的稳定和安全。包括清理遗址表面霉菌、植物及杂物,清理遗址表面妨碍回填施工的虚土,平整地表,保持排水通畅,避免施工过程中在遗址内产生积水。
泛碱、起甲的处理。用干燥的软毛刷清除遗址表面泛盐碱部位的盐渍,然后对较为脆弱的部分进行加固处理。
裂隙处加固。针对不同的裂隙采用不同的处理方法。对于可能影响土体结构稳定性的卸荷裂隙,以细土或普通泥浆填塞封闭裂隙,必要时还需采用锚杆支护⑨。对于遗址表面的微小型裂隙,其对遗址表面释放温度应力有益,可以不施加干预。
遗址脆弱部分加固。对遗址表面存在松散土、可能产生坍塌的部位进行加固处理,增加遗址强度,防止其在回填过程中遭受破坏。病害程度较轻的区域可使用化学加固剂渗透加固,病害程度较重的区域除了使用化学加固剂之外,还应辅助以沙袋支护、锚杆支护等物理加固。
坍塌处填实。该遗址回填区域西南角水井内存在一处横向坍塌区域,为不影响整个遗址的结构及稳定性,回填工作一开始就应先对坍塌区域进行填充处理,选用原始埋藏土或与埋藏土类似的土质填充。
柱洞填实。对于石桥附近柱洞,直径约0.2米,进深约0.2米,体积较小,使用细砂填实至洞口。
立面支护。对于遗址内壁、水井等存在立面的遗址区域,采用一层或两层沙袋堆护的方式进行加固处理。需要注意的是紧贴遗址表面的沙袋装沙时不能太满,以便沙袋能更好地贴合地面,形成较好的缓冲。
三是考古发掘遗址临时性回填的特点。配合基本建设的临时性回填保护,不同于考古遗址的永久性保护,它的最大特点就是快,所以整个回填工程的施工工艺不能太复杂,应便于操作,要在有限的时间内防止周边施工对遗址造成不必要的破坏;第二大特点是满足再次发掘的要求,不管之后建立博物馆还是保护大厅,为确保遗址安全,先暂时将遗址回填保护起来,待保护性建筑建成之后再次发掘,就要求回填材料与遗址之间设置隔离层,而隔离层的选择应充分考虑其老化时间与二次发掘时间的关系。目前常见的隔离层材料包括土工布⑩、无纺布k。
四是回填后的维护及保养。回填保护可能是保护考古学资料最理想的方法,但是由于回填技术不熟练或者不合适以及缺乏日常的监测和维护,这种保护方法也可能造成破坏。特别是维护的缺乏,是回填保护实施过程中存在的主要问题。植物的肆意生长、雨水的积聚、人为因素的干扰、城市建设的矛盾都是导致回填后遗址损坏和破坏的主要原因。
针对雨水积聚问题,在回填完成后应对整个区域进行防水处理。防水层表面应略高于地表,四周形成一定的坡度,中间高四周低,预留合理的排水路线,及时将雨水等排走,避免遗址上部及周围地区存在积水现象。
考虑到人为因素的干扰,可在遗址原址回填后进行标示展示,包括在回填表面设立遗址模型、植物标识、砾石标识遗址位置和范围等。若该遗址未来将建设博物馆或保护大厅进行展示,可选择砾石等对所回填遗址表面做标识处理,明确已回填保护遗址的具体位置,便于二次发掘。
在城市进程高速发展的阶段,遗址的周边往往高楼耸立,“楼间考古”也成了考古工作的常态,这就使得遗址发掘后的维护和监管显得尤为重要。对于考古发掘的遗址,在没有确定等级之前,对其管理没有明确的划分,发掘过程中暂时由发掘单位管理和维护,但是遗址回填后的管理和维护并没有专业机构或者组织来进行,因此对于考古发掘后临时回填的遗址暂时性维护管理是一个值得关注的问题。
4 结语
随着考古遗址越来越多地被发现,原址保护性回填保护可以保证遗址尽量处于原生环境中,减少环境的影响,在遗址保护中已较为常见。但在具体的操作中,每个遗址在性质、结构布局、保存现状都具有其特殊性,保护展示方式的选择也会因地制宜。因此,在古遗址保护方案的设计中,认真调查遗址的保存状况和破坏原因显得尤为重要,这是保护方案设计中的基础,根据实际情况采取适当的保护措施。
考古发掘现场的临时性回填保护不同于永久性的回填保护,遵循的主要原则是要便于今后保护性建筑建成后的二次发掘。遗址病害的保护处理、回填前隔离层的选择、立面的支护以及回填后的标识都是为二次发掘创造可能。另外,在隔离层的选择上应考虑其老化时间与临时性回填的时间,避免隔离层老化失效。此次回填保护工程希望能为同类型遗址的临时性回填保护提供经验和借鉴,在充分实践的基础上,可进一步形成考古发掘现场临时性回填保护的规范,更加科学有效地对遗址实施保护。
注释
①李刚,王波.成都市新都区新石器时代晚期土坑墓提取与保护[J].文物保护与考古科学,2010,22(1):65-68;韩炳华,张喜斌,郭银堂.河曲坪头遗址新石器时代房址的现场保护与提取[J].文物保护与考古科学,2012,24(3):7-13;李在青,郝月仙.太原刚玉元代壁画墓搬迁保护[J].文物世界,2016(5):64-70;梁宏刚.宁家坡新石器遗址出土陶窑的加固保护性搬迁与修复[J].江汉考古,2018(6):105-109;严静,王啸啸,赵西晨,等.甘泉金代画像砖墓现场保护与整体搬迁[J].文物保护与考古科学,2019,31(3):36-43.
②石晓.半坡遗址新保护大厅正式开放[J].收藏界,2006(8):103;陈奋励.秦始皇兵马俑博物馆建筑设计[J].建筑学报,1982(10):69-70;吴晓丛,王保平,李库.全新的地下遗址博物馆:西汉阳陵帝陵外藏坑保护展示厅[J].中华文化遗产,2006(2):80-83.
③白崇斌.半坡土遗址临时性保护工程[J].文博,2005(4):10-11;周伟强.汉长乐宫4号5号土遗址及汉杨陵罗经石遗址回填保护工程简介[J].文博,2005(4):40-41;王伟峰,邵文斌,严苏梅,等.遗址博物馆建设过程中的遗址回填保护问题初探:以秦始皇陵K0006陪葬坑为例[J].文博,2011(4):73-77.
④武晟.西安市降雨特性分析和城市下垫面产汇流特性实验研究[D].西安:西安理工大学,2004:11-12.
⑤周念念.南方史前土遗址保护与开发:以城头山遗址为例[D].长沙:湖南师范大学,2014:34-35.
⑥孙满利,李最雄,王旭东,等.干旱区土遗址病害的分类研究[J].工程地质学报,2007(6):772-778.
⑦张虎元,李敏,王旭东,等.潮湿土遗址界定及病害分类研究[J].敦煌研究,2011(6):70-75.
⑧王旭东.潮湿环境土遗址保护理念探索与保护技术展望[J].敦煌研究,2013(1):1-6.
⑨李最雄,王旭东.古代土建筑遗址保护加固研究的新进展[J].敦煌研究,1997(4):167-172.
⑩段晓彤,程蓓,李库.汉阳陵东阙门考古遗址保护性回填工程概略[J].陕西历史博物馆馆刊,2015(00):358-363;白崇斌.半坡土遗址临时性保护工程[J].文博,2005(4):10-11;
k王伟峰,邵文斌,严苏梅,等.遗址博物馆建设过程中的遗址回填保护问题初探:以秦始皇陵K0006陪葬坑为例[J].文博,2011(4):73-77.