摘要:2019年青銅峽市文物管理所對北岔口長城1705.05 m的墻體、烽火臺和敵臺進行了保護修繕。文章通過分析此段長城存在的主要病害現(xiàn)象和病害形成原因,闡述明長城北岔口段保護修繕工程采取的技術(shù)措施及長城修繕工作的意義,以擴大長城保護工作的影響力,進一步提升長城保護管理工作水平。
關(guān)鍵詞:寧夏;明長城;病害;修繕加固
明長城北岔口段是目前已知寧夏乃至河西走廊地區(qū)遺存黃土夯筑墻體最具代表性的地段,夯層清晰。從構(gòu)筑方式、筑造特點等方面來看,此段墻體在筑造時就地取材,使用夾雜小礫石的黃沙土分段版筑而成,在地勢相對較低、周圍黃沙土堆積較多的地方使用黃沙土夯筑。墻體總高9.7 m(南側(cè))、8 m(北側(cè)),頂寬3.2 m,夯層厚0.15 m。北岔口長城保護修繕工程根據(jù)《長城保護維修工作指導(dǎo)意見》,在維修加固過程中遵守不改變文物原狀和最小干預(yù)原則,保持長城的原型制、原結(jié)構(gòu)、優(yōu)先使用原材料、原工藝等要求。技術(shù)人員采用土釘錨固技術(shù)、夯筑技術(shù)、裂縫注漿技術(shù)以及黏結(jié)劑等科學(xué)方法,進行了長城頂面保護、防洪渠工程、排水涵洞毛石砌筑、防風(fēng)化固化處理、土坯襯砌加固、夯筑加固、清理喬灌木,裂縫、孔洞修補等工作,有效保護了長城這一歷史文化遺產(chǎn)。
青銅峽市的氣候?qū)儆跍貛Т箨懶詺夂?,這里地處中溫帶干旱氣候區(qū),具有春多風(fēng)沙、夏少酷暑、秋涼較早、冬寒較長、雪雨稀少、日照充足、蒸發(fā)強烈等特點,年平均降水量在260.7 mm左右。長城所在地區(qū)為黃土高原與沙漠過渡地帶,西接內(nèi)蒙。干旱少雨,風(fēng)大沙多,而且長城周邊有采沙場、采石場,經(jīng)常有大車經(jīng)過,周邊牧民放牧、生活都對長城產(chǎn)生了負(fù)面影響。
(一)主要病害現(xiàn)象
根據(jù)現(xiàn)場觀察,明長城寧夏青銅峽市北岔口段主要病害有下列幾種:
(1)墻體裂縫:墻體表面許多裂縫縱向貫通裂縫。
(2)墻體坍塌:墻體局部坍塌,以至現(xiàn)存部分穩(wěn)定性難以保證。
(3)墻基掏蝕:墻體根基酥脆剝落,根基上部墻體懸空。
(4)人為破壞:人為開挖道路、踩踏、對遺址造成破壞。
(5)雨水沖刷及洪水沖垮:一是長期受降雨及墻體頂面排水的沖刷,墻體表面形成沖溝破壞。二是周邊洪水沖垮墻體。
(二)主要病因
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查分析,主要病害有自然因素和人為因素兩種。
1.自然因素
自然因素主要包括風(fēng)蝕、雨蝕、凍融、水土流失(水融)、泥石流、生物病害等。
(1)風(fēng)蝕:風(fēng)蝕是造成土遺址毀壞的主要因素之一,它不斷剝蝕遺址的表面,最終造成遺址倒塌。由于墻體處在空曠的荒漠,風(fēng)力強勁,因此風(fēng)蝕在各種病害中占主導(dǎo)地位,除了形成典型風(fēng)蝕地貌外,也加劇了其他病害,而且與其他病害相復(fù)合,對墻體形成復(fù)合病害。
(2)雨蝕:沖溝主要發(fā)育在長城夯土版結(jié)的軟弱地帶以及頂部自然落差低部位置。寧夏地區(qū)雖然干旱少雨,但對于夯土遺址來說,偶遇暴雨或連續(xù)降雨就會造成表面材料的流失和墻體裂隙,嚴(yán)重的可造成墻體坍塌。
(3)泥石流(山洪沖刷):由于該段長城位于賀蘭山東側(cè)洪積扇,長城南北兩端均為洪水沖垮形成的缺口。幸虧墻體中部有三處過水涵洞,并且保存完好,起到泄洪的作用,否則洪水造成的危害會更嚴(yán)重。
(4)凍融:長城遺址所在地區(qū)晝夜溫差較大,土遺址長年處在急劇變化的氣溫中,墻體結(jié)構(gòu)頻繁地脹縮,再加上風(fēng)蝕、雨浸的作用,容易造成墻體開裂或局部出現(xiàn)坍塌。
(5)水融:在濕度較大的情況下,土質(zhì)遺存表面在水分子作用下融化,干燥后又形成一層脆弱的外殼,遇到強震、觸碰或熱脹冷縮,則出現(xiàn)大面積剝落。
2.人為因素
人為因素相對較少,主要包括取土、穿行、游人攀爬等。
居民生產(chǎn)生活:居民為了滿足生產(chǎn)生活需求,從長城墻體底部取土,隨意將長城墻體挖斷,形成道路。
無序旅游:早期一些旅游和戶外運動愛好者經(jīng)常攀爬長城墻體,隨意刻畫、踩踏墻體造成損壞。
通過分析北岔口段長城的病害及發(fā)生的原因,編制維修設(shè)計方案,進行現(xiàn)場試驗,開展長城修繕工作。
在實驗階段分別選取兩段長15 m和10 m的墻體做實驗段,實驗段落墻體采取土坯砌筑施工工藝。但是經(jīng)過自治區(qū)文物局專家現(xiàn)場評估發(fā)現(xiàn),土坯砌筑的試驗段墻面耐久性差、易風(fēng)化破損、脫落,專家建議能使用夯筑工藝的部位盡量使用傳統(tǒng)夯筑工藝施工,在不同的試驗段多做實驗,選擇最接近原址的土質(zhì)作為現(xiàn)場施工配合比,才能使修繕效果更協(xié)調(diào)、自然,更顯出長城的滄桑。聽取專家建議后改用夯筑工藝進行實驗,發(fā)現(xiàn)加固后墻體強度、耐候性及觀感效果良好。
(一)植被清理
根據(jù)施工現(xiàn)場情況,對長城遺址本體頂部及墻面上根系發(fā)達的植被采用人工化學(xué)藥物除草的方式進行清理,城墻四周外的淺根系野草不進行干預(yù),一并清除地表上大石塊、枯枝等雜物。
(二)裂縫注漿
對寬度大于30 mm的墻體裂隙使用灌漿法加固。由長城周邊黃泥做成的黏土做減水劑,粉煤灰和適量胡麻毛等材料配置的改性黃泥粘接,并將裂縫表面封堵壓實埋入注漿管,間隔在400~500 mm,由低到高注入漿體。對寬度小于30 mm的裂隙采用干性硬黃泥填塞封堵的辦法加固。
(三)夯筑加固
對墻體坍塌、掏蝕、孔洞進行原材料夯補,補砌,培基護腳,提高穩(wěn)定性。剔除坍塌后壁面上裂開或松散的土塊,清理落下的土層,補夯垮塌部分。夯筑的層厚,夯窩的大小與原墻體一致。在夯筑過程中,原墻體與新夯筑墻體間用毛竹連接,拉結(jié)錨桿使用毛竹長度60 cm,(原墻體中30 cm,夯筑的墻體中30 cm,間距30 cm)新老夯土之間不準(zhǔn)有風(fēng)化軟土夾層,以防止新筑墻體沉降,與原始墻體出現(xiàn)裂縫。夯補后夯筑區(qū)域經(jīng)保濕養(yǎng)護期后自然風(fēng)干收縮變形小,強度適中,耐水性好,外觀與土體兼容,完全符合文物保護理念與準(zhǔn)則,色調(diào)、整體觀感,光滑程度及反光程度與原狀土夯實效果基本協(xié)調(diào),與原土體墻體協(xié)調(diào)。
對于洪水造成的危害,采用的方法是在平行于長城方向砌筑防洪渠,疏導(dǎo)洪水從現(xiàn)存的長城豁口處泄出,避免貫通的孔洞發(fā)展成新的豁口,同時,在泄洪豁口端,修筑導(dǎo)流墻,防止洪水外泄沖刷墻體斷面,擴大豁口,在洪水形成的貫通和未貫通的空洞處,采用土坯砌筑或夯筑加固措施防止坍塌。對過水涵洞水溝進行整治維修,清理排水渠周邊雜草,疏通排水口,加固和補配排水口周圍石構(gòu)件,繼續(xù)發(fā)揮排洪作用。
(四)土坯襯砌加固
對根部掏蝕剝落高度不大于1 m的墻體空洞,清理墻基根部浮土,砌筑土坯支護。剔出坍塌后壁面上裂開或松散的土塊,清理落下的土層,補砌垮塌部分。制作土坯的材料就地取材,選擇與原遺址墻體夯土質(zhì)地、顏色相同的土料。粘結(jié)材料使用當(dāng)?shù)攸S土和硅丙乳液調(diào)和的改性黃土泥漿。新砌土坯與原址間的縫隙用改性黃土泥漿灌實。為防止新砌部位與原址分離,新砌土坯與原址之間用錨桿做連結(jié),拉結(jié)錨桿使用毛竹。
(五)土柱封堵
對墻體上因動物侵占筑巢形成的柱洞,在施工前對動物進行驅(qū)趕,并清理動物遺留的痕跡,采用土柱封堵的方式。選用改性料礓石土制成土柱,封堵柱洞,然后對周邊縫隙進行灌漿加固。
(六)錨桿錨固
對裂縫形成的不穩(wěn)定墻體,根據(jù)深度采用不同材質(zhì)的錨桿加固。加固深度在1.5 m以內(nèi)的使用白蠟桿錨桿,大于1.5 m的采用玻璃鋼錨桿。
長城是中華民族的象征,已經(jīng)成為舉世公認(rèn)的杰出建筑和文化景觀。長城蘊含的文化精神內(nèi)涵豐富,意義突出,對增強中華民族文化自信和文化軟實力有重要而深遠的意義。青銅峽明長城北岔口段,是研究明長城和明代邊疆軍事防御體系的重要實例,反映了明朝時期黃土地區(qū)長城的建筑技術(shù),共同體現(xiàn)了明長城的價值作用。
長城修繕只是長城保護的一個手段。通過科學(xué)的維修加固,能有效緩解長城逐年消失的現(xiàn)狀。但是長城遺址分布范圍廣,所在之地自然、社會、經(jīng)濟環(huán)境復(fù)雜,風(fēng)險影響因素眾多,長城本體修繕這一手段存在許多不足。首先,需要修繕的長城體量大、病害多,維修資金需求大,除了爭取國家專項維修資金支撐以外,幾乎沒有其他的資金來源。其次,對文物保護工程施工方的資質(zhì)和專業(yè)性要求高,需要專業(yè)人才及技術(shù)指導(dǎo),國內(nèi)符合要求的企業(yè)不多。最后就是長城維修工程驗收,不能單方面只依靠專家評估來確認(rèn)工程是否合格,修繕成果的好壞在短期內(nèi)無法得到檢驗,在未來還要經(jīng)歷時間和自然環(huán)境的考驗。
隨著長城保護管理工作水平的不斷提升,長城保護管理工作的理念也從“維修”這種事后補救措施,向“監(jiān)測”這種預(yù)防性保護措施轉(zhuǎn)變。近年國家文物局委托中國文化遺產(chǎn)研究院開展長城監(jiān)測體系建設(shè)預(yù)研究課題,摸清長城管理實際需求,對未來長城監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)提出建設(shè)性意見。充分利用攝像頭、位移監(jiān)測、無人機、便攜式終端和遙感監(jiān)測技術(shù),開展長城監(jiān)測工作。長城資源大省甘肅省保護長城工作成果位居全國前列,尤其是長城監(jiān)測預(yù)警體系建設(shè)工作卓有成效。嘉峪關(guān)建立了以夯土長城為特色的世界文化遺產(chǎn)監(jiān)測預(yù)警體系,大大提升了長城保護的科技能力。要積極向鄰省學(xué)習(xí)長城保護經(jīng)驗,尤其是在長城保護科技創(chuàng)新方面,逐步建立長城監(jiān)測預(yù)警體系,為青銅峽長城保護管理工作插上科技的翅膀,使長城這項偉大的歷史遺產(chǎn)延綿百代,惠及后世子孫。青銅峽北岔口段明長城作為第一批國家級長城重要點段,保護修繕工作只是貫徹“保護第一,加強管理,合理利用,挖掘價值,讓文物活起來”新時代文物工作方針過程中最基本的一環(huán),如何逐步推進國家級長城重要點段保護展示工作向縱深發(fā)展,還需要更加積極地探索和創(chuàng)新。
作者簡介
李嘉穎,女,寧夏中衛(wèi)人,助理館員,研究方向為不可移動文物保護管理。
參考文獻
[1]劉文艷,張依萌,許禮林.長城監(jiān)測體系研究與實踐[M].北京:文物出版社,2021.
[2]劉興龍.明長城寧夏中衛(wèi)姚灘段加固設(shè)計方案探討[J].中國西部科技,2015(6):63-64.
[3]楊殿剛.嘉峪關(guān)長城夯土墻體保護維修工程夯補加固工藝新探[J].絲綢之路,2015(6):69-70.