西安漢神明臺(tái)遺址的主要病害分析及保護(hù)對策

內(nèi)容摘要：為了對神明臺(tái)遺址進(jìn)行保護(hù)，通過實(shí)際調(diào)查，文章系統(tǒng)地分析了神明臺(tái)遺址的病害特征，認(rèn)為神明臺(tái)遺址的主要病害有裂隙密布、雨蝕、根部酥堿、植物根系作用和坍塌，它的病害是人為與自然多種因素綜合作用的結(jié)果。同時(shí)通過對這些主要病害的分析得出了在重點(diǎn)區(qū)域應(yīng)采取錨桿錨固聯(lián)合灌漿加固的防坍塌及防風(fēng)化保護(hù)措施，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對其周邊環(huán)境綜合治理的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：西安神明臺(tái)；病害；保護(hù)對策

中圖分類號(hào)：K854.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000-4106(2007)05-0083-04

一 引言

神明臺(tái)是漢長安城建章宮極具代表性的建筑物，位于建章宮西北角今西安市三橋鎮(zhèn)孟家村北，又名承露臺(tái)。《漢書·郊祀志》記載：“立神明臺(tái)，井干樓，高五十丈，輦道相屬焉。”《三輔故事》曰：“神明臺(tái)在建章宮，故垂棟飛閣，從宮中西上跨城而出，乃達(dá)建章也?！薄稄R記》曰：“神明臺(tái)，武帝造，祭仙人處，上有承露盤，有銅仙人，舒掌捧銅盤玉杯，以承云表之露，以露和玉屑服之，以求仙道?！薄堕L安記》：“仙人掌大七圍，以銅為之。魏文帝徙銅盤折，聲聞數(shù)十里”。由以上史料可知，神明臺(tái)是漢長安城外圍建筑建章宮的重要組成部分，建于漢武帝時(shí)期，建造的目的是承接天上的神露，為漢武帝求仙道而服務(wù)。神明臺(tái)原高“五十丈”，臺(tái)上曾經(jīng)建造有承接天露的銅仙人。歷經(jīng)歲月的滄桑，現(xiàn)在神明臺(tái)上的建筑已蕩然無存。據(jù)當(dāng)?shù)啬觊L者回憶，在上世紀(jì)二三十年代，神明臺(tái)夯土基址頂部還曾有圍墻圍繞，南面圍墻上還曾有一門。經(jīng)由夯土基址南面坡道，可登臺(tái)遠(yuǎn)眺。現(xiàn)今圍墻及門也已經(jīng)消失，但仍可通過基址南面坡道登臺(tái)。神明臺(tái)是漢長安城遺址保護(hù)區(qū)劃中現(xiàn)存的重要夯土基址之一，但是由于它緊靠居民居住區(qū)，周邊保存環(huán)境惡劣，因此夯土基址出現(xiàn)了一系列的病變及保護(hù)問題。近期我們專程赴神明臺(tái)遺址就其保存現(xiàn)狀、病變問題及相關(guān)保護(hù)對策進(jìn)行了調(diào)查研究。

二 保存現(xiàn)狀

目前，神明臺(tái)殘留的夯土基址高約10米，底部東西長34米，南北寬26米。由于該夯土基址部分已處于村民住房的包圍中，所以人為因素的破壞很大。遺址東西兩面已經(jīng)被人工掏挖出數(shù)個(gè)洞室。西面的洞內(nèi)堆滿了玉米秸稈，曾被村民當(dāng)成羊圈。南面的部分夯土已經(jīng)被挖掉，并在原址上建房。東南角已經(jīng)出現(xiàn)大面積坍塌。此外。遺址附近分布有高運(yùn)輸流量的公路及鐵路，大量汽車和火車帶來的震動(dòng)對神明臺(tái)的穩(wěn)固保存也十分不利。再加上神明臺(tái)自身構(gòu)造的缺陷，遺址表面裂隙遍布，已呈現(xiàn)出明顯的不穩(wěn)態(tài)。

三 病害特征

1、裂隙

裂隙是指土遺址內(nèi)不同原因形成的裂隙或裂縫，它往往是坍塌或沖溝病害發(fā)生的條件。主要包括變形裂隙、建筑工藝裂縫、卸荷裂隙和構(gòu)造裂隙等。目前，神明臺(tái)遺址保存的最大問題就是裂隙的問題。神明臺(tái)的裂隙成因比較復(fù)雜，主要可分為內(nèi)外兩方面因素，內(nèi)因是神明臺(tái)自身結(jié)構(gòu)的影響所致，而外因是人為取土、震動(dòng)、雨水、溫度等所致。

(1)變形裂隙：變形裂隙是指由于應(yīng)力的重分布引起土遺址開裂變形，產(chǎn)生的裂隙。神明臺(tái)遺址的變形裂隙主要是當(dāng)?shù)卮迕裨谕临|(zhì)臺(tái)基底部掏挖洞室所致。神明臺(tái)底部被當(dāng)?shù)卮迕裉屯谝研纬?處大的洞室。4處洞室的平均高度約5米，平均進(jìn)深約3米，均出現(xiàn)頂部變形裂隙。這主要是由于土洞的掏挖引起應(yīng)力的重分布，洞頂?shù)淖畲筘Q向位移發(fā)生在洞底中部和拱頂中部，當(dāng)土體受到與洞室垂直方向的震動(dòng)時(shí)，震動(dòng)所產(chǎn)生的應(yīng)力將集中于洞頂，在洞頂形成縱向裂隙，造成土體開裂，進(jìn)一步將導(dǎo)致崩塌。由此可知，變形裂隙和震動(dòng)的產(chǎn)生息息相關(guān)。

神明臺(tái)所處地區(qū)并非地震活躍區(qū)。臺(tái)體遭受的震動(dòng)主要是來自于周邊環(huán)境。距離神明臺(tái)大概300m左右是一家大型石油化工廠，石化廠門前的尤西公路每天都有大量重型運(yùn)輸車經(jīng)過，這些重型運(yùn)輸車在行駛過程中產(chǎn)生的震動(dòng)由于距離神明臺(tái)過近(僅100m左右)，會(huì)對遺址產(chǎn)生較大影響。除此以外，更為嚴(yán)重的是石化廠有一段連接廠內(nèi)外的企業(yè)運(yùn)輸鐵路。該鐵路的廠外部分距離神明臺(tái)遺址僅200m左右，火車經(jīng)過這段鐵路所產(chǎn)生的震動(dòng)相比起尤西公路上汽車產(chǎn)生的還要?jiǎng)×液芏唷＿@些震動(dòng)傳遞到神明臺(tái)遺址上，直接的后果就是在其薄弱部位產(chǎn)生變形裂隙。

神明臺(tái)遺址的變形裂隙從洞口開始發(fā)育，寬度不等，洞口開裂較大，向里逐漸減小。

(2)建筑工藝裂隙：建筑工藝裂隙是指由于建筑工藝的原因，沿建筑工藝的結(jié)構(gòu)縫、施工縫等產(chǎn)生的裂隙。神明臺(tái)夯土基址的整體由內(nèi)外兩部分構(gòu)成。對神明臺(tái)內(nèi)部夯土的不同部位取樣分析，其結(jié)果見表1。由表1可知神明臺(tái)內(nèi)部夯土平均干密度為1.83g/cm³，平均PH值為7.75。內(nèi)部夯土夯筑結(jié)實(shí)、夯層明顯、厚度均勻(夯層厚5-6cm)、土質(zhì)純凈、質(zhì)地堅(jiān)硬。而外部夯土夯層厚度不均，土質(zhì)較內(nèi)層松軟，土壤成分復(fù)雜，含有大量的瓦片和碎石。內(nèi)外夯土存在明顯界面。由此可知，神明臺(tái)很有可能后世曾經(jīng)補(bǔ)筑過。也就是由于這種結(jié)構(gòu)，神明臺(tái)遺址的內(nèi)外夯土之間就非常容易產(chǎn)生開裂、剝離等病變。神明臺(tái)東側(cè)的外部夯土基本全部坍塌，而西側(cè)及北側(cè)則保留較好。保留較好的外部夯土層厚度約為1.5-2.0米。臺(tái)基西側(cè)由于村民取土掏洞，將內(nèi)外層的接合面暴露，可明顯觀察到這種建筑工藝裂隙(圖版18)。

2、雨蝕

神明臺(tái)雨蝕的主要表現(xiàn)是臺(tái)體側(cè)壁片狀剝落。神明臺(tái)所處西安地區(qū)，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，冬夏溫差大。南高北低的地形引起的受熱不均勻又導(dǎo)致了降雨量時(shí)空分布不均勻，特別在夏季易引起局部地區(qū)氣流的對流和動(dòng)力抬升，促進(jìn)和加強(qiáng)了不穩(wěn)定天氣的發(fā)展，形成了遺址所處地區(qū)夏季常出現(xiàn)的暴雨的環(huán)境狀況。而片狀剝落就是在強(qiáng)降雨作用下土體表層首先遭受濺蝕作用，吸力銳減。隨著降雨的持續(xù)，打散的表層細(xì)質(zhì)土顆粒進(jìn)入土體，堵塞孔隙，引起雨水入滲深度較淺，致使土體表層飽和，從而導(dǎo)致表層土質(zhì)變成流動(dòng)土體，抗剪強(qiáng)度大幅度降低，與下覆土體間形成了水力梯度和抗剪強(qiáng)度的優(yōu)勢面。表層土體沿優(yōu)勢面在重力作用下剝落。這些剝落下的表層土體變成泥流附著在側(cè)壁上，在干濕交替的作用下形成泥皮，由于風(fēng)等外營力的作用，泥皮逐漸脫落。

除此之外，神明臺(tái)自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)也促使表面雨蝕的發(fā)生。如前所述，神明臺(tái)由內(nèi)外兩層夯土構(gòu)筑而成。其外層夯土夯筑質(zhì)量較差，包含雜質(zhì)較多，在強(qiáng)降雨作用下較內(nèi)層夯土更易于發(fā)生雨蝕。因此，在神明臺(tái)表面，殘留較多外部夯土的西側(cè)及北側(cè)雨蝕較嚴(yán)重，而外部夯士坍塌，內(nèi)層夯土暴露的東側(cè)雨蝕現(xiàn)象則不明顯。

3、根部酥堿

神明臺(tái)地處地下水位較高地區(qū)，再加上遺址所處氣候環(huán)境夏季炎熱且多暴雨。更促使了遺址的根部酥堿的發(fā)生。當(dāng)外界氣候炎熱，由于神明臺(tái)地下水位較高，故而，土壤中毛管水的上升運(yùn)動(dòng)占優(yōu)勢地位。這時(shí)，毛管水的上升運(yùn)動(dòng)和溶解鹽類的上行聚積最為顯著。上升的毛管水主要消耗在蒸騰和蒸發(fā)作用上。土壤易溶鹽類以溶解形式進(jìn)入土壤水中，通過毛管水流向土壤表面遷移，并隨其蒸發(fā)和蒸騰在土壤剖面的上層產(chǎn)生溶解物質(zhì)的沉淀(結(jié)晶)分異；而當(dāng)強(qiáng)降雨來臨時(shí)，土壤中水分的運(yùn)動(dòng)又以重力水的下行為主。在這種作用下，由于毛管水上升作用而聚集到土壤表面的流動(dòng)性最大的易溶鹽類將再次溶解并進(jìn)入土壤剖面的深層。如此往返循環(huán)，可溶鹽通過水的作用在遺址根部土體表面反復(fù)溶解一結(jié)晶。可溶鹽的溶解與結(jié)晶伴隨著其體積的膨脹與收縮。這種反復(fù)的膨脹一收縮過程會(huì)導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)的不斷疏松，在風(fēng)的作用下遺址基部不斷被掏蝕凹進(jìn)。再加上遺址東西兩側(cè)緊接農(nóng)田，周而復(fù)始的農(nóng)業(yè)灌溉(尤其是夏季)更加速了根部酥堿的發(fā)生。

4、植物根系作用

植物的根系具有很強(qiáng)的鉆透性，當(dāng)它鉆透土體后，其根系產(chǎn)生的孔洞，又會(huì)成為水進(jìn)入土體內(nèi)部的一個(gè)主要通道，進(jìn)而會(huì)促進(jìn)裂隙的發(fā)育，最終導(dǎo)致土遺址的失穩(wěn)、坍塌。

由于缺乏日常維護(hù)，現(xiàn)今神明臺(tái)遺址上植物的生長已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重。好在這些植物多為草本植物，其根系長度在20-30cm之間，根系相對不發(fā)達(dá)，對土體的鉆透能力及深度均較差，危害僅局限于遺址表面。但隨著耕地面積的逐漸減小，一些村民已經(jīng)開始“開發(fā)”神明臺(tái)遺址頂部，將其作為自家的農(nóng)田，種起了木本植物。木本植物根系發(fā)達(dá)，鉆透能力及鉆透深度均較大，它的大量種植必然會(huì)從根本上威脅到神明臺(tái)遺址的安全。

5、坍塌

在風(fēng)、雨、自身結(jié)構(gòu)、震動(dòng)、人為破壞等作用的影響下，遺址破壞失穩(wěn)，最終坍塌，是神明臺(tái)夯土遺址危害性最大的病害。它直接導(dǎo)致了神明臺(tái)夯土基址面積的縮小，同時(shí)也威脅到其周邊居民的生命及財(cái)產(chǎn)安全。在近期，就曾因?yàn)橛晁疀_蝕加速了人為取土造成的卸荷裂隙的發(fā)育，最終導(dǎo)致了遺址東南角大面積的坍塌。當(dāng)?shù)卮迕穹课菥o接神明臺(tái)遺址建造，遺址坍塌同時(shí)也造成了村民房屋的塌毀(圖版19)。

四 保護(hù)對策

1、防人為破壞

從神明臺(tái)的保存現(xiàn)狀來看，人為破壞是最主要的破壞因素。當(dāng)?shù)卮迕竦碾S意取土，在臺(tái)體基部挖造洞室，在臺(tái)體頂部開墾農(nóng)田、建造地窖(圖版20)、種植樹木等活動(dòng)嚴(yán)重威脅著遺址的安全存在。此外，村民住房緊靠臺(tái)體建造，不僅對臺(tái)體會(huì)產(chǎn)生破壞，同時(shí)也威脅到了村民自身的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，對神明臺(tái)的保護(hù)要首先從加強(qiáng)管理和對當(dāng)?shù)卮迕襁M(jìn)行文物保護(hù)教育著手，杜絕人為因素對臺(tái)體的進(jìn)一步損害。同時(shí)對臺(tái)體南側(cè)緊靠臺(tái)體建造的住房，應(yīng)采取搬遷、拆除的措施。

2、防坍塌加固

坍塌主要是人為在臺(tái)體根部取土及自然因素的根部酥堿掏蝕所致。應(yīng)采用夯土填充掏挖部位，從而加固、穩(wěn)定臺(tái)體。穩(wěn)定處理后的臺(tái)體外表面可采用透氣性能良好，加固強(qiáng)度較大，穩(wěn)定性能較高，抗水能力較強(qiáng)的加固材料進(jìn)行加固處理。填充夯土所用土質(zhì)應(yīng)選用臺(tái)體坍塌土或與臺(tái)體本身類似的土質(zhì)，其干密度必須達(dá)到1.78-1.9g/cm³。

對有裂隙的側(cè)壁，要采用木錨桿錨固和裂隙灌漿相結(jié)合的辦法進(jìn)行加固處理。實(shí)踐證明，錨固與灌漿是加固土遺址最行之有效的方法之一。用木質(zhì)桿件作錨桿錨固，主要是考慮到木質(zhì)錨桿與土體有較好的黏接性和耐腐蝕性，完全可以承載土體荷重，而且也符合文物保護(hù)修復(fù)中盡可能使用傳統(tǒng)材料的原則。錨固的同時(shí)對裂隙部位應(yīng)采用灌漿材料進(jìn)行灌漿加固。

此外對于臺(tái)體西部暴露出來的外部夯土與內(nèi)層夯土的建筑工藝裂縫也應(yīng)采用錨桿錨固結(jié)合灌漿加固的方法加以穩(wěn)定處理。

3、防風(fēng)化加固

神明臺(tái)遺址的表面風(fēng)化主要是雨水沖蝕連同風(fēng)的作用而產(chǎn)生的。這種以雨水沖蝕為重要誘因的風(fēng)化主要發(fā)生在臺(tái)體西、北兩側(cè)殘留外部夯土表面。由于外部夯土層夯筑質(zhì)量較差，包含雜質(zhì)較多，孔隙率較高，故而易于遭受該類侵蝕。對易于遭受該類侵蝕的部位可采用透氣性及加固強(qiáng)度均較好的加固材料滲透加固，從而加強(qiáng)土質(zhì)抗雨水沖蝕能力的特點(diǎn)，減少該類侵蝕的發(fā)生。

4、綜合環(huán)境的治理

神明臺(tái)周邊的保存環(huán)境不利是神明臺(tái)產(chǎn)生病變的另一個(gè)主要原因。但是神明臺(tái)屬露天文物，對其保存環(huán)境中的溫度及濕度的直接治理難度較大。因此，只能從臺(tái)體周邊其他環(huán)境因素人手，對其進(jìn)行治理，從而保護(hù)神明臺(tái)。

(1)震動(dòng)：如前所述，震動(dòng)是神明臺(tái)周邊綜合環(huán)境問題中的首要因素。神明臺(tái)的震動(dòng)主要來源于其附近的石化廠鐵路及尤西公路。

對于這種情況，我們建議最好對石化廠進(jìn)行搬遷，從而消除鐵路產(chǎn)生的影響，減少尤西公路產(chǎn)生的震動(dòng)。如果無法立即搬遷石化廠，應(yīng)盡量限制其鐵路的使用，同時(shí)對尤西公路大型運(yùn)輸車的車流量進(jìn)行限制，從而減少震動(dòng)產(chǎn)生的幾率，維護(hù)神明臺(tái)遺址的穩(wěn)固。

(2)植物：植物也是神明臺(tái)保存的一個(gè)主要問題，神明臺(tái)上雜草叢生，植物的根系對臺(tái)體也是一大威脅。因此，對周邊綜合環(huán)境的治理應(yīng)包括祛除臺(tái)體表面生長的植物，尤其是村民在其上種植的木本植物。此外，在祛除植物后還應(yīng)加強(qiáng)對臺(tái)體的常年維護(hù)，防止植物的再度生長。

(3)農(nóng)田：神明臺(tái)東西兩側(cè)緊接農(nóng)田，農(nóng)田灌溉必然會(huì)導(dǎo)致遺址周邊過多的水的引入，再加上神明臺(tái)地處鹽堿度較高的地區(qū)，灌溉水會(huì)促進(jìn)可溶鹽在神明臺(tái)基部反復(fù)溶解與結(jié)晶，從而加速根部酥堿的發(fā)生。此外，農(nóng)田灌溉還有可能造成臺(tái)體地基的不均勻沉降，進(jìn)而直接威脅臺(tái)體的安全。因此，對神明臺(tái)東西兩側(cè)的農(nóng)田應(yīng)進(jìn)行遷移、平整，還神明臺(tái)一個(gè)安全的存在環(huán)境。

五 結(jié)論

1、神明臺(tái)的主要病害是裂隙密布、雨蝕、根部酥堿、植物根系作用和坍塌。

2、神明臺(tái)遺址的主要病害是人為因素和自然因素綜合作用的結(jié)果，二者相互促進(jìn)、共同發(fā)展。

3、針對神明臺(tái)的主要病害，應(yīng)采取阻止人為破壞，同時(shí)結(jié)合木錨桿錨固和加固材料滲透及灌漿加固的防坍塌及防風(fēng)化保護(hù)措施。

4、應(yīng)加強(qiáng)神明臺(tái)周邊環(huán)境的綜合治理。

責(zé)任編輯：齊雙吉