西北干旱地區(qū)土遺址保護(hù)加固工程的影響因素研究
——以駱駝城遺址加固工程為例

趙治瑞

（高臺(tái)縣博物館，甘肅 張掖 734300）

西北干旱地區(qū)土遺址保護(hù)加固工程的影響因素研究
——以駱駝城遺址加固工程為例

趙治瑞

（高臺(tái)縣博物館，甘肅 張掖 734300）

我國(guó)西北干旱區(qū)分布大量的土遺址,在分析干旱區(qū)土遺址加固工程的影響因素基礎(chǔ)上,建立按病害成因、病害表現(xiàn)形式和形成機(jī)理分類的土遺址病害3級(jí)分類體系和定義。駱駝城遺址是西北地區(qū)現(xiàn)存漢唐時(shí)期的大型綜合古文化遺址，遺址群以遺存豐富、保存完整、分布廣泛而著稱。遺址周圍出土的大量彩繪壁畫磚、木板畫和彩繪木器，栩栩如生地反映了該時(shí)期中西文化交流的繁榮景象。

駱駝城遺址；遺址保護(hù)；加固工程

我國(guó)西北干旱環(huán)境下的土遺址主要有古城、長(zhǎng)城、關(guān)隘、烽燧、土塔及陵墓等。土遺址主要是粉質(zhì)黏土或粉質(zhì)沙土夯筑，或直接利用生土挖造，或利用土坯砌筑，或用木模板筑泥建造，在干燥時(shí)有相對(duì)較高的強(qiáng)度，一旦遇水即強(qiáng)烈崩解。這就決定了土遺址是遺址文物中較難保存的一類。因西北干旱區(qū)干旱少雨的獨(dú)特氣候條件，使得露天土遺址得以保存下來(lái)。但是，千百年來(lái)，嚴(yán)重的風(fēng)蝕和集中式強(qiáng)降雨沖刷破壞，大批的土遺址風(fēng)化、大面積坍塌，正遭受毀滅性的破壞。

駱駝城遺址地處河西走廊中部，是我國(guó)古絲綢之路交通要道上的一處保存規(guī)模較大、較為完整的漢唐古城遺址，周圍的墓群也是目前國(guó)內(nèi)分布密集、保存完好的大墓群，而且南部戈壁地帶分布有漢晉十六國(guó)時(shí)期的墓葬，充分反映了古代絲綢之路沿線經(jīng)濟(jì)開發(fā)、文化交流、民族融合的歷史事實(shí)。對(duì)研究漢唐時(shí)期西部政治、經(jīng)濟(jì)、文化、軍事和民族融合具有重要的歷史文化價(jià)值。同時(shí)在弘揚(yáng)中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，加強(qiáng)愛國(guó)主義教育，促進(jìn)文化傳播和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮著重要的作用，因此對(duì)駱駝城遺址的加固工作具有重要的意義[1]。

1 西北干旱區(qū)環(huán)境特征

西北干旱區(qū)位于歐亞大陸的中心，四周為一系列高山高原所環(huán)繞，遠(yuǎn)離海洋，濕潤(rùn)的海洋氣流很難進(jìn)入使本地區(qū)的氣候特征如下：①干旱少雨，以集中式降雨為主，年內(nèi)分配極不均勻，一般在200 mm一下。②大風(fēng)、沙暴強(qiáng)勁且頻繁，風(fēng)速超過5 m/s的“起沙風(fēng)”經(jīng)常出現(xiàn)，且受西伯利亞內(nèi)蒙古高壓影響，西北風(fēng)盛行且風(fēng)力強(qiáng)大；③日照豐富、蒸發(fā)旺盛、溫度變化大。

2 駱駝城遺址現(xiàn)狀

駱駝城遺址位于高臺(tái)縣駱駝城鄉(xiāng)西灘村，分南北二城，現(xiàn)存遺跡為城墻、馬面、甕城、腰墩、角墩、古井、夯土臺(tái)基等，整體輪廓清晰、結(jié)構(gòu)較完整。墻體系夯土版筑，夯層厚10～15 cm，夯土構(gòu)成城墻主體，以楔形體自下而上夯筑而成。遺址雖然整體上保存較好，但是因其地處戈壁沙漠地帶，自然條件比較差，所以導(dǎo)致遺址風(fēng)化、雨蝕、洪水侵蝕十分嚴(yán)重；同時(shí)受到一些人為干擾，例如移民開荒、農(nóng)村生產(chǎn)、古墓葬盜掘、采礦、取土等，導(dǎo)致遺址所遭受的破壞越來(lái)越嚴(yán)重[2]。

3 駱駝城遺址加固工程的影響因素

3.1 土體力學(xué)特質(zhì)影響

土體力學(xué)特質(zhì)主要包括抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。駱駝城夯土墻抗壓強(qiáng)度比較小，因此遭受分化的程度也都不同，呈現(xiàn)隨風(fēng)化程度加深而減小的趨勢(shì)；生土層因?yàn)槌练e時(shí)間較長(zhǎng)，其膠結(jié)良好，所以具有較好的抗壓強(qiáng)度[3]。駱駝城高臺(tái)夯土墻體抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度較差，因此使得部分墻體受風(fēng)化較嚴(yán)重，同時(shí)高臺(tái)夯土墻體由于施工時(shí)間間隔、位置差異、風(fēng)化程度差異都不相同，導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度指標(biāo)分布較廣，隨風(fēng)化程度的加深而不斷減小。

3.2 土體化學(xué)特性影響

本文中土體化學(xué)特征主要指可溶鹽的含量和種類，駱駝城遺址所在地層易溶鹽化學(xué)成分與地貌單元的關(guān)系比較密切，且地下水可溶鹽的含量非常高，氣候十分干燥，在毛細(xì)力的作用下，鹽分會(huì)大量的聚集在地表上。同時(shí)通過對(duì)浸出液的分析可知，水質(zhì)類型主要為Ca-Na-SO4-Cl型。從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的結(jié)果看，降水淋濾沿地表匯聚，易溶鹽富集明顯，土體呈現(xiàn)出白色、黃色的鹽層，導(dǎo)致地表松軟，不利于加固施工。

4 駱駝城遺址病害表現(xiàn)

駱駝城是利用天然土質(zhì)材料經(jīng)過夯土板筑施工而成，性質(zhì)脆弱，在長(zhǎng)期風(fēng)沙場(chǎng)作用下容易遭受嚴(yán)重的侵蝕破壞，劇烈的溫差引起土體熱脹冷縮加速了土體本身的疏松、剝落。并且偶爾的集中降雨也對(duì)遺址帶來(lái)了極大的破壞，包括雨水沖刷形成墻面沖溝和雨水面流及濕化引起的表面泥滑。其次就是基礎(chǔ)掏蝕凹進(jìn)病害，它可以造成裂隙發(fā)育及擴(kuò)展、引起錯(cuò)落及崩塌。另外駱駝城的裂隙也比較嚴(yán)重，主要為墻體接縫、卸荷拉裂裂隙或在二者基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展演化的風(fēng)化裂隙，多近于直立，垂直墻面切斷墻體，會(huì)造成墻體傾倒、崩塌。

5 駱駝城遺址需要加固的工作

5.1 遺址墻體表面的加固

在西部干旱區(qū)，溫差和風(fēng)雨天氣對(duì)露天土遺址的破壞力是非常大的。因此要采取相應(yīng)的措施來(lái)對(duì)土遺址表面進(jìn)行防風(fēng)化處理，提高其抗侵蝕能力。研究表明，粉土中的黏土礦物經(jīng)PS（一種新型的無(wú)機(jī)加固材料）處理后，可使片狀、離散、晶態(tài)的黏土礦物微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，形成一種致密的非晶態(tài)網(wǎng)狀膠凝體，從而使其力學(xué)性能發(fā)生巨大變化。證明：①土遺址土體樣品經(jīng)PS滲透加固后，其耐風(fēng)蝕強(qiáng)度提高10～13倍，②遺址土體耐水性顯著提高，因此噴灑PS滲透處理后的土遺址有很好的防風(fēng)蝕、雨蝕效果。

5.2 墻體懸空面和坍塌區(qū)的加固

在駱駝城遺址保護(hù)中，根據(jù)目前情況來(lái)看，需要采用土坯砌筑加固方式，來(lái)對(duì)生土和夯土墻體的懸空面與坍塌區(qū)進(jìn)行加固。加固過程中要注意，土坯砌筑技術(shù)需謹(jǐn)慎使用，尤其要注意不能砌補(bǔ)過量，密實(shí)充填砌體與土遺址本體之間要留有一定的空間。要選擇與遺址土相近的粉土來(lái)制備加固用的土坯，根據(jù)駱駝城遺址的實(shí)際情況確定土坯的含鹽量、含水量、干密度等，并設(shè)計(jì)合理的砌筑泥漿所用粉土的加模數(shù)和水灰比，混合適宜濃度的PS漿液，同時(shí)需注意，使用錨桿連接來(lái)增強(qiáng)砌筑體與文物本體土坯砌補(bǔ)的加固效果。對(duì)于施作前期已經(jīng)開裂破壞的土坯，要將其拆除，然后砌補(bǔ)新的土坯，以保證加固效果的長(zhǎng)期性和穩(wěn)定性。

6 結(jié)束語(yǔ)

駱駝城遺址為研究古代河西絲綢之路的歷史，為研究五涼時(shí)期河西地區(qū)政治、經(jīng)濟(jì)、文化、軍事和民族融合提供了極為重要的實(shí)物資料，具有重要的文化價(jià)值。文章根據(jù)駱駝城遺址的現(xiàn)狀及施工后的成效，總結(jié)了駱駝城遺址加固工程的影響因素，并提出了一些加固過程中行之有效的辦法，西北干旱地區(qū)土遺址保護(hù)人員在參考本意見時(shí)要結(jié)合實(shí)際情況，合理運(yùn)用，保證遺址加固工作的順利進(jìn)行。

[1]裴強(qiáng)強(qiáng),孫紅強(qiáng).土遺址加固保護(hù)工程資料應(yīng)用與管理:新疆交河故城搶險(xiǎn)加固工程[J].敦煌研究,2008(3):103-108.

[2]李最雄.錨固支護(hù)在土遺址保護(hù)工程中的應(yīng)用與分析:新疆交河故城搶險(xiǎn)加固工程[C]//第四屆中國(guó)巖石錨固與注漿學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.北京:中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)錨固與注漿分會(huì),2007:4.

[3]周麗珍.荊州市熊家冢遺址土化學(xué)加固和墓坑邊坡穩(wěn)定性研究[D].北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2014.

Study on the Factors Affecting the Reinforcement Project of Camel City Site

ZHAO Zhirui
（Gaotai County Museum, Zhangye Gansu 734300, China）

There are a large number of soil sites distribution in arid area of Northwest China.The paper analysis in arid area reinforcement engineering factors on the basis of established according to the cause of disease, disease manifestations and mechanism of classification of earthen sites 3 level classification and definition. The ruins of camel city is a large scale integrated ancient cultural site of the Han and Tang Dynasties in Northwest china. A large number of painted murals brick, wood and painted wood unearthed around the ruins, vividly reflects the prosperity of the cultural exchanges between China and the west.

camel city ruins；site protection；reinforcement works

K878

A

趙治瑞(1975-）男，文博館員，本科，主要研究方向?yàn)榭梢苿?dòng)文物預(yù)防性保護(hù)及古遺址保護(hù)。

E- mail:gtzzr@163.com.