臨淄東周殉馬坑的隔水保護措施及效果評價

周雙林，王嘉堃，韓偉東

(1. 北京大學考古文博學院，北京 100871； 2. 首都師范大學歷史學院，北京 100048； 3. 山東省淄博市臨淄區(qū)文物管理局，山東淄博 255400)

0 引 言

在潮濕環(huán)境下保存和展示的土遺址，病害與水有很大的關(guān)系，例如發(fā)霉、生苔蘚、長草甚至積水等。影響考古遺址保護和展示的水的來源有很多，包括地下水、雨水和空氣凝結(jié)水等。

潮濕環(huán)境下的土遺址由于受水的影響，保護難度非常大。所以我國西北干旱地區(qū)的土遺址容易原地保護展示，而南方潮濕地區(qū)的土遺址一般很難原地保護展示。

為了保護潮濕環(huán)境的土遺址并進行展示，國內(nèi)外進行了很多的研究。潮濕條件下的土遺址保護是個綜合性的工程，包括化學保護措施、生物技術(shù)措施、工程技術(shù)措施等[1]?；瘜W保護措施是使用化學材料對土遺址進行加固處理，生物保護技術(shù)措施是采用各種方法對潮濕遺址的生物因素進行殺滅和控制，而工程技術(shù)措施包括保護性建筑的構(gòu)筑(目的是阻擋陽光直射和雨水的沖刷，控制小環(huán)境的溫濕度)，地下水的隔斷或控制(隔水防潮)，排水系統(tǒng)的設(shè)置等。地下水的控制措施是保護潮濕土遺址的重要手段，也是保護潮濕土遺址的關(guān)鍵措施，國內(nèi)很多的遺址在展示過程中受到水害影響，就是對水的控制考慮不足[2]，而少量的遺址能得到很好的保護，也是采用了隔水措施[3]。

山東臨淄河堐頭東周殉馬坑遺址，發(fā)掘于1972年，發(fā)掘完成后部分馬骨遺跡進行了原地展示并修建了保護房。但是起初飽受地下水的侵害，馬骨遺跡生霉發(fā)潮。為保護馬骨遺跡等不受侵害，首先采用化學隔水方法進行保護但沒有解決問題，后采用拱券法隔水措施進行保護起到了很好的效果。本工作試圖對其30年的保護效果進行簡單總結(jié)和評價。

1 遺址概況

河崕頭車馬坑遺跡，1964年發(fā)現(xiàn)于山東淄博市臨淄齊國故城大城東北部，今河堐頭村西，屬于一座春秋晚期的墓葬。該墓葬1972年發(fā)掘[4]，后考證是春秋晚期齊景公的陵墓，此處也是西周至春秋時期齊國君王墓地。

墓葬附屬的殉馬坑非常龐大，勘探得知殉馬坑成曲尺“冂”形，東西各長70 m，北面為75 m，全長215 m，寬5 m。東面遺跡由于距離地面近早年被毀。1964年發(fā)掘了北面54 m，發(fā)現(xiàn)殉馬145匹；1972年又發(fā)掘清理了西面南端30 m，發(fā)掘殉馬83匹。據(jù)此排列密度推算，全部殉馬當在600匹上下。其數(shù)量之多，規(guī)模之大，所見空前。經(jīng)鑒定殉馬全系壯年馬，是被處死后人工排列而成。馬分兩行，井然有序，馬頭向外，昂首側(cè)臥作奔走狀，排列在前的五匹，頸系銅鈴，是臨戰(zhàn)威姿。

殉馬坑發(fā)掘后進行了陳列展示，修建了保護房，現(xiàn)陳列106匹馬骨。為了控制環(huán)境因素，在殉馬坑的上部修建了鋁合金框架的有機玻璃罩子，保護房內(nèi)外的情況見圖1和圖2，保護房的平面圖見圖3。

圖1 早期保護房Fig.1 Early protection house

圖2 室內(nèi)保護罩Fig.2 Indoor protection cover

圖3 遺址保護房的平面圖Fig.3 Plan of the site protection house

雖然有了以上的保護展示措施，殉馬坑遺跡在展示開始，馬骨就開始出現(xiàn)破壞，春季時開始潮濕，夏季雨水上升，馬骨發(fā)霉并生苔蘚，嚴重影響了馬骨和殉馬坑的保護和展示。

為了保護的目的，進行了多次的保護處理。主要目的是隔絕地下水，采取的措施包括化學材料隔水和工程技術(shù)措施[5]，其中有失敗的做法，也有成功的做法。

2 保護措施

2.1 早期的化學隔水防護措施

由于遺址展示區(qū)有106匹馬骨遺跡，面積大，又處于半地下，地下的潮氣和夏季的滲水向展示區(qū)滲透，導致遺跡非常潮濕，影響馬骨。為了避免遺跡破壞，最開始使用的保護方法是采用化學材料隔斷潮氣。操作的具體方法是將馬骨之間的土去掉一定厚度，從馬骨的下部向內(nèi)注射化學防水材料，形成隔水層。然后在挖空的地方鋪設(shè)塑料板再覆蓋起來，進行隔水處理，使與馬骨下面的隔水層連接起來，試用材料為水溶性聚氨酯材料，但是由于防水層無法徹底隔絕地下水，最后操作失敗。

后來為了防止馬骨的破壞，又在馬骨上涂刷了有機的保護涂料，但是經(jīng)過若干年的時間，涂層變黑且卷起，失去效用，見圖4。

圖4 發(fā)黑的馬骨照片F(xiàn)ig.4 Photograph of a blackened horse bone

2.2 拱券法隔水措施

由于化學隔水和表面加固無法解決水患問題，馬骨的糟朽破碎以及附近土體的生霉長苔蘚比較多，嚴重困擾著遺址的保護工作?？紤]到巖土工程和礦業(yè)的排水技術(shù)，保護機構(gòu)嘗試采用工程技術(shù)措施對馬坑遺跡進行隔水防護，根據(jù)巷道開挖的原理，將遺跡局部架空，然后在馬骨下使用混凝土曲拱支撐將遺跡部分與大地隔離的治水方法[1]。

具體的操作是在展示坑的兩邊開挖溝槽，便于施工。溝槽要低于馬骨的地面下1.5 m，以便橫向從側(cè)面向馬坑遺跡的下部開挖。但是由于展示設(shè)施已經(jīng)完成，開挖溝槽非常困難，只能形成很窄的工作坑。

南北向的施工溝槽完成后，從一邊開始垂直溝槽向馬骨下面的土體掏挖圓拱形孔洞，直到另一邊。為了防止坍塌，將總長度根據(jù)圓拱形孔洞的寬度分割成多份，先逢單開挖，雙數(shù)的第二次開挖。單數(shù)圓拱形孔洞開挖完成后，在地面上鋪設(shè)油毛氈等防水材料，并用鋼筋混凝土形成拱券結(jié)構(gòu)，地面再進行硬化處理。然后再開挖雙數(shù)的部位的拱券，進行同樣的防水和硬化處理。最后使馬骨的下部土體徹底形成連續(xù)的拱券，并在兩個長邊構(gòu)筑回廊，聯(lián)通各拱，頂部覆蓋水泥板，且留出檢查的通道和出口。

全部施工完成后，馬坑遺跡的靠近馬骨的部分土體形成了一個與前后、左右和底部五面土壤相隔絕的“大盒子”，下面由拱券支撐著，與附近的土體不再聯(lián)系。馬骨就像放在一個大盒子中，水分不再通過土壤影響馬骨。拱券施工后的實際狀況見圖5，拱券的平面圖和剖面圖見圖6和圖7。

圖5 內(nèi)部混凝土拱券Fig.5 Internal concrete arch

圖6 遺址展示廳平面圖和拱券位置Fig.6 Floor plan of the site exhibition hall and arch location

圖7 遺址展示廳剖面圖和拱券結(jié)構(gòu)Fig.7 Section plan of the site exhibition hall and arch structure

拱券結(jié)構(gòu)實施后，遺址的土體開始變得干燥，且以后常年處于干燥狀態(tài)，馬骨遺跡得到了很好的保護。

在2008年對封閉拱券內(nèi)部和外部的溫濕度進行，測量結(jié)果見表1。

表1 拱券結(jié)構(gòu)內(nèi)部和外部溫濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)Table 1 Monitoring data of internal and external temperature and humidity of arch structure

通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)內(nèi)外部的溫濕度差別很小，內(nèi)部的濕度與外部接近。一般情況下，夏季濕度在65%左右對于土體保護還是可以接受的。

雖然總體保護效果良好，但是在殉馬坑的南部目前觀察土體潮濕，封護的有機玻璃罩內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)露，說明這個部位比較潮濕，見圖8。在對拱券進行調(diào)查時，也發(fā)現(xiàn)這個部位的拱券底部有積水，說明南部的拱券有問題。在拱券的頂部可見有鹽霜類的物質(zhì)存在。

圖8 馬坑遺跡的南部潮濕狀態(tài)Fig.8 Damp conditions in the south part of the horse pit site

根據(jù)博物館人員的回憶，在進行地下隔斷操作時，由于南部由于已經(jīng)修建博物館建筑，側(cè)面比較狹窄，因此馬坑南部無法進行拱券施工，導致這個部位的土體仍與周圍的土體聯(lián)通，導致毛細水滲透進來，高的含水量導致局部濕度增加，因此南部4 m左右的土體一直處于潮濕狀態(tài)。

對采集自馬坑遺跡南部的鹽類結(jié)晶進行了紅外分析，結(jié)果是無水芒硝、方解石和石膏，其中無水芒硝的溶解能力最強，估計是土體中含有的，被滲漏的水帶到遺址中；而方解石和石膏，估計和建筑材料的溶解和有關(guān)。

圖9 南部鹽結(jié)晶的紅外譜圖Fig.9 Infrared spectrum of salt crystals in the south part

3 討 論

在中國東部和南部的考古土遺跡的保護中，控制地下水的影響是必須的措施。

河堐頭遺址殉馬坑的保護總體達到了效果，但是南部仍出現(xiàn)潮濕現(xiàn)象，說明拱券法隔水一定要做得徹底，避免留有空隙，才會達到預期的效果。

另外從觀察可見殉馬坑土體的表面有降塵和踩踏的痕跡，原因是雖然采取了封閉措施，但是空氣中的灰塵仍然會降落到土體上。為了除塵和維護工作人員就要經(jīng)常進入遺址，結(jié)果出現(xiàn)如下的問題。所以對于遺跡的密封和降塵問題，還需要采取更細致的保護措施，例如化學加固穩(wěn)定土體，可避免灰塵的出現(xiàn)。

4 結(jié) 論

在修建了地下隔斷的拱券后，根據(jù)長期的觀察，臨淄河堐頭東周殉馬坑遺跡的保護和展示得以安全的進行，潮濕影響馬骨保存的問題得到了解決，發(fā)潮、生青苔的問題不再出現(xiàn)。該保護措施經(jīng)過將近30年的時間，遺跡的保護情況仍然良好。

該保護方法在成功以后，20世紀90年代在臨淄后李殉馬坑的保護中也采用了同樣的方法，取得了良好效果。國內(nèi)相似的遺址隔水保護，還有新鄭鄭王陵遺址博物館的五號墓葬遺跡，保護工程實施于2006年。

事實證明，地下隔斷的拱券法是一個保護潮濕情況下土遺址和遺跡的好辦法。