釣魚城范家堰遺址本體加固與保護(hù)技術(shù)研究

摘 要：以釣魚城范家堰遺址為研究對(duì)象，在遺址保護(hù)過(guò)程中，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依托，篩選出更適合用于現(xiàn)場(chǎng)加固防護(hù)的保護(hù)材料，通過(guò)一系列的預(yù)防性保護(hù)與檢測(cè)措施，對(duì)本體、環(huán)境整治和預(yù)防性設(shè)施進(jìn)行修繕，盡可能恢復(fù)其原本風(fēng)格，并為后續(xù)的保養(yǎng)維護(hù)提供一定參考和經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：范家堰遺址；本體加固；預(yù)防性保護(hù)

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2024.24.011

1 釣魚城范家堰概況

釣魚城位于重慶市合川區(qū)東城半島的釣魚山上，西距合川城區(qū)約5千米。在13世紀(jì)的宋元戰(zhàn)爭(zhēng)中，釣魚城作為宋朝川渝山城防御體系的“八柱”之一，以其獨(dú)特的地理優(yōu)勢(shì)和堅(jiān)固的防御體系，成功抵御了蒙古鐵騎的進(jìn)攻，展現(xiàn)了其在歷史中的地位。范家堰遺址位于釣魚城西部二級(jí)階地上，地處弧形山坳地帶，背山面江，地勢(shì)西北低、東南高，呈四級(jí)階梯狀分布。

1.1 項(xiàng)目概況

作為宋代衙署遺址的杰出代表，范家堰遺址展現(xiàn)出了宋代城市規(guī)劃與建筑藝術(shù)的卓越成就。其規(guī)模宏大、布局規(guī)整、軸線清晰且保存完整，為國(guó)內(nèi)罕見(jiàn)，具有極高的考古價(jià)值和歷史意義。該遺址位于釣魚城內(nèi)，不僅是釣魚城的政治軍事中心，還涵蓋衙署區(qū)與園林區(qū)。自1996年被公布為第四批全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位以來(lái)，范家堰遺址便受到了廣泛的關(guān)注和研究。2012年10月，釣魚城遺址被列入《中國(guó)世界文化遺產(chǎn)預(yù)備名單》，進(jìn)一步凸顯了范家堰遺址在國(guó)際文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域的重要地位。2013年，范家堰遺址被國(guó)家文物局公布為第二批國(guó)家考古遺址公園。本次保護(hù)展示工程的對(duì)象為釣魚城內(nèi)的范家堰遺址（圖1）。

1.2 實(shí)施內(nèi)容

本次保護(hù)展示項(xiàng)目分為保護(hù)與展示。保護(hù)主要針對(duì)的是遺址本體，包括：遺址的預(yù)防性保護(hù)，即安裝監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)；文物本體保護(hù)，即石構(gòu)件的清理、研究、歸安補(bǔ)配等本體加固工作。展示工程主要包含地面展示、園林綠化、標(biāo)識(shí)牌展示、語(yǔ)音導(dǎo)覽系統(tǒng)等。

2 項(xiàng)目試驗(yàn)

通過(guò)前期勘察，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)分析，釣魚城范家堰遺址石質(zhì)文物的修補(bǔ)分為兩類：一類是普通勾補(bǔ)修復(fù)，適用于裂隙裂縫較淺部位；另一類是勾補(bǔ)與灌漿工藝相結(jié)合修復(fù)，適用于殘缺、溶蝕較嚴(yán)重部位。

2.1 保護(hù)材料試驗(yàn)

使用碧林OH 300、Remmers KSE 300（雷瑪士）、碧林憎水劑以及3%、5%、10%正硅酸乙酯熔溶液對(duì)樣塊進(jìn)行加固及表面防護(hù)，通過(guò)溫濕度循環(huán)試驗(yàn)、凍融循環(huán)試驗(yàn)和耐鹽循環(huán)試驗(yàn)篩選出更適合用于現(xiàn)場(chǎng)加固防護(hù)的保護(hù)材料。

2.2 溫濕度循環(huán)試驗(yàn)

①將試塊置入恒溫恒濕箱內(nèi)，溫度為0 ℃，相對(duì)濕度95%，保持1 h；②溫度為10 ℃，相對(duì)濕度85%，保持1 h；③溫度為20 ℃，相對(duì)濕度75%，保持1 h；④溫度為30 ℃，相對(duì)濕度65%，保持1 h；⑤溫度為40 ℃，相對(duì)濕度55%，保持1 h；⑥由溫度40 ℃、相對(duì)濕度55%每隔一小時(shí)逐漸轉(zhuǎn)為溫度0 ℃、相對(duì)濕度95%（狀態(tài)保持1 h）。以上①～⑥為一個(gè)循環(huán)，每五次循環(huán)記錄一次，一共循環(huán)20次。試驗(yàn)結(jié)束后試塊無(wú)明顯變化，掉渣不明顯。

2.3 凍融循環(huán)試驗(yàn)

①稱取試樣質(zhì)量，將試樣置于溫度23±2 ℃、相對(duì)濕度50%±5%的環(huán)境中24 h；②將試塊放置在23±2 ℃的恒溫水槽中浸泡17 h，試塊之間的距離大于10 mm；③將浸泡后的試塊取出，使用干毛巾擦拭表面水分，放置在預(yù)先降溫至-20±2 ℃的低溫箱中，冷凍3 h；④從低溫箱中取出樣塊，放置在室溫環(huán)境下靜置1 h后放入50±2 ℃的烘箱中，恒溫3 h。步驟②～④為一個(gè)循環(huán)，每五次循環(huán)記錄一次。循環(huán)次數(shù)20次（一次循環(huán)為24 h，試驗(yàn)設(shè)置20次循環(huán)。損毀嚴(yán)重的樣塊停止試驗(yàn)）。取出樣塊，重復(fù)①的步驟，稱取凍融試驗(yàn)后的質(zhì)量，并計(jì)算損失量。試塊經(jīng)20次循環(huán)后無(wú)明顯變化。

2.4 耐鹽循環(huán)試驗(yàn)

①稱取試樣質(zhì)量，將其放置于溫度23±2 ℃、相對(duì)濕度50%±5%的環(huán)境中24 h；②將試樣浸泡在10%硫酸鈉溶液中24 h；③取出樣塊后將風(fēng)化面朝上置于50 ℃的干燥箱內(nèi)干燥12 h；④待樣品冷卻至室溫后，重復(fù)②～③步驟。每②～③步為一個(gè)循環(huán)，共10個(gè)循環(huán)。若在試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p毀情況，立即停止試驗(yàn)。最后，取出試樣，清洗干凈后放置于溫度23±2 ℃、相對(duì)濕度50%±2%的恒溫恒濕箱內(nèi)靜置24 h，再次稱重，并計(jì)算損失量。

3 本體保護(hù)

對(duì)遺址自然本體的保護(hù)措施，包括植被處理、遺跡表面雜物和廢棄物處理、石構(gòu)件的歸安、磚墻砌筑、磚石表面脫排鹽、石質(zhì)文物加固、遺址建筑漏水、科學(xué)回填、表面抗風(fēng)蝕加固和場(chǎng)地排水設(shè)計(jì)等①。

①二次勘察，清表實(shí)施。工程單位進(jìn)場(chǎng)后，對(duì)遺址本體進(jìn)行詳細(xì)的二次勘察，全面收集遺址的主要病害類型、病害程度及分布范圍。根據(jù)前期研究成果、設(shè)計(jì)方案與考古資料，結(jié)合二次勘察結(jié)果，對(duì)施工方案進(jìn)行細(xì)致、科學(xué)的二次調(diào)整。在確保文物安全的前提下，有序?qū)嵤┣灞砉ぷ?，清理遺址表層的雜草、泥土等覆蓋物，露出遺址本體。

②石構(gòu)件貼碼、三維掃描。清表后對(duì)每塊舊有石材進(jìn)行編號(hào)，貼二維碼并記錄每塊舊有石材信息，為下一步修復(fù)歸安工作做準(zhǔn)備。同時(shí)進(jìn)行三維掃描工作，對(duì)清理后的遺址進(jìn)行全方位掃描，作為資料留存，為后續(xù)研究釣魚城遺址提供真實(shí)、完整的影像資料。

③石墻解體。在確保文物安全的前提下，人工拆除已貼碼的石構(gòu)件，避免對(duì)石材造成二次損傷。拆除過(guò)程中，應(yīng)分類碼放整齊，便于后續(xù)的分類、修復(fù)和補(bǔ)配工作。

④砌筑補(bǔ)配。根據(jù)遺址的原始風(fēng)貌和考古資料，對(duì)缺失的石墻構(gòu)件進(jìn)行補(bǔ)配。補(bǔ)配工作應(yīng)嚴(yán)格遵循原材料、原形制、原工藝的原則，確保補(bǔ)配后的石墻與原有石墻風(fēng)格一致、和諧統(tǒng)一。

⑤局部補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)。對(duì)存在安全隱患或病害嚴(yán)重的石墻部位進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)。修復(fù)過(guò)程中，應(yīng)使用與原有石材相近的材料和工藝，確保修復(fù)后的石墻既滿足安全要求，又保持原有的歷史風(fēng)貌。

⑥噴淋加固、點(diǎn)滴滲透加固。對(duì)部分松散、風(fēng)化嚴(yán)重的石材進(jìn)行噴淋加固處理，以提高其整體穩(wěn)定性。對(duì)于裂縫較大的石材，可采用點(diǎn)滴滲透加固技術(shù)，將加固劑直接注入裂縫內(nèi)部，增強(qiáng)石材的強(qiáng)度和耐久性。

⑦微生物治理。對(duì)遺址周邊的土壤進(jìn)行微生物治理，消除可能對(duì)遺址造成危害的微生物。治理過(guò)程中，應(yīng)選用環(huán)保、高效的微生物治理劑，避免給遺址和周邊環(huán)境造成二次污染。

⑧回填保護(hù)。在完成所有修復(fù)和加固工作后，對(duì)遺址進(jìn)行回填保護(hù)?；靥畈牧蠎?yīng)選用與遺址原有土壤相近的土壤，并逐層壓實(shí)，確?；靥詈蟮倪z址穩(wěn)定、安全。

⑨參觀棧道。在遺址周邊設(shè)置參觀棧道，方便游客參觀。棧道設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮遺址的保護(hù)需求，避免對(duì)遺址造成破壞或干擾。同時(shí)，棧道應(yīng)具備良好的安全性能，確保游客在參觀過(guò)程中的安全。

4 環(huán)境整治

環(huán)境整治工程的目標(biāo)是創(chuàng)造一個(gè)與遺址相協(xié)調(diào)、有利于遺址長(zhǎng)期保存的環(huán)境，包括但不限于周圍環(huán)境的綠化和美化、減少污染源、控制噪音和振動(dòng)、確?？諝赓|(zhì)量和水質(zhì)，以及進(jìn)行必要的地質(zhì)和土壤修復(fù)工作。此外，還需要對(duì)游客活動(dòng)進(jìn)行管理和引導(dǎo)，防止過(guò)度開(kāi)發(fā)和破壞②。

范家堰遺址保護(hù)不僅需要對(duì)本體進(jìn)行修復(fù)保護(hù)，還需要對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行管理和整治，其直接影響到遺址的可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)環(huán)境整治，可以去除遺址周邊的雜物和覆蓋物，還原原始風(fēng)貌，讓游客更直觀地感受到歷史文化的魅力。同時(shí)，環(huán)境整治還能提升遺址的整體環(huán)境質(zhì)量，為游客提供一個(gè)安全、舒適的參觀環(huán)境。具體環(huán)境整治工程如下：

①建筑基址地面展示。對(duì)遺址中的建筑基址進(jìn)行清理和整理，去除覆蓋物和雜物，露出基址的真實(shí)面貌。對(duì)基址地面進(jìn)行保護(hù)處理，如鋪設(shè)防滑、耐磨的保護(hù)材料，同時(shí)保證與周圍環(huán)境的和諧統(tǒng)一。

②柱礎(chǔ)展示。對(duì)遺址中的柱礎(chǔ)進(jìn)行保護(hù)和加固，確保穩(wěn)定和安全。清理柱礎(chǔ)周圍的雜物和覆蓋物，露出柱礎(chǔ)的真實(shí)形態(tài)。通過(guò)設(shè)置圍欄、警示牌等措施，防止游客對(duì)柱礎(chǔ)造成損害。

③平臺(tái)、臺(tái)基、消防水池鋁板包邊。對(duì)遺址中的平臺(tái)、臺(tái)基和消防水池等結(jié)構(gòu)進(jìn)行鋁板包邊處理，既起到保護(hù)作用，又增加美觀性。鋁板包邊材料應(yīng)選用耐腐蝕、耐磨損的材料，確保長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性和安全性。包邊設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮遺址的歷史文化背景和建筑風(fēng)格，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。

④標(biāo)識(shí)牌展示。在遺址的顯著位置設(shè)置標(biāo)識(shí)牌，介紹遺址的歷史文化背景、保護(hù)意義、參觀注意事項(xiàng)等信息。標(biāo)識(shí)牌的設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)潔明了，文字清晰易懂，便于游客閱讀和了解。標(biāo)識(shí)牌應(yīng)選用耐候性好、易于維護(hù)的材料，確保長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性和安全性。

⑤綠化種植。在遺址周邊進(jìn)行綠化種植，提高遺址的環(huán)境質(zhì)量。綠化植物的選擇應(yīng)充分考慮遺址的歷史文化背景和當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境條件，選用適合的植物種類。綠化種植應(yīng)合理布局，既美化環(huán)境，又不影響遺址的展示和保護(hù)。

⑥燈光展示效果。在遺址周邊設(shè)置燈光設(shè)施，營(yíng)造獨(dú)特的夜間展示效果。燈光設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮遺址的歷史文化背景和建筑風(fēng)格，通過(guò)燈光的投射和渲染，展現(xiàn)遺址的獨(dú)特魅力。燈光設(shè)施應(yīng)選用節(jié)能環(huán)保、易于維護(hù)的設(shè)備，確保長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性和安全性。

⑦外圍圍欄。在遺址外圍設(shè)置圍欄，防止游客和外界因素對(duì)遺址造成損害。圍欄的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮遺址的歷史文化背景和建筑風(fēng)格，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。圍欄的材質(zhì)應(yīng)選用耐腐蝕、耐磨損的材料，確保長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性和安全性③。

⑧排水系統(tǒng)修復(fù)。對(duì)遺址周邊的排水系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)和完善，確保排水暢通。排水系統(tǒng)的修復(fù)應(yīng)充分考慮遺址的實(shí)際情況和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，選用合適的排水材料和設(shè)備。修復(fù)后的排水系統(tǒng)應(yīng)定期檢查和維護(hù)，確保長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性和安全性。

5 預(yù)防性保護(hù)與監(jiān)測(cè)

本體保護(hù)實(shí)施完成后，需要安裝預(yù)防性保護(hù)設(shè)施，方便在日常管理中及時(shí)監(jiān)測(cè)并發(fā)現(xiàn)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)和問(wèn)題，從而及時(shí)對(duì)病害進(jìn)行預(yù)警干預(yù)，防止損壞進(jìn)一步擴(kuò)大。針對(duì)整體環(huán)境，為遺址安裝監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，提高防范能力。安裝工程施工內(nèi)容包括遺址照明、通信、廣播安裝以及景觀配電工程等。具體安裝項(xiàng)目如下：

①圍墻位移變形監(jiān)測(cè)。遺址共計(jì)約12處圍墻，且大部分存在圍墻石塊傾斜或位移等問(wèn)題，本次選擇7個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)圍墻的穩(wěn)定性、傾斜等進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，設(shè)備采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)在線傳輸方式。

②土壤含水率監(jiān)測(cè)。土遺址主要病害裂隙、苔蘚、滑落等與土壤含水存在直接關(guān)系，根據(jù)遺址現(xiàn)場(chǎng)選取12個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)土壤溫度、水分含量及電導(dǎo)率。

③水位監(jiān)測(cè)。選擇遺址排水渠道或地下井水進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，了解遺址水質(zhì)、溫度、埋深、水壓等相關(guān)信息，分析遺址病害形成機(jī)理。在遺址區(qū)選擇4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

④石質(zhì)文物本體含水率監(jiān)測(cè)。石質(zhì)文物存在開(kāi)裂、剝落、苔蘚、泛鹽等相關(guān)病害，為實(shí)時(shí)了解病害形成和文物含水率之間的相關(guān)性，需對(duì)石質(zhì)文物本體含水率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在遺址區(qū)選取10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、采集。

⑤紅外表面溫度監(jiān)測(cè)。在遺址監(jiān)測(cè)區(qū)共選取8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行被監(jiān)測(cè)對(duì)象無(wú)接觸式表面溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

⑥大氣有機(jī)揮發(fā)物含量監(jiān)測(cè)。在遺址監(jiān)測(cè)區(qū)選取1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行大氣有機(jī)揮發(fā)物（VOC）含量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

⑦表面溫度監(jiān)測(cè)。選取遺址監(jiān)測(cè)區(qū)石質(zhì)文物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，選擇4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行表面溫度監(jiān)測(cè)，為研究溫度差異對(duì)石刻文物裂隙等病害的形成提供重要依據(jù)。

⑧大氣二氧化硫含量監(jiān)測(cè)。安裝于氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備附近，用于對(duì)二氧化硫及酸雨的形成進(jìn)行分析研究。

⑨大氣二氧化氮含量監(jiān)測(cè)。安裝于遺址區(qū)內(nèi)采石點(diǎn)遺址旁，用于遺址區(qū)域內(nèi)二氧化氮含量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

⑩大氣溫濕度監(jiān)測(cè)。在遺址區(qū)內(nèi)共分散式選取10個(gè)具有代表性的位置點(diǎn)，用于實(shí)時(shí)采集遺址區(qū)內(nèi)不同區(qū)域的大氣溫濕度變化值。

6 項(xiàng)目亮點(diǎn)

①考古指導(dǎo)，動(dòng)態(tài)施工。項(xiàng)目嚴(yán)格按照“考古先行，施工落實(shí)”的原則，邀請(qǐng)重慶市文物考古研究院釣魚城考古隊(duì)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)，確保遺址本體安全，根據(jù)釣魚城遺址保護(hù)展示和發(fā)展的需要，科學(xué)編制、實(shí)施考古工作計(jì)劃。通過(guò)考古工作，摸清了遺址概況，評(píng)估了保存現(xiàn)狀，認(rèn)定了遺址價(jià)值，為實(shí)施保護(hù)展示工程和建設(shè)考古遺址公園提供了重要的科學(xué)依據(jù)。

②注重產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，理論結(jié)合實(shí)踐，項(xiàng)目與科研院所合作，開(kāi)展課題研究。遵循設(shè)計(jì)方案基本原則，制訂合理的本體保護(hù)施工工序，既保證了施工質(zhì)量，又提高了施工效率。

③融合現(xiàn)代科技，全面保護(hù)并解讀文物信息。本體保護(hù)與文物承載的歷史信息提取、解讀相結(jié)合，運(yùn)用現(xiàn)代科技手段，為保護(hù)展示提供豐富的一手資料。在施工前，引進(jìn)航拍技術(shù)，對(duì)大量原始?xì)v史數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，盡可能對(duì)遺址現(xiàn)狀進(jìn)行保存，同時(shí)對(duì)遺址墻體的重點(diǎn)部位進(jìn)行細(xì)部掃描，保存釣魚城范家堰遺址的文物歷史信息。

7 結(jié)語(yǔ)

范家堰遺址作為釣魚城申遺的重要組成部分，其常年暴露在外。本次工程結(jié)合預(yù)防性保護(hù)，以范家堰遺址本體監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，加強(qiáng)了范家堰遺址的日常保養(yǎng)維護(hù)與管理，在滿足人民群眾參觀、認(rèn)識(shí)文化遺產(chǎn)的同時(shí)，也完善了范家堰遺址日常保養(yǎng)維護(hù)（預(yù)防性保護(hù)）的長(zhǎng)效機(jī)制。

本工程是一個(gè)融考古工作、本體保護(hù)、展示及預(yù)防性保護(hù)為一體的新時(shí)代研究性保護(hù)工程，現(xiàn)代科技手段與傳統(tǒng)保護(hù)手段并行，不僅展示了釣魚城范家堰遺址的文化內(nèi)涵，而且初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)釣魚城范家堰遺址的合理保護(hù)利用。

注釋

①侯彩筠.古建筑保護(hù)修復(fù)加固技術(shù)及建筑設(shè)計(jì)探析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2024（1）：83-85.

②宋云華.中國(guó)古建筑保護(hù)維修與弘揚(yáng)發(fā)展[J].環(huán)球人文地理，2024（4）：135-137.

③孫滿利.土遺址病害的評(píng)估體系研究[J].文物保護(hù)與考古科學(xué)，2012，24（3）：27-32.