吴少敏，陈 雳

（北京建筑大学建筑与城市规划学院，北京 100044）

土遗址的病害因素与保护措施研究
——以麟州故城为例

吴少敏，陈 雳

（北京建筑大学建筑与城市规划学院，北京 100044）

我国目前遗留的土遗址数量众多，但是土遗址保护理论尚未成熟，大多室外遗址缺乏基本的保护措施，损毁严重。文章通过对麟州故城进行系统的病害调查，分析土遗址的病害特征及其病害成因，针对不同的病害分别提出不同的保护措施，以期为西北干旱地区的土遗址保护和抢救工程提供研究实例和借鉴。

土遗址；麟州故城；病害；保护措施

土遗址的概念目前还没有一个统一的定义，土遗址是古遗址的一个主要分支，其分类有广义和狭义之分。广义上的土遗址范围较广，它包含历史建筑所残留的土质部分；而狭义的土遗址指的是以土体作为建造材料的房屋、夯土台基、城墙、窑洞、烽燧等遗址。我国的土遗址数量众多，截至第七批全国重点文物保护单位的统计，土遗址的数量多达900多个，约占文物总数量的20%。土遗址的分布范围广泛，现存遗址大多集中在我国的西北干旱地区和半干旱地区，包括新疆、甘肃、宁夏、内蒙、陕西、河北、河南等地[1]。

土遗址具有以下特点：①土遗址的规模大，大多存在于露天环境中，遭受风雨侵蚀，受自然影响较大，不利于文物保护；②遗址土体破坏具有不可逆性，土遗址以生土作为建筑材料，一旦缺失不可恢复；③人们对土遗址的保护意识淡薄，土遗址的历史信息、存在形态不为大众所熟知，容易遭到周边人群的破坏[2]。

自20世纪80年代以来，土遗址的保护逐渐引起了社会各界的重视，关于土遗址的研究也越来越多。目前关于土遗址的研究主要集中土遗址的病害成因、风化机理、建筑形制、加固技术、环境与土遗址保护的关系等方面。土遗址相对于其他的砖石、木质建筑遗址，更易受到自然环境的损害，此外，由于人们对土遗址的文物价值认识不足，致使土遗址遭受到人为破坏，许多遗址在历史的进程中逐渐磨灭，乃至消失。土遗址的保护工作已迫在眉睫，近年来大批的土建筑遗址已经开展了保护规划编制工作。

本文以麟州故城作为研究案例，重点剖析土遗址的病害表现及其成因，以及针对病害提出的相关保护措施。

1 麟州故城概况

麟州故城位于陕西省神木县店塔镇南7 km处杨城村西北侧的杨城山上，又名杨家城。西濒窟野河，北界草地沟，东连桃树梁，南接麻堰沟（图1）。麟州故城的现存文物为大面积的墙垣遗址，其依山势地形修建，逶迤起伏，整体为不规则形状，现存遗址南北长1 000余m，东西宽300余m，总面积约为41.55 hm2。整个故城按照位置与现有保存形态分为东城、内城、西城3个相互联系、又相对独立的部分（图2）。东城位于东部，为大面积的缓坡地，面积为10.16 hm2，现存有北、东、南3座城门，并有3座瓮城、3处马面以及4处角楼遗迹；内城最小，位于中部偏南，面积为4.33 hm2，地势高敞、墙垣厚大，当地俗呼“紫锦城”；西城规模最大，保留有大部分的夯土墙垣、高低不等，面积27.06 hm2，其东南段垒砌的残墙明显可见[3]。

图1 麟州故城与周围环境关系图

图2 麟州故城自然地貌

麟州故城的文物构成为墙垣遗址，包括墙垣、瓮城、城门洞、马面和古城内考古发现的房屋基址、水井遗址等不可移动文物以及雷石等出土的可移动文物。明初修建长城利用了故城的东、南、西3面墙垣，其西南和东侧的明长城烽火台遗址属于文物环境的构成内容。

2 麟州故城的病害因素分析

麟州故城历经千年的岁月洗礼，常年处于荒置状态，原址损毁严重，如今只遗存部分夯土城址。土遗址的病害主要由自然因素和人为因素两方面因素构成，解决这两种病害的手段也不一样。对于自然因素造成的破坏，主要采用科学技术的方法解决；对于人为因素造成的破坏，主要采用科学管理的手段解决。

本文通过对麟州故城的病害表现进行分类，总结出其本质的病害成因（表1），并提出有针对性的保护措施。

表1 麟州故城病害成因分类与病害表现分类之间的联系

2.1 病害表现特征

(1)片状剥蚀。片状剥蚀分为风蚀剥离和雨蚀剥离。风蚀剥离主要表现为墙体表面残留有大量的结石小突起，主要分布在东城的东南部，紫锦城（内城）。雨蚀剥离有两种表现：一种是在暴雨的侵袭下墙体形成的片状剥蚀；另一种是龟裂纹，主要分布在东城的东南部，临近杨家祠路段墙体以及紫锦城（内城）。

(2)裂隙（缝）。麟州故城的裂隙主要有两种形式：一种由于温度变化引起的裂隙，主要分布在东城和紫锦城（内城）大部分墙体；另一种是由于窑洞开挖引起洞口变形裂隙，主要分布在东城东南部窑洞处。

(3)掏蚀。掏蚀分为可溶性盐对墙体的酥碱掏蚀和风力掏蚀。酥碱掏蚀在地势较低处较为常见，多见于夯土墙基，主要分布在东城及紫锦城（内城）；风力掏蚀主要表现为层状风蚀和棒槌墙两种形式，主要分布在紫锦城（内城）及西城北部。

(4)冲沟。麟州故城的冲沟主要发生在东城、紫锦城（内城）的墙体横向构造裂隙处及城墙台顶处。

(5)崩塌。崩塌是最严重的破坏形式，当裂隙在外力（例如风蚀、热膨胀、人为破坏）的作用下，发展到一定程度即会发生崩塌。崩塌主要分布在东城南侧的濒危墙体处。

(6)植物破坏。城墙上长年植物生长，尤其是酸枣树，根系进入城墙内部，影响了古城的景观，破坏了城墙的内部结构（表2）。

表2 麟州故城遗址本体主要病害表现形式

(7)人为破坏。人为破坏包括取土掏洞、农田水利、建设性破坏等。紧邻故城遗址东门至南门一带的杨家城村，有若干户人家掘城垣为窑洞，非法侵占，对故城造成严重的破坏。城址内东南部的大部分土地被村民开辟为农田，种植农作物，面积大约为35 hm2，紫锦城部分墙体被村民掏空，辟作连接农田的道路。1975年，杨城村从故城城垣东面到西北面修建了一条灌溉明渠，总长度为1 950 m。其中东段明渠穿破城垣进入城内，中段明渠利用城垣的高度造成占用性破坏，占压墙垣遗址两段共约200余m，北段部分明渠经过城垣外侧。在西城断崖山脚处，店塔工业区神华集团发电厂和电石厂的烟囱、冷却塔和厂房对故城遗址北部的环境景观造成损害(图3)[4]。

图3 麟州故城病害因素分析图

2.2 病害成因

(1)风蚀。风是破坏土遗址的主要动力，它对各种病害的发生和发展起到推动作用，是麟州故城的最主要病害。风对土遗址的破坏主要是吹蚀作用和磨蚀作用。根据气象资料显示，神木地区的平均风速是2.4 m/s，最大风速可达到26 m/s，大风天气尤其是扬沙天气对土遗址会产生巨大的破坏作用。风蚀会导致遗址发生片状剥蚀、土体掏蚀。

(2)水蚀。水蚀主要包括降水、吸附水对遗址的破坏作用。神木县属于半干旱大陆性气候，年平均降水量约为424.4 mm，降水量具有明显的季节性特征，主要集中在夏季和秋季。夏季集中降水会导致遗址表面材料流失，土体形成泥皮，天气干燥时形成片状剥蚀，部分降水沿土体的低洼处渗透，形成冲沟，土体内部的吸附水由于温度的变化发生物理形态的变化。麟州故城的夏季炎热短促，冬季寒冷漫长，年平均气温为8.9℃。吸附水在低温状态下转化成凝结水，使土遗址形成新的裂隙。此外，吸附水可以吸附溶解盐，在温度降低时析出大量的溶解盐晶体，导致遗址墙体的基础发生酥碱[5]。

(3)温度变化。由于土遗址矿物成分的热膨胀系数不同，在温差的作用下，土体结构不断疏松，强度降低。此外，温度的变化还会导致土体水分蒸发，失水收缩，形成裂缝。

(4)生物腐蚀。生物腐蚀分为动物活动和植物生长对遗址的破坏作用，包括穴居动物如老鼠、蚂蚁、蚯蚓在墙体中挖洞巢居，遗址上生长的植物对墙体的根劈作用等。

(5)地震。神木县地处榆林—府谷地震带，地震活动较弱，自公元前780年—1900年记载的地震共9次，都为6级以下地震，1900年至今未发生过地震，未有地震灾害记录。地震会直接造成土体的松动、开裂、坍塌，对土遗址具有毁灭性的打击。地震属于自然界的不可抗力因素，只能通过组织管理尽量减少损失。

(6)人为破坏。人为破坏主要包括对城墙本体和遗址周边环境的破坏，这些破坏或造成土遗址的永久性缺失，或造成遗址内整体风貌的失调。

3 麟州故城的保护措施研究

目前土遗址的保护加固技术主要包括灌浆法和锚固法，通常需要结合两种方法。灌浆法是一种化学方法，其重点在于选用合理的灌浆材料。灌浆材料一般用于土遗址裂缝灌浆填充和粘连破碎土体。国内目前最常用的灌浆材料有PS-C、PS-F，这些材料符合“不改变文物原状”的原则。锚固法是一种物理方法，主要通过在遗址内插入连接筋，如钢筋、木锚杆、楠竹等材料，增强土遗址的稳定性。

以下分别针对麟州故城土遗址的不同病害表现提出不同的保护措施。

(1)片状剥蚀。对于风化严重的城墙墙体，采用PS材料（即高模数的硅酸钾溶液）对土体进行喷洒处理，可使片状、离散、晶态的黏土矿物微观结构发生变化，形成一种致密的非晶体网状胶凝体，使土体具有很好的防风化和防雨蚀的效果。

(2)裂隙。裂隙的产生严重危害城墙的稳定性，严重情况下会导致城墙崩塌。对于土体的裂隙部位，必须采取灌浆处理的方法。灌浆时要保证填充浆体密实，灌浆材料一般选用PS-C、PS-F等系列材料。灌浆方式分为渗透灌浆和充填灌浆两种。渗透灌浆理论上是将浆液渗入土孔隙，排除土中的水和空气，不破坏土体原有结构；而充填灌浆则适用于大孔隙、大孔洞，浆液固化后成为一定强度的固体，充填了原有的空间。对于危险的城墙墙体，采用锚杆加固与裂隙灌浆相结合的方法进行加固，锚杆的材料采用木锚杆或楠竹加筋复合锚杆。

(3)掏蚀。对于墙基被严重掏蚀的墙体，采取补砌加固材料的方法进行加固，防止其发生崩塌破坏。加固材料主要为夯土，应与城墙的土体材料相近，夯土的密度略大于遗址的密度。

(4)冲沟。根据冲沟发生的位置和破坏程度，采取不同的处理方式。对于顶面隐蔽的汇水面，采用黏土、灰土掺加一定量的加固剂进行夯土填补，夯填时结合排水系统的设计，使雨水沿着指定位置排泄。对于没有夯填条件的冲沟，应提高其抗雨蚀能力，减少雨水对土体的冲蚀量。

(5)崩塌。崩塌是最为严重的破坏形式，对于已经发生崩塌的墙体，应收集其土体，根据历史照片或文献补砌该段城墙。补砌的城墙段采用夯筑的方式，与城墙的原有建筑形制保持一致，还原其原真性，同时使用灌浆法和锚固法增强补砌城墙与邻近城墙的黏结性。对于无法还原的崩塌墙体，可采用表面补砌包埋法，即在遗址表面加一层修补材料，使遗址得到相应的保护[6]。

(6)植被破坏。植被对土遗址具有保护和破坏的双重作用，因此要区别对待。对于植物根系较粗的乔木和灌木，对其进行定期的检查和清除，清除的过程注意保护好土体，局部进行锚杆锚固，避免土体发生崩塌；对于根系较小的草本植物，结合遗址的景观展示效果，保持适当的密度，既能美化环境，还能防止遗址的水土流失。

(7)人为破坏。首先应加强遗址区的土地使用管理，对于麟州故城遗址保护范围内的土地，因地制宜合理调整土地使用性质，土地权属变更为国有土地，农业耕地转为文物保护用地。在保护范围之内，杨城村部分村民的窑洞倚靠城垣遗址，掏挖取土，不利于遗址的保护，应当实施搬迁。对于麟州故城遗址建设控制地带的土地，采用界桩标明建设控制地带的范围，建设控制地带内的建设项目必须通过文物管理部门的审定后方可实施，并做好土地清退和环境建设。其次加强文物管理工作，包括设立管理机构、制订管理规章，加强日常管理等内容。此外，要保护遗址区的景观环境，对麟州故城内外道路系统进行合理规划；高低压电线绕开麟州故城遗址，恢复自然景观视线；清除20世纪70年代兴建的水渠；紧邻窟野河的神华集团发电厂对故城的景观风貌产生了较大的破坏，责令其停止生产，搬迁至其他地方；对建控地带内的古树名木增加标志，建立监测和保养维护制度[7]。

4 结论

(1)麟州故城土遗址的主要病害成因是风蚀、水蚀、温度变化、生物腐蚀、地震、人为破坏，由此形成的病害表现主要有片状剥蚀、裂隙、掏蚀、冲沟、崩塌、植被破坏、人为破坏。

(2)针对不同的土遗址病害，应制定不同的保护措施，对症下药，从而使遗址修复具有针对性和可实施性。

(3)土遗址的保护要建立科学的病害评估体系，使受损程度较严重的遗址能够及时地得到抢救和修复。遗址的保护应做好日常监测和管理工作，预防土遗址遭到不必要的病害破坏。此外，土遗址的保护不仅要保护遗址本体，同时要整治遗址的赋存环境，二者相辅相成，缺一不可。

[1]郑一萍.第1～第6批全国重点文物保护单位历史年代数据统计[J].中国文物科学研究,2011(2):74- 76.

[2]王旭东.土建筑遗址保护理念探索与实践:以交河故城保护为例[J].敦煌研究,2010(6):1- 9.

[3]陕西省考古研究院榆林市文物考古勘探工作队,神木县文管办.神木县麟州故城考古调查勘探报告[R].榆林市:陕西省考古研究院榆林市文物考古勘探工作队,2010.

[4]孙满利,李最雄,王旭东,等.干旱区土遗址病害的分类研究[J].工程地质学,2007,15(6):772- 778.

[5]吴胜勇.神木县近55年气候特征及变化分析[J].陕西气象,2013(2):20- 23.

[6]孙满利.土遗址保护初论[M].北京:科学出版社,2010.

[7]北京建工建筑设计研究院,北京建筑大学.麟州故城保护规划文本[M].北京:北京建工建筑设计研究院,北京建筑大学,2015.

Research on the Factors of Damage and Preservation Measures of Earthen Ruins——Case of Linzhou Ancient City

WU Shaomin，CHEN Li
（School of Architecture and Planning，Beijing University of Civil Engineering and Architecture，Beijing 100044，China）

There are a large number of earthen ruins remain in our country, while the protection theory is not mature. Most of the outdoor ruins lack of basic protection measures is being ruined badly. This paper analysis the main causes and characteristics of the damage and deterioration of Linzhou ancient city and provide different protection measure for corresponding damage of the ruins separately, in order to provide research example and reference for preservation and rescue project of earthen ruins in the southwest dry area.

TU-87

A

吴少敏（1991-），男，硕士研究生，主要研究方向为建筑遗产保护。E- mail:178235518@qq.com.

北京市教委课题（SQKM201610016004）；北京建筑大学博士科研启动基金项目（00331616007）