大河村遺址仰韶文化房基保護(hù)加固修復(fù)

孫延忠（中國文化遺產(chǎn)研究院 北京 100029）

引言

鄭州大河村遺址是中原地區(qū)仰韶文化的典型聚落遺址，規(guī)模龐大、發(fā)展序列完整。遺址包含有仰韶文化、龍山文化和夏商時期文化層。仰韶文化時期的房屋基本上屬于地面建筑，發(fā)現(xiàn)了保存完好的連間套房，房屋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，東西并列成排，彼此相連，共墻而建，各有房門，建造過程有一定的程序。從多座連為一體的房屋結(jié)構(gòu)看，房舍多以家族為單元，這些房屋大小不等，反映當(dāng)時已存在一定的等級關(guān)系。1972年遺址經(jīng)考古發(fā)掘后，在房基上搭建了保護(hù)房，以避免受雨、光照等自然因素的直接破壞；但受地下毛細(xì)水影響，房基地坪及墻體表面苔蘚、藻類及霉菌等生物病害滋生嚴(yán)重。1986年大河村遺址博物館建成后，房基受地下毛細(xì)水及保存環(huán)境的影響變小，但墻體風(fēng)化破壞嚴(yán)重，存在墻體紅燒土開裂、碎裂、坍塌、鹽析、脫落、酥堿粉化等病害，且病害有逐漸發(fā)展的趨勢，影響到房基墻體的穩(wěn)定性和安全性，亟需進(jìn)行保護(hù)加固。本文針對大河村遺址房基現(xiàn)存病害，采用物理手段加固房基墻體，提高墻體紅燒土的強(qiáng)度，同時建設(shè)房基本體及房基保存環(huán)境的監(jiān)測系統(tǒng)，對其保存環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)測、控制及預(yù)警，防止房基墻體病害的繼續(xù)發(fā)展，保證房基墻體在目前保存環(huán)境條件下的安全性和穩(wěn)定性。

一、房基概況

大河村遺址仰韶文化房基（F1—F9）經(jīng)考古發(fā)掘后，先后在保護(hù)棚、遺址博物館內(nèi)進(jìn)行原狀展示（圖1），其中基址F1—F4屬仰韶文化三期，基址F5—F9屬于仰韶文化四期。房屋為地面起建的建筑，平面為長方形或梯形，建筑面積最大的為35平方米，最小的2.34平方米，大多數(shù)為8～15平方米。房基F1—F4是一組東西并列、緊密相連的四間一體排房建筑，采用“木骨整塑”構(gòu)筑技術(shù)，墻體經(jīng)過火燒呈堅硬的磚紅色，墻體內(nèi)布滿圓形柱洞和蘆葦束及橫木痕跡，房屋建筑工藝先進(jìn)，具有堅固耐用、防潮保溫的優(yōu)點(diǎn)，歷經(jīng)5000余年仍保留有完整的平面布局和1米多高的墻壁，是我國迄今為止發(fā)現(xiàn)的保存最完好的仰韶時代居址之一（圖2）。房基F5—F9建筑方法則多樣化，“木骨”明顯退化，墻壁未挖基槽，在略經(jīng)平整砸實的基礎(chǔ)面上，直接用硬草拌泥筑墻。多數(shù)房基內(nèi)有1個或1個以上的方形燒火臺（圖3）。

圖1 大河村博物館仰韶文化房屋基址原狀展示廳（局部）

圖2 房基F1—F4（從左至右）建筑布局和修復(fù)前保存狀態(tài)

圖3 房基F5—F9（從左至右）建筑布局和修復(fù)前保存狀態(tài)

二、房基病害

大河村遺址房基經(jīng)考古發(fā)掘后搭建了保護(hù)房，一定程度上避免了房基受降雨、光照等自然因素的直接破壞，但受地下毛細(xì)水及溫差的影響，導(dǎo)致地坪及墻體表面苔蘚及霉菌滋生、紅燒土開裂、脫落、坍塌等病害；1980年代建設(shè)遺址博物館對基址加以覆蓋后，地下毛細(xì)水和保存環(huán)境影響變小，但房基墻體風(fēng)化繼續(xù)發(fā)展，主要存在開裂、碎裂、鹽析及酥堿粉化等病害：

1.碎裂坍塌。房基墻體開裂或碎裂造成土體脫落，嚴(yán)重區(qū)域隨著土體的脫落，導(dǎo)致墻體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而坍塌（圖4）。墻體的坍塌破壞了房基的完整性，且影響房基的觀賞性和價值。

圖4 墻體碎裂坍塌

2.開裂及裂隙。房基發(fā)掘后受環(huán)境因素變化引起紅燒土體的脹縮及變形，造成墻體開裂。裂隙縱橫交錯，將墻體分割成無數(shù)塊碎塊（圖5），影響到墻體的穩(wěn)定性和安全性。

圖5 墻體開裂

3.掏蝕。掏蝕主要位于墻壁底部（圖6），掏蝕深度最大處深達(dá)10厘米，嚴(yán)重影響墻壁的穩(wěn)定性。掏蝕主要受地下毛細(xì)水的影響造成，目前此種病害已基本穩(wěn)定。

圖6 墻體掏蝕

4.表層空鼓與剝落。受保存環(huán)境因素的影響，加之墻體結(jié)構(gòu)及工藝原因，呈多層間剝離狀態(tài)，土體局部剝離或空鼓（圖7），在重力作用下空鼓或剝離土體易脫落，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

圖7 墻體紅燒土片層剝離及剝落

5.泛鹽。因歷史上受地下毛細(xì)水和環(huán)境溫濕度變化的影響，房基墻體表面覆蓋一層白色鹽結(jié)晶，形成一層厚的鹽殼（圖8），紅燒土表面因鹽析導(dǎo)致酥堿粉化脫落。

圖8 墻體鹽析

6.酥堿粉化。紅燒土墻體受保存環(huán)境因素的影響，表面的酥堿粉化現(xiàn)象明顯（圖9），尤其是墻體的頂部，表層酥堿粉化層厚達(dá)3厘米，在墻體底部有明顯堆積較厚的已脫落紅色粉末。

圖9 墻體紅燒土酥堿粉化

三、房基保護(hù)加固修復(fù)

大河村遺址房基保護(hù)工程的內(nèi)容主要是墻體紅燒土保護(hù)，目的是采用物理和化學(xué)方法清除和治理現(xiàn)存病害，提高房基墻體紅燒土的強(qiáng)度，防止墻體病害繼續(xù)發(fā)展，減緩風(fēng)化破壞速度，保證房基的安全性、完整性和穩(wěn)定性。

房基保護(hù)堅持以原址原狀現(xiàn)狀保護(hù)為前提，以物理加固為主、化學(xué)加固為輔，以不改變房基整體外貌為原則，同時在保護(hù)工程實施過程中，不允許對房基造成新的破壞和影響。因此保護(hù)材料和工藝須進(jìn)行實驗室及現(xiàn)場試驗，在保護(hù)材料性質(zhì)、配比、施工工藝取得試驗成功的基礎(chǔ)上，再用于工程實施。根據(jù)以上總體思想，提出以下保護(hù)原則：最小干預(yù)，不改變房基原狀；動態(tài)設(shè)計，可再處理；可辨識性；穩(wěn)定性；采用與房基墻體相符合的傳統(tǒng)材料、工藝或改進(jìn)技術(shù)。

（一）房基墻體修復(fù)材料篩選

房基保護(hù)材料主要利用傳統(tǒng)無機(jī)材料作為膠結(jié)材料，按照房基墻體材料成分、工藝及顏色，遵循原材料原工藝的做法，對傳統(tǒng)材料、工藝和技術(shù)進(jìn)行科學(xué)化應(yīng)用，增加材料的耐久性和穩(wěn)定性。修復(fù)材料采用兼容性強(qiáng)的傳統(tǒng)材料水硬性石灰添加遺址發(fā)掘出的紅燒土，并添加減水劑、易分散纖維等助劑配制修補(bǔ)和灌漿材料。根據(jù)檢測標(biāo)準(zhǔn)，將待選修復(fù)材料制成不同規(guī)格樣塊，進(jìn)行材料顏色、密度、吸水率、孔隙度及強(qiáng)度等性能指標(biāo)檢測（圖10），篩選適合房基保存環(huán)境的修復(fù)材料，作為“犧牲性材料”進(jìn)行墻體紅燒土殘缺不穩(wěn)定區(qū)域修補(bǔ)加固，保證原紅燒土材料不再劣化。

圖10 修補(bǔ)試塊制作

（二）墻體脫落及碎裂紅燒土塊的粘結(jié)加固

1.松動、移位及脫落紅燒土塊編號。根據(jù)房基墻體整體外貌、歷史資料和發(fā)掘初期照片等，按照松動、移位和脫落紅燒土塊的形狀和正確位置進(jìn)行編號、標(biāo)記位置（圖11）。

圖11 紅燒土塊編號及標(biāo)記位置

2.清理燒土塊。采用竹刀、毛刷、吸耳球等清除紅燒土塊表面及粘結(jié)面的積塵、泥垢和鹽殼等（圖12）。

圖12 清理紅燒土塊表面鹽殼及積塵

3.選擇粘結(jié)面。根據(jù)紅燒土塊松動、移位及脫落等形狀及墻體結(jié)構(gòu)等，確定紅燒土塊固定的具體位置、方向和粘結(jié)面（圖13）。

圖13 確定紅燒土塊在墻體位置

4.潤濕粘結(jié)面。用軟毛筆（刷）蘸取去離子水和加固劑對粘結(jié)面進(jìn)行潤濕（圖14）。

圖14 潤濕粘結(jié)面

5.涂抹粘結(jié)材料。在紅燒土塊和粘結(jié)面涂抹粘結(jié)材料（圖15），涂布均勻，厚度適中，在保證有效粘結(jié)面的同時，盡可能不使粘結(jié)材料溢出粘結(jié)紅燒土塊的邊緣。

圖15 涂抹粘結(jié)材料

6.歸位粘結(jié)。按原部位與走向平穩(wěn)回粘（圖16），操作時輕輕按壓回粘的紅燒土塊，校正回粘位置，盡可能減少人為偏差。

圖16 紅燒土塊原位粘結(jié)

7.支護(hù)保護(hù)。歸位粘結(jié)較大的紅燒土塊時，在粘結(jié)固定材料未固化前可采取簡易可行的木（竹）架進(jìn)行臨時支護(hù)（圖17），防止粘結(jié)材料在固化穩(wěn)固前垮落破壞。

圖17 紅燒土塊粘結(jié)后臨時支護(hù)

8.粘結(jié)效果。紅燒土塊經(jīng)歸位回貼后，提高了房基的完整性和真實性，得到較好保護(hù)加固效果（圖18）。

圖18 墻體紅燒土塊回貼加固效果

（三）墻體空鼓和剝離灌漿加固

1.檢測。采用紅外熱成像或內(nèi)窺鏡對對房基墻體不同層紅燒土間的空鼓和剝離區(qū)內(nèi)部進(jìn)行觀察和檢測（圖19），明確空鼓、剝離分布范圍、面積、尺寸等，便于實施灌漿加固。

圖19 紅外熱成像檢測墻體空鼓

2.清理空鼓和剝離等區(qū)域內(nèi)雜物。根據(jù)紅燒土空鼓或剝離區(qū)域形態(tài)、尺寸和特征，采用扁鏟、竹刀、吹風(fēng)機(jī)、吸塵器及空壓機(jī)等工具清除空鼓和剝離空腔內(nèi)的積塵、酥堿粉及雜物（圖20）。

圖20 縫隙清理

3.布設(shè)灌漿管。根據(jù)墻體空鼓和剝離紅燒土張開度和分布情況，確定布設(shè)灌漿管的位置和數(shù)量。灌漿管的孔徑與長度按實際狀況選取；選取既適合灌漿、又適合觀察的部位預(yù)埋設(shè)注漿管及灌漿嘴（圖21）。

圖21 布設(shè)灌漿管

4.封口。采用水硬性石灰添加紅燒土配制的膠泥封堵空鼓和剝離等區(qū)域開口，并封堵可能漏漿口。封口是灌漿成功的關(guān)鍵，封堵裂口應(yīng)細(xì)心嚴(yán)密處理，注意避免出現(xiàn)氣泡，確保灌漿時不漏漿，使?jié){液在自身重力作用下能滲入空鼓或剝離區(qū)域深部，保證灌漿質(zhì)量。

5.潤濕。灌漿前先用清水對墻體空鼓和剝離區(qū)域空腔內(nèi)部進(jìn)行潤濕，以保證漿液的流動。潤濕采用滴管或灌漿管進(jìn)行。

6.支護(hù)。對墻體空鼓和剝離區(qū)域灌漿前需要進(jìn)行臨時支護(hù)，防止?jié)櫇窕蚬酀{過程中空鼓和剝離的紅燒土土塊在重力作用下脫落，形成二次破壞。支護(hù)時表面先墊一層薄海綿或毯子等柔性材料，再用木板和木棍支頂。

7.灌漿。通常采用無壓力設(shè)備進(jìn)行灌漿。根據(jù)灌漿部位的實際情況，可選擇注射器或無壓力灌漿機(jī)等，在保證空鼓或剝離土體穩(wěn)定性及不漏漿的情況下將墻體紅燒土層空腔內(nèi)充滿（圖22）。灌漿時遵循少量多次的原則，采取由里到外、從下至上，從兩頭向中間逐步封閉，保證漿液的滲透，直到下一個排氣嘴出漿時停止灌漿，以保證漿液充滿空腔內(nèi)。灌漿結(jié)束后，立即拆除注漿管道并清洗干凈。

圖22 灌漿

（四）墻體裂隙修補(bǔ)加固

針對房基墻體開裂及裂隙等區(qū)域，采取補(bǔ)縫修補(bǔ)（圖23）。開裂較深的裂隙，采用修補(bǔ)材料無法補(bǔ)縫，需要先封縫后再灌漿，待漿液硬化后再進(jìn)行補(bǔ)縫修補(bǔ)。同時對不穩(wěn)定墻體采用木板進(jìn)行支護(hù)。具體操作流程如下：

圖23 墻體裂隙修補(bǔ)前后對比

1.清理開裂裂隙內(nèi)雜物。根據(jù)開裂裂隙形態(tài)、尺寸和特征，采用扁鏟、竹刀、吸塵器、空壓機(jī)清潔裂隙內(nèi)雜物，先清理內(nèi)部塊狀物，再清理內(nèi)部積塵等。清理工作要徹底，以保證補(bǔ)縫密實或灌漿充實。

2.潤濕。修補(bǔ)前先用純凈水對裂隙兩側(cè)及內(nèi)部進(jìn)行潤濕，以保證修補(bǔ)材料與原裂縫兩側(cè)的粘結(jié)性。可用滴管或灌漿管對裂縫區(qū)域進(jìn)行潤濕。

3.補(bǔ)縫。采用修補(bǔ)材料對開裂裂隙進(jìn)行修補(bǔ)。如果裂隙較深，可先灌漿再補(bǔ)縫。灌漿可參照空鼓灌漿措施。

四、結(jié)論

鄭州大河村遺址仰韶文化房屋基址保護(hù)修復(fù)工程屬設(shè)計施工一體化科研施工項目，落實“動態(tài)設(shè)計、信息化施工”的全新理念，是工程設(shè)計理念和意圖得以實現(xiàn)的保證。通過工程實施過程信息反饋實現(xiàn)動態(tài)設(shè)計，以彌補(bǔ)原有設(shè)計的不足與欠缺，依據(jù)發(fā)現(xiàn)信息進(jìn)行文物價值和保存狀態(tài)的再認(rèn)知，深層次、全方位的深化設(shè)計，達(dá)到信息化科學(xué)施工。

科研成果服務(wù)工程實施，科學(xué)研究工作始終貫穿于該項目實施的全過程。在文物保護(hù)原則指導(dǎo)下，病害勘察、材料工藝分析、保護(hù)材料篩選、配比及工藝、室內(nèi)及現(xiàn)場試驗等都體現(xiàn)科研現(xiàn)行的理念；針對不同病害采取相應(yīng)保護(hù)對策，所有技術(shù)措施及工藝都要在大量試驗分析論證其可行性、效果評估基礎(chǔ)上，堅持先試驗后施工、專家顧問組全過程監(jiān)督指導(dǎo)的政策。

房基保護(hù)遵循了最小干預(yù)及現(xiàn)狀保護(hù)原則。保護(hù)修復(fù)工程以傳統(tǒng)無機(jī)材料物理加固為主，體現(xiàn)其兼容性和耐久性原則。所用修補(bǔ)材料作為一種“犧牲層材料”保護(hù)房基墻體現(xiàn)狀紅燒土材料免于繼續(xù)劣化，并保存和延續(xù)了房基真實的歷史信息和價值。

房基經(jīng)保護(hù)修復(fù)后，提高了紅燒土的強(qiáng)度，增加了墻體的完整性和穩(wěn)定性。施工過程及竣工后實施保護(hù)效果長期跟蹤監(jiān)測與評估，截至目前房基保護(hù)效果較好，保護(hù)措施達(dá)到了防止或減緩房基劣化速度的目的，保證房基在目前保存環(huán)境條件下的安全性、完整性和穩(wěn)定性，為公眾提供相對真實的觀覽體驗（圖24）。

圖24 房基F1-F9保護(hù)前后對比

（本文圖片均由作者拍攝。）