李玉穎 于俠

【摘 要】由于風(fēng)化、雨水沖刷及其他自然因素的侵蝕破壞，西炮臺遺址文物本體受到了不同程度的損壞。本文以營口市西炮臺遺址修繕保護(hù)為例，分析病害種類及特點(diǎn)并通過試驗(yàn)結(jié)果判定夯土土料的成分、物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)，采用傳統(tǒng)夯土工藝進(jìn)行修繕保護(hù)。以期為土遺址的保護(hù)研究提供有益借鑒。

【關(guān)鍵詞】西炮臺遺址；病害；灰土；加固修繕

【中圖分類號】K878 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1007—4198（2023）03

營口西炮臺是晚清在東北修筑的一座近代海防軍事工程。始建于清光緒八年，建成于清光緒十四年，占地面積8萬平方米。西炮臺遺址建筑風(fēng)格獨(dú)特，全臺呈“凸”字形，由圍墻、三座炮臺、護(hù)臺河、角樓、軍械庫、彈藥庫等建筑組成。四面圍墻850延長米，墻下有暗炮洞八處，東面有門三處，建有兵營二百余間，內(nèi)置大小炮共五十二尊。歷經(jīng)中日甲午戰(zhàn)爭、日俄戰(zhàn)爭、抗日戰(zhàn)爭和解放戰(zhàn)爭，成為中國人民反抗侵略的歷史見證。2006年5月被國務(wù)院公布為第六批全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位。上百年風(fēng)雨侵蝕，無數(shù)次戰(zhàn)火的摧殘，遭受了不同程度的破壞，病害發(fā)展趨勢也更加嚴(yán)重。

一、西炮臺遺址具有很高的歷史文物價值，在我國近代史中占有重要地位

19世紀(jì)末20世紀(jì)初，營口已成為中國東北經(jīng)濟(jì)、金融、航運(yùn)的中心，營口的戰(zhàn)略防御被納入清朝統(tǒng)治者的統(tǒng)一戰(zhàn)略部署。為加強(qiáng)海防，清朝統(tǒng)治者在沿海修筑炮臺128座，營口西炮臺是奉天各?？?5座炮臺之一。西炮臺遺址最顯著的特點(diǎn)是850延長米圍墻、三座炮臺、炮臺臺基、擋墻和馬道均沒有采用磚石結(jié)構(gòu)，而是全部采用夯土建筑形制。夯土建筑是中國最傳統(tǒng)的建筑形制，夯土有一個明顯的特點(diǎn)是夯面上可以看出夯窩。西炮臺的夯土圍墻層次均勻，整個圍墻和炮臺的夯土，層與層之間厚度均為20厘米，是我國東北地區(qū)規(guī)模最大的、保存完好的生土材料建筑遺存，也是中國人獨(dú)立設(shè)計(jì)施工并督修的大型炮臺，具有一定的歷史價值、科學(xué)價值及社會價值。同時對研究中國近代史和營口地方史有著重要意義。

（一）歷史價值

西炮臺遺址是中日甲午海戰(zhàn)的實(shí)物見證，遺址中出土的鐵炮、炮彈等武器裝備是研究海防史的重要物證。出土的石夯、鐵夯、碗、硯臺等文物對研究清末兵營生活提供了重要物證?，F(xiàn)存的鐵碉堡是解放戰(zhàn)爭時期的重要物證。

（二）科學(xué)價值

西炮臺遺址的選址、布局、炮位配置、建筑技術(shù)是北方沿海炮臺建造史上的重要案例。西炮臺遺址使用三合土代替了磚石作為建造材料，且其建造方法受到西式炮臺影響，是我國炮臺建造史上的一大進(jìn)步，對研究近代軍事防御工程和建筑技術(shù)史具有重要而獨(dú)特的科學(xué)價值。[1]

（三）社會價值

營口西炮臺遺址現(xiàn)已成為營口市的重要標(biāo)志，是重要的歷史文化資源與旅游資源，對于愛國主義教育具有重要意義。它所體現(xiàn)的不屈不撓的愛國精神對精神文明建設(shè)、提升中華民族的凝聚力具有重要價值。作為營口百年滄桑歷史的見證和中國近代歷史的縮影，西炮臺是中華民族不屈精神的象征，愛國主義、國防教育題材廣泛，意義深遠(yuǎn)。

二、環(huán)境對遺址本體的影響

土建筑遺址以生土為基本建筑材料，建筑工藝單一，建筑形態(tài)可塑性強(qiáng)，工程的可逆性很差；相對于木質(zhì)和磚石質(zhì)文物而言，土建筑遺址極為脆弱，易損，耐久性和抗風(fēng)能力弱，自我保存能力很差；土建筑遺址體量較大，且多以露天保存為主，受環(huán)境的影響極大，不利于保護(hù)。[2]

（一）溫差效應(yīng)

溫度變化是引起物理風(fēng)化作用的最主要因素。營口市屬于溫帶大陸性氣候，四季分明，晝暖夜涼，晝夜溫差較大。營口11月上旬開始結(jié)凍，12月中旬可凍結(jié)到10cm深，1月上旬凍土可達(dá)50厘米，最大凍土深度曾達(dá)1米多，3月上旬土壤開始解凍，4月上旬凍土完全化解。夏季又多雨，土體表層干濕變化頻繁，增加了土體膨脹和收縮的頻率，加快土體的開裂、剝落。溫差可促使夯土材料膨脹和收縮交替地進(jìn)行，久之則引起墻體破裂。

（二）可溶性鹽的晶漲作用

西炮臺遺址巖層主要為全新統(tǒng)海沖積層，巖性主要為灰綠、灰黃粉細(xì)砂、亞粘土等。由于毛細(xì)水的侵蝕作用，夯土文物近地面表層積聚大量的Na（K）NO3·H2O和Na（K）HSO4·H2O等可溶性鹽，夯土墻和文物基礎(chǔ)部位在可溶鹽的作用下，慢慢酥堿粉化。

（三）季風(fēng)作用

遺址區(qū)受季風(fēng)影響較大，全年主導(dǎo)風(fēng)向多為偏南風(fēng)，除冬季盛行偏北風(fēng)外，其余季節(jié)均盛行偏南風(fēng)，風(fēng)速較大，最大風(fēng)速達(dá)20m/ s 以上，大于8級大風(fēng)，日數(shù)20—35天，大于6級全年大風(fēng)日數(shù)80—100天。海陸風(fēng)四季存在，尤夏季明顯。加之圍墻夯土成分不同和夯土面水平層理，形成了大小不一、深淺不同、形狀各異的風(fēng)化凹槽、風(fēng)化洞。

（四）地理位置

營口處在地震活動高發(fā)區(qū)。歷史上發(fā)生過多次地震，夯土墻在地震及外力作用下也極易發(fā)生損壞。

（五）戰(zhàn)爭因素

西炮臺遺址歷史上經(jīng)受多次戰(zhàn)役，戰(zhàn)爭結(jié)束后沒有及時管理及保護(hù)，在一定程度上加速了對遺址的破壞。

三、現(xiàn)狀病害種類及特點(diǎn)

通過對西炮臺遺址圍墻及炮臺本體的現(xiàn)狀調(diào)查、周圍環(huán)境調(diào)查與氣候因素等分析，遺址病害主要原因是夯土自身因素、氣候因素、植被因素及戰(zhàn)爭、人為破壞造成的。

（一）風(fēng)化凹槽

遺址區(qū)域海風(fēng)及風(fēng)速較大，加之城墻夯土組成成分不同和夯土面水平層理，形成了風(fēng)化凹槽、風(fēng)化洞。炮臺圍墻四周外側(cè)風(fēng)化凹槽較多，南側(cè)墻體較為突出。凹槽寬約10—50cm，深5—50cm，大小不等，寬度與夯層厚度自相匹配。風(fēng)化深度與墻體夯土材料有關(guān)，隨墻體夯土硬度增大而減小，圍墻四面都有這種現(xiàn)象，特別是南面墻體（圖1）。風(fēng)化凹槽這種現(xiàn)象在黃土、石灰夯土墻上風(fēng)化寬度及深度相對小一些，而在灰土、石灰夯土墻上風(fēng)化寬度及深度相對大一些，局部形成類似西北地區(qū)的喀斯特地貌。

（二）層狀剝落、空鼓、酥堿、裂隙的現(xiàn)象

遺址區(qū)一年四季溫差變化較大，濕度變化也較明顯，日照時間長，夏季雨量豐富，在上述因素等干濕交替作用下墻體夯土?xí)a(chǎn)生層狀剝落、空鼓、酥堿等病害現(xiàn)象（圖2）。墻體的裂隙主要是平行裂隙和垂直裂隙，平行裂隙主要位于墻體的邊緣，由于墻體下部風(fēng)化殘缺或坍塌造成的卸荷裂隙；垂直裂隙主要是原墻體和后補(bǔ)墻體收縮裂隙，并因降雨滲水導(dǎo)致裂隙越來越寬；且后補(bǔ)墻體因原墻體結(jié)合性差導(dǎo)致后補(bǔ)墻體大面積空鼓。

（三）墻頂防滲層的破壞

灰土、石灰夯土墻頂面無防滲層，加之圍墻頂面生長圍墻頂部、邊坡、基部及兩側(cè)長有大量樹木和雜草，以灌木、高大喬木植物為主。植被以西墻最多，北墻次之，東、南墻最少，灌木、喬木植物之間距離較小，部分灌木、喬木植物距外墻體較近；圍墻兩側(cè)均茂密生長。樹木根劈作用導(dǎo)致夯土的開裂坍塌，降雨順開裂裂隙滲入，加重墻體的破壞；頂部樹木破壞墻體頂部防滲層，導(dǎo)致墻體滲水嚴(yán)重，墻體內(nèi)部夯土含水率較大，抗剪強(qiáng)度降低，加重墻體坍塌的危險性。

（四）崩塌傾覆

由于夯土的抗剪切強(qiáng)度低、夯土密實(shí)度不均勻、抗風(fēng)化能力差，加之墻體上部陡傾等因素，墻體上部1—2.0m范圍均產(chǎn)生了不同程度的坍塌現(xiàn)象。隨外層墻夯土坍塌的蔓延，夾芯土墻也逐漸坍塌下來，局部由于下部風(fēng)化凹槽的加深，使得凹槽以上墻體呈大塊傾倒。

四、現(xiàn)場夯土試驗(yàn)

（一）試驗(yàn)地點(diǎn)及夯土墻規(guī)格

（1）鑒于北方冬季寒冷結(jié)冰，試驗(yàn)位置選在西炮臺辦公室內(nèi)，采用暖氣加空調(diào)保持室內(nèi)溫度。

（2）試驗(yàn)夯土墻規(guī)格確定為長1.0m 、寬0.8m、高0.6m，每夯層厚度為150mm。同時夯筑五塊墻體進(jìn)行比較試驗(yàn)。

（二）試驗(yàn)材料

（1）主要材料：粘土。根據(jù)原夯土墻土體類型，在當(dāng)?shù)睾透浇x擇與其環(huán)境相似的土質(zhì)。粘土為粉紅色（塑性指數(shù)10—17）。對選定土料的含水量、顆分、液限、塑限進(jìn)行了分析。

（2）輔助材料：石灰、水硬石灰、糯米汁等。

（三）材料加工

（1）粘土的處理。將粘土敲打碾細(xì)過篩，土顆粒小于不大于2mm，鋪150—200mm厚，噴水濕潤，放置2—4天。濕度以手握成團(tuán)，摔地就散為宜。如果過濕則需烘干。

（2）糯米。先將糯米磨成粉，冷水和勻，加入大量熱水，使糯米湯變得很稀。

（3）土加入石灰、水硬石灰、糯米汁，少量水，攪拌均勻。

（4）灰土配比。本次夯筑試驗(yàn)采用三種配比，每種配比夯筑一塊墻體。

樣品1配比為粘土：石灰=8∶2。

樣品2配比為粘土：石灰：=7∶3，加糯米汁。

樣品3配比為粘土：水硬石灰：=7∶3。

（5）水灰比。用擊實(shí)試驗(yàn)確定各配方的最優(yōu)加水量與最大干密度。檢測方法：能搓成約30mm的細(xì)帶，則水分適中。碾成寬20mm、厚6mm的長條，沿光滑桌邊慢慢滑下，若僅伸出幾厘米，則砂含量太多，粘性不夠；若伸出200mm不斷，則砂含量太少，影響強(qiáng)度。若水分多，則夯不實(shí)，易滲水、會收縮裂紋。以夯實(shí)后干密度達(dá)到1.7—2.0g/cm3為宜（表1）。

五、遺址文物本體修繕保護(hù)措施

試驗(yàn)結(jié)果為文物本體修繕提供了有力的證據(jù)，為保護(hù)工程的設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。根據(jù)顆粒分析試驗(yàn)和擊實(shí)試驗(yàn)確認(rèn)，土料采用當(dāng)?shù)氐狞S土和黑土。壓實(shí)效果和壓實(shí)系數(shù)根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)確定，壓實(shí)系數(shù)應(yīng)不低于0.90。補(bǔ)夯完成后，整理圍墻頂部呈輕微弧形，把雨水分散成無數(shù)細(xì)流，不使其匯集，避免出現(xiàn)大的沖溝。防滲層采用3：7灰土（體積比）夯筑，夯實(shí)厚度30cm。

（一）夯筑施工工藝

3：7夯土配制加工后進(jìn)行所修繕墻體清理工作，采用傳統(tǒng)木樁設(shè)標(biāo)識以此“分活”后進(jìn)行每步夯筑前鋪料、打夯，最后進(jìn)行掖邊找平。

（二）墻體頂步防滲層保護(hù)工藝

（1）城墻頂部處理。將城墻頂部雜物與松散土料清除、多余夯土修整，保證其平整度。

（2）設(shè)標(biāo)識。在城墻頂部設(shè)立若干標(biāo)識，以此來保證防滲土料鋪設(shè)厚度，以免防滲層夯筑后高低不平。

（3）土料加工。灰土采用潑灰與墻體成分相近粘性土加水?dāng)嚢瓒?，其配合比?∶7（體積比），灰土拌合時應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作，采用人工充分拌和，保證其顏色、土料含水量均勻一致，防止土料過澇或過干對夯筑后的質(zhì)量造成影響。

（三）鋪料及保護(hù)性夯筑

（1）夯筑為分步夯筑。每步夯筑后需進(jìn)行掖邊找平處理，以免影響下一步夯筑效果。

（2）夯筑土料鋪設(shè)厚度不大于200mm厚，夯實(shí)后約110mm厚，由人工使用傳統(tǒng)夯具按要求分步進(jìn)行“沖海窩，鑄銀錠”等工藝夯筑，打夯時要求夯具高度以及打夯力度保持一致，以保證夯窩均勻。城墻夯筑后，檢測標(biāo)準(zhǔn)可按最大干密度與壓實(shí)系數(shù)進(jìn)行控制，壓實(shí)系數(shù)通常為0.93—0.95（以原城墻檢測數(shù)據(jù)而定）。

六、結(jié)語

經(jīng)過對夯土土料的配比研究以及探索古代夯土工藝與工法，采用傳統(tǒng)工藝調(diào)配，從而達(dá)到了完全采用傳統(tǒng)夯土工藝來加固保護(hù)文物的目的。通過西炮臺搶險加固保護(hù)工程前期的試驗(yàn)與后期工程的順利實(shí)施，有效改善了圍墻夯土的密實(shí)度、城墻頂部（馬道）灰土防滲層、風(fēng)化影響、植物根系對圍墻的破壞等多個病害問題，使修繕保護(hù)后的圍墻在外觀、夯土強(qiáng)度、以及對抗各種病害的能力有著明顯的提高，不但增強(qiáng)了圍墻本體的強(qiáng)度與保存年限，同時保留了圍墻的原始風(fēng)貌。

參考文獻(xiàn)：

[1]于珍.遼口要塞—西炮臺[M].長春：吉林文史出版社，2013.

[2]呂淵，田林.土遺址本體保護(hù)工程后評估方法的實(shí)踐——以交河故城保護(hù)加固工程為例[J].中國文物科學(xué)研究，2018（4）.

作者簡介：李玉穎（1973—），女，漢族，河北大城人，副研究館員，研究方向?yàn)椴┪镳^學(xué)、營口地方史、古遺址保護(hù)；于俠（1984—），男，漢族，黑龍江安達(dá)人，工程師，研究方向?yàn)楣胚z址保護(hù)。