淺議不可移動文物本體與周邊環(huán)境整體保護(hù)

李建榮

摘要：嘉峪關(guān)長城第一墩是明代萬里長城西端的第一座墩臺，由于受到修筑材料本身特性和自然、人為等因素影響，本體產(chǎn)生各種病害;另外第一墩賦存載體崖壁下方常年受到河水沖刷和侵蝕，受自然重力卸荷因素的影響，墩臺東西兩側(cè)的崖壁頂部形成貫通性裂隙，導(dǎo)致墩臺近1/5崩塌，嚴(yán)重危及墩臺本體安全。通過對墩臺本體的保護(hù)維修，延緩了墩臺病害的加劇，同時對墩臺賦存環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，對墩臺的長期保存起到了積極作用。

關(guān)鍵詞：長城第一墩;病害;本體與周邊環(huán)境整體保護(hù)

一、概況

嘉峪關(guān)長城第一墩又名“討賴河墩”和“頭墩”，位于嘉峪關(guān)關(guān)城南7.5km討賴河北岸56m的崖壁之上。它是明代肅州西長城的盡頭，又是明代萬里長城最西端的第一座墩臺。該墩臺由肅州兵備道李涵于明嘉靖十八年至十九年（公元1539-1540年）監(jiān)筑。

為了確保長城第一墩文物安全，嘉峪關(guān)市政府于2010年實施了長城第一墩本體加固和崖壁錨固工程，對墩臺本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng);2012年實施了嘉峪關(guān)長城第一墩文物保護(hù)防洪工程，阻隔了河水對第一墩賦存崖壁的掏蝕;2013年又實施了第一墩崖壁錨固二期工程，對第一墩下方及墩臺東西312米跨度崖壁進(jìn)行了系統(tǒng)錨固，這些工程的實施保證了第一墩的文物安全。

二、保存現(xiàn)狀

長城第一墩原高14.5m，底邊長、寬均為14.5m，現(xiàn)存墩臺長13m、寬10m、最高處高約9m。由于常年風(fēng)吹雨蝕，墩臺表面產(chǎn)生各種病害，另外墩臺下崖壁常年受到討賴河水沖刷、風(fēng)雨侵蝕等原因多次崩塌，導(dǎo)致墩臺約1/5隨著崖壁的崩塌墜入河谷。

1.第一墩本體病害

（1）片狀剝離

片狀剝離是指土遺址表面在外營力和內(nèi)營力的作用下疏松起殼，在外力和重力的作用下片狀或塊狀脫落。長城第一墩長期處于干旱環(huán)境中，溫、濕度變化大，土遺址表面的較脆弱部位易出現(xiàn)剝離。

（2）酥堿

酥堿是指土遺址在水的作用下，內(nèi)部的鹽分在表面富集，由于鹽分反復(fù)結(jié)晶溶解，內(nèi)部不斷疏松，在外營力的作用下土遺址出現(xiàn)掏蝕凹進(jìn)。

（3）沖溝

沖溝是指在雨水長期作用下，土遺址表面低洼部分形成較明顯的沖蝕痕跡。第一墩墩臺由于長期的受到風(fēng)雨侵蝕，北側(cè)頂部至中部形成明顯的沖溝。

（4）裂隙

裂隙是指土遺址在外力和內(nèi)力等因素作用下形成的裂縫。長城第一墩本體由于長期強(qiáng)烈的溫濕差引起土體反復(fù)脹縮、凍融、卸荷和地震等自然因素影響下產(chǎn)生裂隙，主要有卸荷裂隙和沖溝裂隙。

（5）病害成因分析

1）組成墩臺的土體性質(zhì)是本體病害產(chǎn)生的內(nèi)因。土體的抗沖刷、抗崩解、抗侵蝕的能力較差，在長年的風(fēng)沙雨雪侵蝕下，土體結(jié)構(gòu)逐漸松散，孔隙率增大，密實度變小，風(fēng)化病害日益嚴(yán)重。

2）第一墩所處的自然地理環(huán)境是本體病害產(chǎn)生的外因。嘉峪關(guān)的戈壁氣候?qū)Χ张_本體的耐久性產(chǎn)生著不利影響，主要表現(xiàn)：區(qū)域內(nèi)年溫差和日溫差較大，使得墩臺土體經(jīng)受著頻繁的熱脹冷縮循環(huán);區(qū)域內(nèi)強(qiáng)降雨多集中于夏季，強(qiáng)烈的沖刷作用對墩臺表層土體產(chǎn)生了極大的破壞;區(qū)域內(nèi)常年多風(fēng)，風(fēng)沙吹蝕造成了墩臺表面土體的損傷和流失。

2.第一墩賦存環(huán)境病害

（1）崖壁裂隙

長城第一墩賦存的崖壁頂部東西兩側(cè)，分布有三條延伸較長貫通性卸荷裂隙，其中一條在墩臺東側(cè)距崖壁邊緣3.8m處，可見長度為45m，裂隙寬度為2 5cm，第一墩本體就在該區(qū)域，直接關(guān)系長城第一墩本體的安全。另一條裂隙則距崖壁邊緣2.0-5.6m，裂隙寬度為2-80cm，可見長度78m，裂隙向墩臺延伸趨勢明顯。還有在第一墩西側(cè)，也存在裂隙，寬度1-3cm，長約90m。這些卸荷裂隙走向與崖壁面走向平行，表現(xiàn)為上寬下窄，危巖體底部懸空。裂隙的存在威脅著第一墩的穩(wěn)定。

（2）崖壁底部河水掏蝕

第一墩墩臺下的討賴河屬于季節(jié)性河流，常年有水，尤其6-9月的徑流量占年徑流量的一半以上，尤其在豐水期產(chǎn)生洪水，對崖壁基礎(chǔ)形成十分嚴(yán)重的沖刷和掏蝕。

（3）病害成因分析

墩臺賦存的崖壁由于河水常年沖刷、侵蝕，高差有56米，崖壁頂部邊緣在卸荷作用影響下，易形成拉力帶，產(chǎn)生卸荷裂隙。崖壁巖性均為卵石，膠結(jié)強(qiáng)度低，整體性差，易于變形失穩(wěn)。

崖壁位于討賴河邊緣，由于河流在此河谷坡降大，流速高，6-9月份洪峰時流量劇增，水流對河床的沖刷掏蝕，會引起河岸巖體崩塌。另外河水的浸泡，使崖壁底部泥質(zhì)膠結(jié)軟化，造成巖體強(qiáng)度降低，使崖壁失穩(wěn)。

三、病害治理措施

1.墩臺本體的保護(hù)措施

（1）墩臺臨空側(cè)土體補(bǔ)強(qiáng)加固

墩臺臨空側(cè)（南側(cè)）土體被裂隙切割，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，采用錨固和注漿的方式對其進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，結(jié)合錨固對主要貫通裂隙進(jìn)行注漿加固，漿液采用水玻璃類漿液。

（2）片狀剝離、酥堿修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)

為貫徹“最小干預(yù)”的文物修繕原則，對存在于文物本體表面的眾多片狀剝離、酥堿進(jìn)行重點局部加固。采用局部嵌補(bǔ)的方式僅對墩臺底部的、影響墩臺穩(wěn)定的主要片狀剝離、酥堿進(jìn)行嵌補(bǔ)加固，局部嵌補(bǔ)采用灰土材料。

（3）沖溝加固

由于雨水的沖刷，墩臺頂部及中部土體上存在沖溝，沖溝日益加深，對墩臺本體的穩(wěn)定性、耐久性均產(chǎn)生了不利的影響。為防止和減緩沖溝的進(jìn)一步深化，對沖溝部位的土體進(jìn)行微型鉆孔注漿加固，表面加固采用PS漿液。

（4）墩臺表面防風(fēng)化加固

由于工程直接實施于文物本體表面之上，為了達(dá)到既保護(hù)墩臺本體又不對文物外觀造成太大影響，對文物本體采用噴涂PS防風(fēng)化漿液的方法進(jìn)行防護(hù)處理。

2.賦存環(huán)境的保護(hù)措施

（1）崖壁錨固 墩臺賦存的崖壁頂部主要分布有三條貫通張開的卸荷裂隙，對裂隙穩(wěn)定性處理，對墩臺安全至關(guān)重要。在2010和2013年實施崖壁錨固時，考慮到文物安全，錨固體設(shè)計安全系數(shù)為2.2，錨桿筋體設(shè)計安全系數(shù)為1.8。拉力分散型錨索采用4ФPs15.2高強(qiáng)度、低松弛鋼絞線制作，長10m。普通錨桿采用鋼筋錨桿，長度8-12m，為非預(yù)應(yīng)力錨體。抗剪加強(qiáng)錨桿采用10#槽鋼和Ф28的螺紋鋼筋制作，單根長12m。通過在危巖體上交叉設(shè)置12排錨桿、錨索，在崖壁上形成了一張約15600m²密織形的網(wǎng)，阻止了崖壁裂隙的繼續(xù)發(fā)育，確保了崖壁的穩(wěn)定性。

（2）崖壁底部沖蝕凹槽嵌補(bǔ) 對危巖體進(jìn)行錨固和注漿加固的同時，采用C25素混凝土對河水沖刷掏蝕形成的崖壁底部凹槽進(jìn)行嵌補(bǔ)，嵌補(bǔ)高度2.5m，厚度1.5m，對懸空的崖壁形成強(qiáng)有力的支撐，加強(qiáng)了崖壁的穩(wěn)定性。

（3）地表排水

對崖壁頂部卸荷裂隙注漿后表面寬大裂隙采用粘土夯填處理，對場地進(jìn)行平整，在距離崖壁15m位置設(shè)置排水溝和集水井，均采用C25水泥現(xiàn)澆，防止外滲，在雨天可以有效將雨水進(jìn)行收集，避免雨水流入裂隙，造成崖壁坍塌。

（4）重修攔水壩

討賴河常年流經(jīng)長城第一墩區(qū)域，原有260m簡易攔水壩，由于滲漏嚴(yán)重，不足以阻斷河水對墩臺下崖壁的沖刷、浸泡。2012年嘉峪關(guān)市政府在該區(qū)域按照100年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)修建了全長500m的攔水壩。壩體采用卵石堆砌，壩體斷面為梯形斷面，并采用漿砌石砌筑，壩體高6.3m，壩體寬8m，壩體距崖壁約25m，為了增加壩體防洪和抗洪能力，壩體迎水面設(shè)置了5座導(dǎo)流丁壩，有效的保護(hù)了防洪壩堤腳，起到延長攔水壩使用壽命、保護(hù)文物本體的目的;同時由于壩體距崖壁約25m，也有效地的防止了河水滲透至崖壁底部。

四、結(jié)論

長城第一墩由于其自身建筑材料的物質(zhì)特性，其保存受到日照、溫度、濕度、降雨、降雪、風(fēng)沙等因素的影響較大，病害也是由這些自然因素長期作用而形成，對本體進(jìn)行適度人為科學(xué)干預(yù)，如對本體裂隙錨固注漿、對沖溝進(jìn)行嵌補(bǔ)、表面防風(fēng)化處理等，可以有效地減緩本體病害的發(fā)生。同時通過對墩臺賦存載體崖壁進(jìn)行錨固，對墩臺賦存載體崖壁底部河水掏蝕凹槽進(jìn)行混凝土嵌補(bǔ)，提高了崖壁穩(wěn)定性;在崖壁下方重修攔水壩，很好的阻隔了河水對崖壁的掏蝕和侵蝕，杜絕了崖壁失穩(wěn)垮塌，導(dǎo)致墩臺滅失。墩臺本體與其所賦存環(huán)境的整體保護(hù)，有利于文物本體的保存，也是促進(jìn)文物本體長期保存的有效手段。由于不可移動文物本體所處環(huán)境不盡相同，如何進(jìn)行整體保護(hù)，措施必須因地制宜。嘉峪關(guān)長城第一墩本體與周邊環(huán)境的整體保護(hù)，效果十分明顯，為移動文物保護(hù)工作的拓展延伸提供了借鑒。