甘肃踏实一号大墓墓阙加固保护

甘肃踏实一号大墓墓阙加固保护

胡永祥　杨　芳

甘肃踏实一号大墓墓阙的加固保护是“中日韩合作丝绸之路沿线文物保护修复技术人员培养计划”土遗址保护培训班的实践课程，以踏实墓阙为例，论述了干旱地区土遗址的主要病害及其成因分析，介绍土遗址的加固保护方法，主要对砌补、裂隙封护、锚固、灌浆、表面防风化加固、做旧等工序进行论述。

踏实墓群位于甘肃省瓜州县锁阳城镇东南7公里的砾石戈壁滩上，北距最近的村庄农丰村二组1000米，距瓜州县城41千米。1996年公布为省级重点文物保护单位。分布范围，北至踏实绿洲的农丰村，南至长山子北麓，东起碱泉子河坝东大沙梁，与锁阳城墓群相连，西至双石（双塔至石包城）公路，总面积约90平方千米，共有汉至魏晋时期墓葬420座。墓群多数墓葬地上封土及墓道堆积清晰，少数还有茔圈。其中一号大墓（GTM1）位于墓群中部，是墓群现存地表建筑规模最大的一座，结构清晰完整，神道两端的4座土坯墓阙尤为引人注目，是迄今国内发现的唯一一处土坯垒制的墓阙建筑遗存，是河西地区汉、晋时期葬制及社会历史研究的珍贵实物资料。虽历经2000年的风雨侵蚀，仍有3座墓阙保存较为完整。2008年，“中日韩合作丝绸之路沿线文物保护修复技术人员培养计划”土遗址保护培训班按照教学计划，依据甘肃省文物局批准的《踏实一号大墓子母阙保护加固方案》，对踏实一号大墓墓阙进行了加固。

一、保存现状

踏实一号大墓由茔圈、神道、神道两端的4座墓阙以及封土和墓道堆积、墓道北侧的3座袱葬小墓和祭祀台构成（图1）。

茔圈。由砂石堆积而成的两面坡式，方形，四角转角弧圆。东墙外边长125米，内边长123米；南墙外边长138米，内边长123米；西墙外边长128米，内边长100米；北墙偏西开门，门宽18米，门两侧筑阙，北墙东半部分外边长80米，内边长70米，西半部分外边长25米，内边长19米，茔圈砂梁保存较好，平均宽8米，高1.3米，四角转角处稍高。

神道。茔圈北部开门，与神道相通，神道平直，宽18米，两边也是用砂石堆积而成的砂梁，两端各建2座土阙。神道长234米，砂梁宽8米，平均高1.1米，神道方向北偏东2°。

图1　踏实一号大墓平面图

墓阙。共4座，可分为两种类型，即单阙和子母阙（或称双出阙），分别编号为GTM1-aⅠ、GTM1-aⅡ、GTM1-bⅠ、GTM1-bⅡ。子母阙位于茔圈出口，单阙位于神道口的东西两侧，阙基与茔圈和神道砂梁相接。墓阙有一定的残损，其中神道口西侧的一座单阙已经倒塌。

GTM1-aⅠ。位于神道北端东侧，由阙身及阙基组成。通体残高5.86米，阙基高1.26米，阙身高4.6米。阙基共由13层长方形土坯横竖相间砌成，中间夹以草拌泥。每块土坯长约45.0厘米，宽22.0厘米，厚9.00厘米。阙身以土坯间夹芦苇砌成，残宽3.36米，厚2.75米。第一层芦苇距台基0.76米，中间砌5层土坯，以上每两层芦苇间砌5层土坯，共5层芦苇。从下往上，第一、三、五层芦苇南北向铺垫，第二、四层东西向铺垫。由于破坏严重，阙顶形状已不可辨。

GTM1-aⅡ。西单体阙位于神道口西侧，已倒塌，倒塌方向西南东北，堆积宽5米，长9米，残高1.2米。

GTM1-bⅠ。位于茔圈口东侧，是在台基上分砌子阙和母阙。通高7.6米，其中台基高1.50米，由12层土坯砌成，东西长6.30米，南北宽6.00米。台基上西侧砌母阙，东侧砌子阙。母阙残高6.03米，宽4.20米，厚3.40米。子阙残高4.60米，宽2.20米，厚2.40米。阙身为芦苇和土坯相间砌成，共9层，第一、三、五、七、九层为东西向铺垫，第二、四、六、八层为南北向铺垫。第一层到第六层芦苇每两层间砌四层土坯，以上每层间砌5层土坯。从残迹看，阙顶为截尖四面坡式。阙体表面均裹以草拌泥，但大部分泥皮已脱落。阙基因风蚀侵害和人为破坏已不十分规整。

GTM1-bⅡ。位于茔圈口西侧，与东子母阙相对，通高7.55米，其中阙基高1.70米，东西长6.40米，南北宽5.83米，由11层土坯砌成。母阙残高5.85米，宽4.80米，厚3.10米；子阙高4.20米，宽1.60米，厚2.35米。阙身有8层芦苇间砌土坯。第一、三、五、七层东西铺垫，第二、四、六、八层南北向铺垫。其中第一层到第六层间砌四层土坯，第六层到第八层间砌5层土坯。阙顶残迹亦似为截尖四面坡式。阙体外层墙皮唯有北立面墙皮保存尚好，其余已大部分脱落。

二、价值

阙是中国古代特有的建筑设施，是汉代宫殿、祠庙和陵墓前一种表示尊严的装饰性建筑，通常立于门前甬道两旁。踏实一号大墓是一座保存相对完整的魏晋时期墓葬，地面建筑宏大完整，是研究汉至魏晋时期葬制和建筑史的珍贵资料。价值体现，一是历史悠久，保存完整。两道墓阙、墓园、神道始建于魏晋，历经千余年到今天仍然保存得非常完整。二是规模大，等级高。建筑群的规模、形制，两道墓阙、神道墙颇为罕见。三是历史价值高。墓阙是已知的国内现存唯一的帝王陵寝之外的土阙的实物，体量尺度也远大于内地的汉代诸石阙，是研究汉至魏晋建筑史的重要材料。四是土坯构筑的珍贵实例。墓阙纯由土坯垒砌而成，与河西众多汉代长城、烽燧等建筑做法一脉相承，而且与汉简文书相印证，是研究相关的建筑技术史的重要例证。五是墓阙的保存现状及病害分布与气候有直接的联系，为研究瓜州的气候变化情况提供了一定的依据。

三、保护方案修定

《安西踏实一号大墓子母阙保护加固方案》（瓜州原名安西）由敦煌研究院保护研究所完成，甘肃省文物局批准，方案按照“最小干预，最大兼容”的文物保护原则对墓阙提出了保护加固：一是对墓阙体内坍塌掏蚀的部位进行修补加固。采用与原有尺寸大小相同的土坯及芦苇等材料，按照砌筑的层次方向进行土坯砌筑加固。二是对墓阙迎风表面进行PS渗透加固，在加固之前，对土坯砌缝和裂隙进行勾缝封闭处理，对较大的裂隙灌注PS浆液，对少数危及墓阙安全的裂隙，采用锚杆锚固的方法进行加固。三是对墓阙体周围进行平整并适当铺垫，主要是防止雨水冲刷阙体根部和排水。四是在3座尚保存完整的墓阙四周建起围栏，防止人为破坏。五是工程主要采取的技术措施：（1）砌筑土坯支顶濒危土体；（2）封闭裂隙及填补孔洞；（3）立面的防风化加固；（4）阙体基础平整及架设围栏。

经过现场调查及病害分析，按照“最小干预，最大兼容”“尽量使用原工艺、原材料”的原则，同时为了比较使用化学材料加固和不用化学材料加固的效果，为以后的保护工作提供依据，对原方案所有迎风面使用PS加固，改为只对子母阙西阙迎风面使用PS加固，其他面不予干涉，原方案对阙体架设围栏保护改为对一号大墓的墓园进行架设围栏保护。

四、加固保护

1.现状测绘。为了准确地获得墓阙、墓园及周边环境的几何信息数据，为此次维修保护工程提供详实准确的基础数据和建筑信息，也为研究人员对墓园的形制、建造理念研究提供具体的资料，利用TRIMBLE GX扫描仪对墓阙的原状及整个墓园的情况进行了现场实测扫描。3D激光扫描技术在现场测绘主要得到了如下数据：

（1）墓园的平面尺寸及尺度。

（2）整个墓园及各阙体的高程。

（3）子母阙及单阙平立剖面尺寸。

（4）神道平立剖面尺寸。

2．病害调查。经过现场勘察，踏实墓阙的主要病害有风蚀、坍塌、裂隙、掏蚀凹进、片状剥蚀、基础酥碱等。现存的3座阙体东西面表面风化严重，原有的抹泥层已经消失，土坯及芦苇层暴露，劣化严重。坍塌主要存在于阙体下部。裂隙主要是墙皮脱落以后，部分土坯砌缝暴露加之风化而形成，同时因坍塌失稳造成的裂隙也是阙体存在的重要病害。掏蚀凹进主要集中在阙基底部，凹进深度达20厘米～30厘米。阙顶及阙基多有因雨水汇集冲刷而形成的凹坑和冲沟。

3.成因分析。

风蚀。风是踏实墓阙破坏的主要外动力，遗址所在区域全年最大风速集中出现在同一方向达130天，最大风速在14米～16.1米每秒。因此，强风夹带沙土对踏实墓阙的吹蚀和磨蚀作用下，使墓阙的东西迎风面严重缺失。

掏蚀凹进。踏实地处内陆荒漠，气温较高，空气相对温度较低，降水量稀少，蒸发量很高，而墓阙的砌浆灰泥和土坯砖中的可溶盐数量一般，而底部样品则明显增大，这说明阙体底部有盐分富集，根据离子分析盐分主要是石盐、芒硝、石膏等。在水的作用下（主要是降水），阙体底部的盐分发生反复的溶解收缩—结晶膨胀—再溶解收缩，导致阙体结构不断疏松，同时，踏实全年有风天数为256天，且最大风速在14米～16.1米每秒，因此，阙基底部在风和盐的共同作用下，掏蚀凹进深度达20厘米～30厘米。

水蚀。水蚀也是踏实墓阙的破坏原因之一，虽然踏实墓阙所处干旱的戈壁荒漠地区，该地区降雨较少，但降雨多集中在7月。集中降雨，使水分不能迅速下渗，对土遗址的破坏力很大，而在遗址的表面形成径流，致使墓阙顶部形成汇水面，形成的泥浆沿墙面流下，在墙面形成水痕。

图2　GTM1-B1阙基掏蚀

裂隙发育。在长期的内外应力作用下，阙体裂隙密布，表现形式是结构裂隙与卸荷裂隙。结构裂隙主要是墙皮脱落以后，部分土坯砌缝暴露加之风化形成的砌缝；卸荷裂隙主要是东子母阙东侧底部部分坍塌，顶部失稳而形成的一条长210厘米、宽1厘米～5厘米的裂隙。

片状剥蚀。由于降雨造成表面土体崩解成泥流附着在墙体上，在强烈的干湿交替作用下形成泥皮，由于风等外应力的作用，泥皮脱落，造成阙体各面不同程度的片状剥蚀。

坍塌。由于阙体在风蚀、流水侵蚀等作用下，造成阙体上大下小的不均匀形状，受中立荷载而使土体开裂崩落，最终导致阙体的坍塌。坍塌是形成墓阙毁灭性的病害。

4.施工主要工艺。

土坯砌补。土坯砌补主要是针对墓阙局部悬空失稳，掏蚀凹进严重且下部具有支撑空间的，采用与遗址本体相同材料的土坯进行支顶、填充，采取尽量最小干预的结构补强措施。经过试验得知，遗址当地土制出的土坯与原遗址土坯强度相近，因此采取当地粉土制备出与原土坯大小一致的砖块（20×43×8）进行补砌，加固后为了与原貌协调，土坯外侧可以处理成不规则毛面，力求做到随形就势，并用黏土做旧。

图3　GTM1-A2坍塌

砌筑方法是“一丁一顺，满浆砌筑”，对靠近原墙体空隙较大部分用小土块填补，“坐满”泥浆，增加土坯之间的黏聚力。同时，为了使砌补部分与文物本体之间的收缩缝隙填充浆液，在砌补过程中，按照设计，采用直径为5毫米注浆管，行距50厘米、间距50厘米预埋注浆管。另外，根据原阙体的砌筑方式，在阙基以上按照原来的走向，在砌筑土坯层间铺设芦苇和小石子，以增强阙体的抗剪切力。

图4　土坯砌补支顶砌补过程中埋注浆管和按原工艺铺芦苇

锚固。对于新砌部分与遗址本体可采用木质锚杆锚固的办法进行加固处理，是根据敦煌研究院危土体锚固试验：“对直径在30毫米～40毫米之间的木质锚杆，其承受的最大拉力宜为2000牛顿为限，顺纹拉抗强度设计值不易超过2.0兆帕，锚固长度应大于500毫米，注浆材料与土体及木质锚杆均有较好的固结性。作为一种非预应力和具有安全储备作用的构件，对剥离土体具有很好的加固作用。”^①因此，选用直径为2.5厘米～4厘米的白蜡杆为本次工程的锚固材料考虑到木质锚杆与土体有较好的黏结性和耐腐蚀性。采用木质杆件做锚杆承受土体的荷重，满足土体的承重要求，而且也符合文物保护修复中尽可能使用传统材料的原则。

（1）选取合适的锚杆，确定直径30毫米～40毫米的白蜡杆为锚杆。

（2）成孔，根据现场施工条件及要求，采用40毫米的螺旋钻人工钻孔，螺杆转动时土可自动旋出，为使灌浆容易，并能承受更大的剪切力和抗拔力，锚孔斜插角为15°，成孔直径为50毫米。

（3）锚孔渗透补强，为增强锚孔内壁强度，用模数为3.8、浓度为5% PS溶液对锚孔内部进行渗透补强。

（4）锚杆预处理，为了增大摩擦力，及增大锚固力，杆体上均匀削成单向似鳞形刀口，锚固时，鳞形刀口向锚孔内。

（5）灌浆。

a.配制浆液。PS（13%）+粉煤灰+土，水灰比为6∶10。

b.注浆。待渗透的PS稍干后，对钻孔灌浆。采用胶管注入的注浆办法，直到孔内浆液注满。

图5　砌补过程中砌补部分与遗址部分锚固过程

c.安装锚杆。注入泥浆后应随即插入锚杆，左右转动，使浆液能填入充实，然后用木楔子将锚杆固定，并将孔口周围的缝隙用浆液填满捣实，保证锚杆的锚固力。

裂隙加固。强烈日温差所引起的反复胀缩、冻融、卸荷以及地震等自然因素的影响，使遗址本体产生许多纵横交错的裂隙，就其裂隙发育的严重程度分为微裂隙及孔洞、小裂隙和大裂隙。裂隙加固应首先加固影响墙体稳定的贯通裂隙，在墙体稳定后再依次加固小裂隙及孔洞。

小裂隙加固：

（1）浆液配制。PS（13%）+粉煤灰+土，水灰比为6∶10；浆液配制过程中一定要保证搅拌转动速率，使浆液均匀。

（2）封闭裂隙。先用5% PS溶液渗透加固裂隙，再用泥浆封闭裂隙。裂隙较大时在用泥浆封闭的同时加入土块，以增加强度，埋入注浆管。注浆管采用直径8毫米的塑胶注浆管，长度按实际深度而定，注浆管间距以20厘米为限。

（3）注浆。采用注射器将配好的浆液按自下而上的次序通过注浆管进行；注浆时，当相邻的上方注浆管中出现浆液溢出时应停止注浆，并堵塞该注浆孔，在向上方的注浆管中注浆；同时要掌握一次性注浆量不宜太大，应按实际情况而定。

（4）封闭注浆孔。慢慢移出注浆管，用勾缝泥堵塞注浆孔，并用修复刀进行修复。

微裂隙加固：

（1）泥浆配制。土+草（长2厘米～3厘米）+水，将和好的泥浆放置一会儿，以便于水、草、土充分混合，这样填补的缝隙就会更加光滑、均匀。

（2）填补。

a.清理裂隙，主要清除其内部的灰尘等杂物。

b.用5%的PS溶液渗透裂隙内部，施工时可以在裂隙下方用勾缝泥临时贴护，避免湿润使用的PS溶液外溢造成表面污染。

c.用修复刀将勾缝泥一点点塞入裂隙内，用小修复刀将勾缝泥沿裂隙的四壁分层反复用力压实，使勾缝泥与裂隙内原有壁面结合紧密。

d.对裂隙中部填入勾缝泥，必要时可以加入一些大小合适的土块，使裂隙内部填充密实。填充后裂隙的表面应略低于原有表面，以便识别。

e.待勾缝泥完全干燥后，再次检查勾缝部位，对出现的小的收缩裂隙用勾缝泥加固、抹实。如此反复进行两三次后，最后用土块对勾缝加固后的部位进行做旧，使加固后的部位颜色与原有色泽保持协调，这样就完成了该部位的勾缝保护处理。

用毛刷对边缘浮土进行清理后，用5% PS对其进行渗透，渗透深度约1厘米。用草拌泥分层勾抹，用修复刀将泥压实，慢慢地形成斜坡面，厚度略低于原墙皮，这样有利于修复后可识别。

注浆。为使新砌体与文物本体之间的收缩缝添补密实，等到新砌部分完全干燥收缩后，进行注浆。

（1）浆液配制：PS（26%）+水+土，水灰比为6∶10。土为墓阙本体上塌落的土块，粉碎过筛后制备成13% PS浆液。在制备浆液时，土要少量多次放入，充分搅动，这样制备的浆液均匀，有利于注入。

（2）注浆使用专用注射器（100毫升），灌浆时我们先将预埋灌浆管打开，再接上注射器，如果注不进去，可稍微外拔先注点水再注浆，直到注不进去时，拔出注浆管并马上用草泥塞住注浆孔，防止浆液外流。在注浆过程中，如果浆液已满，不能太用力往进注，以免造成其他麻烦，同时，注浆时应掌握时间间隔，不能连续。

表面加固。表面加固主要对土遗址的迎风面进行防风化处理，以增强其抗风蚀能力。采用低浓度PS多次喷洒加固，第一次用3% PS溶液使用手动喷雾器喷洒，间隔4天后，待完全干燥后再做第二次喷洒，第二次使用的是5% PS溶液。根据敦煌研究院的试验结果：“PS渗透加固必须在比较适宜的气温条件下进行，才可以起到更有效的加固作用，当气温在25℃左右时，PS渗透的效果最佳。气温升高时，墙体自身的温度更高，这样PS溶液与土体表面接触后水分立即挥发，大部分的PS留在土体表面，形成一层白色结晶；气温太低时，由于墙体表面的温度低，一方面渗透速度慢，渗透量也小，另一方面PS凝固慢，影响加固效果。”^②

图6　表面PS加固及做旧处理

墙皮加固。遗址表面风化病害较复杂，主要表现为风、雨蚀所产生的片状剥离等。针对阙体南北两面墙皮因表面风化严重，片状剥离明显的病害，根据现场试验结果，采用红柳枝与局部灌注PS混合浆液相结合的工艺进行加固。

（1）锚钉制作。红柳枝产于当地，红柳木质细密坚韧，具有很强的承压和耐折性。我们挑选直径为1厘米左右的红柳枝，用手锯截为11厘米～13厘米的红柳棒，将一端削尖，并削出鳞形刀口。

（2）确定锚钉位置并置入锚钉。

a.根据墙皮面积确定锚钉位置及数量。

b.用8毫米电钻钻孔，7% PS的溶液对锚孔渗透，然后用13% PS溶液、粉煤灰及粉土制成浆液，用注射器将浆液注入锚孔，随后把制作好的红柳锚钉置入，对暴露在外部分，用小锤轻轻敲击，直到锚钉完全进入。所有工作结束后，对锚孔进行封护处理。

做旧。由于该遗址墙基和新砌土坯中含有一定量的可溶盐，在喷洒PS溶液凝固干燥过程中，墙体黏土中的部分可溶盐随水分挥发析出，结晶在墙体表面（称“泛白”）。这在墙基凹陷处特别明显，会影响墙体加固效果和外观。为使阙体协调一致，真正达到“修旧如旧”和“不改变文物原状”的原则，待加固墙体完全干透且析盐过程停止后，进行作旧处理。

在3%的PS溶液中加入细颗粒黏土制成浆液，水灰比为4∶10。

图7　子母阙保护加固工程实施前照片

用手摇喷雾器在墙体表面喷洒，在喷洒时注意不能让浆液形成流状，影响作旧效果；待完全干燥后，再用遗址土配制浆液喷洒做旧。地基铺设保护层。经过前期考古清理，墓阙四周散水分布明显，平台遗迹现象清楚。因此，经多次探讨，在平台原位置上铺设保护层，以避免对平台的破坏。先将原遗迹回填并在其表面铺撒一层较细沙层，沙层厚约3厘米～4厘米，再跟据随形就势原则，在沙层上直接铺土坯砖，在砖缝处灌入细沙充实。

图8　子母阙保护加固工程实施后照片

五、结语

踏实一号大墓墓阙保护加固，工程量较小，但从墓阙的病害严重程度与多样性、复杂性来看，其保护加固的难度是较大的。如果保护加固处理过度，将会较大地改变墓阙的外观和原貌，会使阙体失去千年古遗址的真实性，显得与墓群特殊的地理环境不协调。保护加固，依照《中国文物古迹保护准则》的要求较好地解决了这个问题，无论在土坯砌筑支顶危险部位，封闭裂隙灌浆、锚杆锚固，还是在防风化材料的渗透加固、做旧等方面，较好地遵循了保持原貌这个原则。加固后的踏实大墓墓阙远望基本是遗址原貌，近看稍有加固的痕迹，达到“修旧如旧”的理想效果。

参考文献

①李最雄，王旭东，孙满利.交河故城保护加固技术研究.科学出版社，第242页.

②李最雄，王旭东，孙满利.交河故城保护加固技术研究.科学出版社，第281页.