《半坡遗址大厅重建前遗址的临时性加固保护.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《半坡遗址大厅重建前遗址的临时性加固保护.doc（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西北大学本科生毕业论文半坡遗址大厅重建前遗址的临时性加固保护99级文物保护技术 张新田摘要：半坡土遗址保护大厅年久失修，顶棚漏雨，直接威胁到遗址的安全，现需重建新的遗址大厅。为了确保在重建过程中遗址不受任何损坏，必须对遗址进行回填和回填前的临时性加固。本文在对半坡遗址风化状况详细调查的基础上，探讨了其风化机理，在实验的基础上提出了采用硅酸乙酯对遗址区加固，采用聚醋酸乙烯酯对非遗址区加固，用干沙和蛭石作回填材料的保护方案，操作方便，方法可行，效果良好。关键词：土遗址 风化机理 加固 回填 前 言土遗址是指人类活动遗留下来的由土和以土为主的遗迹和遗物。这些遗迹和遗物包括房屋、夯土台基、城墙、窖穴、
2、窖炉、粮仓、土构墓葬、糟朽文物在土上的印痕等。土遗址是人类生活和生产的重要文化载体，具有重要的历史价值、考古价值、科学价值、社会教育价值。我国境内土遗址众多，分布较广。近几十年，随着考古发掘工作的进行，许多各时期的遗址被发掘、研究、其中部分具有重要的古遗址在发掘后被现场保存，建立遗址性博物馆并对外开放。半坡遗址是较早发掘的史前遗址之一。 半坡遗址位于西安市灞桥区浐河东岸的台地上，是黄河流域新石器时代仰韶文化的一个重要的聚落遗址，是距今六、七千年前新石器时代半坡先民所居住过的一个村落遗址。遗址由西北文物清理队发现于1953年春，同年9月，中国科学院考古研究所陕西省调查发掘团进行了较深入的调查。1
3、9541957年由中科院考古所组织人力进行了五次大规模的科学发掘，采用大面积揭露与多层研究相结合的工作方法，获得了大量珍贵的文物资料，计有房屋遗迹46座，窖穴200多座，圈栏2座，陶窑6座，围沟3条，墓葬250座，还有大量的生产工具和生活用具，达万件之多，它以丰富的资料证实半坡遗址是黄河流域的一座距今67005600年的典型的母系氏族社会的聚落遗址，是我国仰韶文化阶段的历史见证。在考古发掘的基础上，于1958年在遗址所在地建立了中国第一座史前遗址博物馆，也是中国唯一的新石器时代博物馆。对外展出了保护大厅，大厅内的2600平方米的居住区，在陈列室内展出了半坡遗址出土的文物，半坡博物馆的建立为我国
4、博物馆事业增添了新的研究领域。还为史前考古学创立了新的研究基地。1961年又被国务院公布为全国第一批重点文物保护单位。半坡遗址的发现和发掘是新中国考古工作的新成就，为新中国考古学的建立作出了重大贡献。使六千年前半坡先民丰富的文化遗迹及生活景观重见天日，这一独立的文化遗迹的揭露对关中地区的原始文化研究具有关键性意义。一. 半坡遗址大厅内遗址的保存现状1、概况 大厅内半坡氏族居住区及建筑遗迹保存着原始村庄居住遗迹的一部分，面积约2600平方米。主要有（1）大围沟1条，深56米，宽68米，环绕居住区；（2）小沟：2条，位于居住区中部，宽1.9米，深1.5米左右；（3）半坡房屋类型有半地穴居和地面建筑
5、两种形式，平面形式为圆形、方型和长方形。建筑遗迹包括柱洞、灶坑等各种遗迹，时有叠压；（4）其它遗迹有窖穴、圈栏、陶窑等。2、遗址病害 大厅内遗址表面通体有厚度不一的降尘，并有棉絮状物零星散附着，土质中可溶盐的析出使遗址上大部分出现泛白现象。据现场实测，大围沟底堆积细尘土达0.160.25米厚，其余部分表面也有0.020.03米厚的积尘。大厅南墙外和陶窖周围地表水的毛细现象作用对接近部分的土遗址造成侵蚀。经过土质分析，半坡遗址的风化症状大致有以下几种情况:（1）遗址中有大量裂隙，宽度不一。有的裂隙并逐渐发育成块状、片状脱落。可溶盐析出的重结晶区：主要出现在古代半坡人的各种生活遗迹上，这些遗迹土质
6、密实度相对较高，相当部分又经过半坡人陪烧。如房屋、窖穴、柱洞、圈栏、灶坑、大围沟、小沟等遗迹的棱、角、边缘、直立面、凹面处。这类区域约占大厅遗址的90%以上。（2）土质砂化区：主要出现在堆积层和考古发掘的探方壁，由于砂化逐渐坍塌，顺势滑积于立墙根部。这类区域约占整个遗址的5%左右。（3）土质酥粉区：主要集中在后厅南侧和两厅相接处，占整个遗址不到5%的面积。除了风化症状外，房屋由于年久失修，屋顶漏水造成土遗址深浅不一的水蚀洞、水蚀坑。另外我们还在遗址区发现有老鼠洞，这些现象严重的影响了半坡遗址安全。还有一些因遗址下部酥粉塌落造成上部失去支撑，如不修复有再崩塌的可能。二.回填的原因半坡遗址发掘于1
7、953年，1957年修建了临时性保护大厅，大厅是一座面积约4210平方米的弓形薄壳建筑。由于初设计时作为临时性工棚，对密闭性能、隔热防潮性能及防御厅外地表水、地下水渗透等均缺乏长远考虑，因而其屋梁仅为木架结构，屋顶仅铺木板、铁皮和玻璃纤维瓦，并因经费所限得不到及时修理，致使多处漏水，部分木构件糟朽。大厅共有98个简易木窗，墙体较薄，为木条敷泥墙壁，建筑设施简陋落后，既不防尘，也不能调控温度和湿度。无法起到有效的保护遗址的作用。2001年被国家文物局专家组定为危房。为了解决这一问题，长久有效的保护半坡遗址，国家文物局及陕西省政府决定建设新的遗址保护大厅。为了便于施工，需要拆除现存大厅，为避免遗址
8、在施工过程中受到不可挽回破坏，确保遗址处于良好状况，再次发掘后保持原貌，须做好回填前的临时性加固及回填工作。这一工作由西安文物保护修复中心承担。工程工期预计12年。待新大厅建好后，再次发掘，对外展出。半坡遗址自50年代发掘至今已有四五十个年头，这期间半坡从发掘前的地下稳定状态进入地表裸露状态，并且趋于稳定。长时间的风化作用，鼠害使半坡遗址相当脆弱。再次回填，稳定的状态又要被打破，如果前期的保护工作不力，对半坡遗址可能造成毁灭性的破坏。回填前有以下两个问题要考虑 水的作用。半坡回填后，地表水及地下毛细水都会破坏遗址。大厅建设工期近2年，旧的大厅被拆后，将毫无遮挡，故必须做好排水工作和防渗透工作，
9、回填后，地下毛细水位肯定会升高，可能会浸没遗址。由于遗址重建工程持续时间较长，且有地表及地下水的影响，故应考虑到遗址的发霉问题。土遗址由于多年的风化，其强度未必能承受施工过程中的震动，回填材料的重压。所以回填前必须测量遗址的机械强度。并对遗址进行适当加固，以增强其抗压，抗钻强度。三.遗址的风化机理 由上面病害调查可知，半坡遗址主要受风化因素的影响比较严重 。因而需要对土遗址的风化机理进行探讨。 经查阅有关文献可知，影响土遗址风化的因素包括内因与外因。内因是土遗址本身的组成与性质，外因是指土遗址的环境因素，现分析如下：（1）土遗址的组成和性质：土的成分有各种矿物如石英、高岭石、长石、蒙脱石、绿泥
10、石以及有机质等。土是由这些成分经过无机与有机物的作用形成的，由大小不同的颗粒形成的复杂的多层次结构。这种结构很容易受外界因素的影响。例如在吸水潮湿或受热时，各种矿物微粒膨胀程度不同，产生应力，容易造成结构的破坏。尤其是蒙脱石对环境因素比较敏感，潮湿或有水时，很容易吸水膨胀。土的胶结物如溶盐及有机物在水作用下溶解，造成土壤结构的破坏。土的微观结构对风化也有影响，例如土的孔隙结构与孔径分布。孔径不同，对水分的吸收能力不同，对结冰和盐结晶的抵抗能力也不同。（2）温度变化：地表的温度通常都要经历日变化与年变化等周期变化。常规下物体热胀冷缩，这种变化随着温度的周期变化而变化。对于土遗址，这些变化产生的土
11、体的张缩应力，必然导致稳定性的下降，具体表现为开裂，脱落等。另外，由于温度传导的梯度，产生内外张力，破坏也很大。这种现象在土遗址暴露于自然环境中时非常强烈，即使遮盖建筑也只能缓解这种破坏。温度低于冰点还导致水分结晶。（3）水分：水分的作用有以下几个方面。 a.水在土壤毛细管内的迁移运动，产生毛细压力，对管壁产生破坏；低温下在土壤毛细孔中结晶，造成土体的破坏； b.地下水的毛细上升造成可溶盐向表面的迁移与富集； c.水可以造成粘土颗粒的膨胀以及机械强度的降低； d.水分可以溶解对土壤微粒有粘结作用的物质，从而导致土壤崩解； e.霉菌在含水高的土遗址上容易滋生等。（4）湿度变化：空气中湿度的变化是
12、土壤表面风化的重要影响因素。通常情况下，白天湿度低，晚上湿度高，温度低于露点时，水分会在土壤表面冷凝，低于0摄氏度时冷凝水在土表面结晶，由于表面张力和结晶压力，造成土体表面风化破坏；湿度的循环变化可使迁到表面的可溶盐反复溶解结晶，产生破坏作用；高的空气湿度还可以促进霉菌的生长繁殖。（5）可溶盐：可溶盐在水的作用下，在土体内迁移运动，根据条件的不同，可迁移到土体表面结晶，造成土表面结构的破坏及表面外观的改变；也可在土体内部富集结晶，造成空鼓、开裂、表层脱落（但均匀分布的可溶盐也有一定固结土体的能力）。（6）气体污染物：气体污染物包括二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等，可以被吸附能力强的土微粒所吸附，
13、并与水作用形成酸、碱或盐；或者直接在空气中变为酸碱盐溶液的微粒，再吸附到土体表面，破坏矿物及胶结物，并产生膨胀能力较大的结晶，导致土体的风化。（7）降尘：降尘包括矿物微粒、工业粉尘、孢粉、霉菌等。降尘的破坏在于： a 掩盖土体表面，改变其外观； b 带来可溶盐； c 带来霉菌；d 增加机械磨损的机会。（8）霉菌：霉菌的生长改变遗址的面貌，对土体表面产生机械破坏，霉菌在生长过程中产生一些破坏作用的酸碱分泌物，破坏土壤的结合物。（9）动植物：动物如蝼蛄、白蚁、蚂蚁、老鼠等，在土遗址内营穴生存，草类在土遗址表面的生长都有破坏作用。（10）风沙：暴露于自然界的土遗址，特别是在西北干旱地区的土遗址，多受
14、风沙的破坏作用。风的压力、沙子的撞击与摩擦，对土体都有破坏作用。（11）震动：来自地震、工程施工、交通等方面的震动对土遗址有危害。表现在使表层颗粒脱落、土体开裂坍塌、结构不稳。联系半坡的实际情况，通过对风化内因土质性能分析（包括矿物成分、孔隙度、吸水率、膨胀系数）和半坡环境进行了研究，结果如下：1半坡土质性能 （1）矿物成分复杂 半坡遗址土质主要由碎屑矿物（机械风化产物）和粘土矿物（化学风化和成土过程的结果）组成。其中碎屑矿物为石英、长石和方解石，其次为云母和其他副矿物。其中前三种占整个碎屑矿物含量的80-90%，尤以石英含量为最高，可达48-65%。碳酸钙的含量10%左右，显微镜下观察结果为
15、方解石比例较大，而且富集在粉土粒组中。 碎屑矿物主要组成如下：SiO2(50%以上），Al2O3(10%以上），CaO(17.5-10.5%) 次要组成：Fe2O3(3-6%),FeO(0.4-1.5%),MgO(1.5-5%),K2O(1.5-2.5%),Na2O(1.2-2.3%)。粘土矿物主要以伊利石为主要成分，另外还有高岭土、蒙脱石、绿泥石、蛭石及少量无序或有序混合层结构矿物。其中伊利石约占50%，其次是高岭土15-20%，蒙脱石在15%以下，绿泥石等其它均小于10%。（2）颗粒大小和形状 土样比重是土的重量与同体积4度蒸馏水重量的比值,其大小取决于土中矿物成分和有机质的含量.土是由固体颗粒和孔隙体系构成的，土的颗粒组成与土的各种性质有着密切的关系.所以采用比重瓶法对半坡土样比重值进行分类测定,采用比重记法(试样用加氨煮沸微集成法处理)对半坡土样颗粒组成分类测定可知 半坡土样的比重值在2.667-2.726之间,土样颗粒组成以粉粒(0.05-0.005mm)为主,其含量为48.9%-67.9%,其次是小于0.005mm粘土组，含量约9.838.3%;其次是砂粒(2-0.05mm),其含量为8.8%0-26.1%。根据颗粒组成分类 ，大多数为重粉质壤土，其次是粉质粘土，少数为中粉质壤土，个别为重粉质砂壤土。（3）通过对半坡土质体
