河曲坪头遗址新石器时代房址的现场保护与提取
河曲坪头遗址新石器时代房址的现场保护与提取
韩炳华',张喜斌',郭银堂²
文物保护与考古科学 2012-08-15
(1.山西省考古研究所，山西太原030001;2.忻州市文物管理处，山西忻州036400)
摘要：为了配合基本建设，做好抢救性的文物保护工作，对考古发掘的河曲坪头遗址房址进行保护，采取了千斤顶升降、滚动轴使切割块发生位移等先进的方法，最大限度地减少了因切割而造成的文物破坏，最终顺利完成了出土房址的搬迁保护工作。同时对搬迁过程中的一些细节进行了讨论，所用的方法可为今后同类性质的文物保护提供经验。
关键词：坪头遗址：房址：加固；切割
中图分类号：K878 文献标识码：A
0引 言
坪头遗址位于山西省河曲县刘家塔镇坪头村西300米的河前坡地上，2009年10月至2010年6月，为配合准朔铁路(内蒙古准格尔旗一山西朔州)的建设，山西省考古研究所对山西河曲坪头遗址进行了考古发掘工作。发掘面积700多平方米，清理出新石器时代房址5座、陶窑4座、墓葬1座，灰坑30处，窖穴3处及大量龙山时期陶器、石器及骨器等。
5座房址平面均为凸字形，墙壁及地面以白灰涂抹。其中F¹保存最好，宽320、长407、残高100厘米，地面及墙壁高58厘米以下抹有一层白灰面。火塘平面呈圆形，位于室内中部近门道处。为了对其保护，2010年6月至7月，对F¹(图1)进行了异地搬迁保护。
1 房址病害分析
房址的病害主要有白灰面空臌、裂隙和动物损害三种。
1)空臌。空臌是壁画病害中最为常见的一种，由于F1与墓葬壁画结构相似，为地仗层上涂抹白灰。房址内部填土全部清理结束后，白灰面失去了部分支撑，在地仗层后支撑体上的水分加速蒸发，在地仗层与白灰面之间形成水分凝聚，从而使白灰面发生空臌。另外，地仗层是一层灰泥，时间久长，黏着力发生变化，有的部位甚至出现了更为严重的空臌现象。
2)裂隙。该房址土质为粉砂土，房址清理后，房址暴露在空气中，水分急剧蒸发而形成大量裂隙。这些裂隙随温湿度变化不断发育，会由小变大，从根本上影响房址的强度。
3)动物损害。坪头遗址所在地原为梯田，鼠洞较多，在该房址底部和墙壁发现有数个大小不一的鼠洞，一些洞中还残留有已经腐烂的谷物，洞内填土均较软，如果在其上方踩踏，会导致部分土质坍塌，严重影响了房址的安全。
2 搬迁原则及整体思路
2.1搬迁原则
依据《中华人民共和国文物保护法》、《文物古迹保护准则》制定了《河曲坪头遗址F¹搬迁保护方案》,方案确定对房址搬迁的基本原则是：
1)不改变原貌原则。在搬迁保护过程中，要最大限度的保存房址原貌，尤其是在切割过程中，除必要的切割破坏外，所使用的技术措施不能对房址造成新的破坏。
2)最小干预原则。除影响房址稳定不利于搬迁的部分，对其进行必要的干预外，所有保护措施应不干预或尽可能减少对房址的干预。
3)消除隐患原则。由于土质的收缩，F1在发掘出土后出现了一些小的裂隙，地仗层和白灰皮也出现了不同程度的空臌和脱落现象，再加上该遗址所在地表原为耕地，鼠洞较多，以及搬迁过程中的一些不确定因素，给房址的安全造成了隐患，所以在搬迁保护的同时要对其进行必要的消除隐患处理。
4)可逆性原则。搬迁时使用的技术措施和保护材料必须是可逆的，不能影响后期复原时对其进行再次保护处理。
5)先试验后搬迁原则。在正式切割搬迁之
前，要进行试搬迁，以检验所使用的技术措施和保护材料是否合适，对不合适的部分及时调整和改进。
2.2整体思路
根据前期对房址病害的分析，结合运输条件以及陕西省考古研究院壁画墓的搬迁、成都市新都区新石器时代晚期土坑墓提取、三峡巫山新石器时代土坑墓的搬迁 等经验，确定的搬迁思路是：对房址病害进行处理，消除因病害造成的安全隐患；对房址进行分块切割搬运，切割缝尽可能小，最大限度地减少因切割造成的损坏；套箱后的分割块用槽钢、角钢等焊接，使之成为一个独立单元结构，防止其在搬运过程因震动而损坏房址。
3房址的现场加固保护
3.1病害处理
首先是对空臌的处理，空臌范围较小的部位，采用5%～10%水溶性硅丙树脂进行渗透软化后直接回贴。对空臌严重且向外凸起变形的部位先进行白灰面整形，再用5%～10%水溶性硅丙树脂进行渗透软化后灌浆回贴。在空臌处理完成后用白纱布贴到白灰皮表面，以防止部分白灰皮在搬迁过程中因震动而脱落。
房址因土质收缩而产生的裂隙均较小，采用5%水溶性硅丙树脂溶液与细选后制成水灰比为
0.6的浆液进行填充。对于裂隙稍大的部位，采用直径1、长15~25厘米的竹质锚杆锚固，以提高房址的整体稳定性。
在对鼠洞的处理上，先将洞内虚土清理，再用颗粒相近颜色一致的新土填充并夯实。
3.2土质的表层固强
由于房址土质属于粉砂土，表层易干燥酥化，强度较低，为避免在切割搬运过程中因震动而使土质大面积疏松进而造成房址的破坏，采用5%～10%水溶性硅丙树脂对房址进行渗透，以达到表层固强的作用。以手动喷雾器均匀、间歇地喷洒渗透，共喷洒两遍，每遍喷洒相隔24小时，渗透厚度为2～3厘米(图2)。
3.3其他保护措施
1)为保护房址在切割套箱过程中不被损坏，在房址地面上先铺一层麻布，其上铺一层厚约1.5厘米的木工板。麻布不仅可以减缓木板直接接触房址地面的力量，另可吸收部分地面蒸发的水分，使地面保持相对的强度。上层的木板增大了受力面积，从而避免因施工造成房址的破坏。
2)房址的墙面会因水分较大坍塌，出于防雨考虑，在每天傍晚用防水布将其覆盖，第二天再选择性通风。另外，同时由于夜间湿度大，防水布上会凝结成水珠滴落到房址中，所以在防水布之下预先覆盖一层吸潮性较好的棉布以吸收防水布下的水汽。对于已经套好箱的房址块，用支撑物将其架空，达到防潮效果，另在外部覆盖防水布防雨。
3)河曲属于典型的温带大陆性气候，降水量少，房址被清理后其内具有一定的水分，为避免这些水分急剧蒸发形成新的裂隙，在房址上方适当高度搭建遮阳网，确保房址与外界环境形成一个逐渐的适应过程。
4房址的提取与搬迁
4.1 试搬迁
为了保证房址搬迁的成功，选择与F1分割块体积相似土块进行试搬迁，检验搬迁时使用的施工工具、加固措施及施工路线是否合理，以便及时做出调整或改进。根据试搬迁效果，重点总结了需要在具体施工中改进的几点：
1)在进行底部切割时，应使分割块与工作平面不少于40厘米，形成一个较大空间使千斤顶和滚动轴的安放工作更加容易。
2)选择支撑体分割的工具要多次分割实践，并逐步改进。市场上购买的长条钢锯锯齿过大，而且为了减少被锯物体两侧对锯条挤压而产生的摩擦，锯齿经过加工，使锯口加大，有利于钢锯的前后伸缩，减小了被锯物体对钢锯的压力，从而减小摩擦。
3)房址分割、千斤顶升降时的操作人员一定为比较熟练的技术工人，否则会因人为原因导致切缝偏离所放线，千斤顶不能同时起作用，导致分割块倾斜。
4.2挖槽
在房址四周清理一个宽150、深度170厘米的沟槽，不仅为了方便切割房址，也为壁面底部的加固创造条件。在沟槽中对房址壁面后部支撑体进行处理，按照方案设计，使其厚度上部厚40厘米，下部厚60厘米，剖面呈梯形。
4.3切割
根据方案设计，将房址分为20块，其中墙壁11块，地面9块。按照切割顺序，进行精确放线。切割分为三步，首先使用手术刀分割壁面，随后用小型角磨机将白灰面后地仗层切开，最后使用特制的长条锯切割白灰皮背部支撑体土层。切割支撑体土层时是由两名经验丰富的木工操作长条锯(图3),以保证切缝严格遵循方案设计的放线，并严格控制在0.5厘米左右(图4),最大限度地减少不必要的破坏。
4.4包裹
在对房址做了必要的加固保护基础上，使用宽度一致、网眼0.3厘米的湿麻布条蘸满石膏浆液将分割块包裹。具体做法是：
1)先在分割块表面铺一层聚乙烯薄膜，以免石膏污染房址基体，同时也为后期拆除石膏复原房址提供便利。
2)将水中浸泡过的麻布条取出拧干，放入到配置好的石膏浆中快速搅拌，使麻布条充分吸收石膏浆。经前期试验发现，湿麻布条较干麻布条更容易吸收石膏浆。
3)用蘸有石膏浆的麻布条在石膏凝固之前将分割块迅速、紧密、纵横交错包缠，利用麻布条自身和石膏凝固后的强度对分割块产生一个固强的作用。
4.5位移
位移是搬迁过程中比较关键的一步，因为切割缝为0.5厘米左右，不能直接套箱，只有将切割块移走，且有足够大的空间的情况下才可以套箱搬运。其施工步骤如下：
1)使用水准仪准确测量切割块内外两侧，使其底部外侧与房址地面处于同一水平面上。
2)由于房址存在弧度及棱角实际情况，墙体分割块底面多呈不规则状，墙体与地面要分别切割，避免在墙体底部切割时破坏无关的地面，在墙体与地面夹角处按5厘米的间距垂直插放数十枚长15厘米的钢针，作为底部分割不可见的界线。
3)经过前期切割后，分割块并没有与房址完全分离，其底部还连在一起。分割底部时按略大于底板的宽度沿分割块底部外侧放线平行向内分割，并时刻用水平尺检验底部是否水平。确保水平时，然后插板，用支撑物将底板下方悬空的部分支撑(支撑时底板下方要留出一定的空间以便安放千斤顶和滚动设备),支撑好后依次进行下一块底板的插放(图5)。
4)分割块完全悬空后开始安放滚动轴，首先将分割块下方地面取平，其上铺木板及槽钢，然后根据分割块尺寸，等距放置4~5根滚动轴(图6)。
5)在滚轴上方铺一宽度适中的木板及槽钢后，下方等距放置4～6个千斤顶，再在千斤顶上方放置槽钢，然后缓慢升起千斤顶，使千斤顶上方槽钢与所有底板充分接触，确保所有底板成为一个整体，并保证所有千斤顶受力一致。
6)再次调整千斤顶高度，使分割块底部高出房址地面约7～10厘米，将下方支撑物取出，然后使用横向千斤顶，使分割块横向位移。
4.6 套箱
将分割块移动到适当位置后，开始套箱。箱体采用不易变形的樟子松木板制作。考虑到房址结构的特殊性、分割块较大、吊装、搬运路况不佳等因素，为确保安全，在箱体四周焊接角钢，并在底部增加了两根槽钢与角钢垂直放置，槽钢与角钢焊接为一体。箱体焊接好后，用石膏浆将分割块与箱体之间的空隙紧密填充，使分割块形成坚固的独立单元结构(图7)。
4.7搬运
由于套箱体积较大，单个箱体重达1.5吨以上，采用吊车提取，提取时要轻起轻放，避免因震动而造成不必要的破坏。待所有分割块完成套箱、提取后进行集中搬运。搬运时套箱并排放置，不能叠压，并且在箱体底部四角各垫一个沙袋，以达到减震的作用。
5讨 论
在此次房址的异地搬迁保护中，尤其是在配合基本建设基于时间要求短的条件下，使用的化学加固材料应是可逆、对房址无副作用，而且便于操作的材料。目前，用于土遗址加固的材料很多，如在西北地区土遗址加固中取得很好效果的PS [、常常作为土壤加固剂的水玻璃、硅丙树脂[⁶-、丙烯酸非水分散体 等。在结合房址特征以及前期试验的基础上选择耐水性和黏结性较好，且渗透到房址中、待干燥后不改变土质颜色的硅丙树脂作为加固剂。通过本次实践，用水溶性硅丙树脂渗透加固是可行的，但是只喷酒两遍不能保证其渗透深度达到加固要求，多次喷酒，其表层会形成一层保护膜，无法渗透进去。用注射的方法也不能达到要求，因为土质紧密，注射针头插入不到预想位置。所以今后此类文物的化学加固需要更深入研究，希望能够解决这个难题。
国内外关于考古现场文物的提取技术较多，相关的研究文章也陆续发表 ，在综合各种技术的优缺点后，根据实际情况放弃了整体搬迁而采用分块切割搬迁的方法。在分割块较大、切割缝仅0.5厘米的前提下，尝试使用了千斤顶升降，利用滚动轴使之发生位移后套箱提取的方法。此种方法虽然可行，但如何保证千斤顶受力一致，如何检测房址内部结构的稳定有所忽略。这是因为此项文物保护工作是配合基本建设的文物保护工作，时间紧、没有采用先进的智能稳定控制系统，这是在今后的搬迁工作中应注意的。
房址经过搬迁后，暂时存放于山西博物院，待新的展示区建成后，将根据搬迁设计方案及原始资料进行拼接和复原，最终实现文物的价值。
6结 论
山西河曲坪头遗址出土的新石器时代房址的现场保护与提取，经过方案设计、表层加固、分割、包裹、移动、套箱提取及搬运等诸多环节，在保证基本建设顺利进行的前提下，按照预先设计的方案，经过多次试验，最终将其保护下来。尽管此项保护工作有很多未解决的问题，但其作为少数的土遗址搬迁保护工作的尝试，其经验与教训都对我们今后的文物保护工作有重要参考价值。
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