敦煌陽關烽燧現狀調查與保護研究

內容摘要：本文從陽關烽燧的現狀調查人手，分析遺址土的礦物組成、物理力學特性及易溶鹽特征，探討了存在的病害及產生原因，指出遺址存在主要病害有墻體坍塌、沖溝發育、墻體片狀剝離、干縮開裂等，并采取錨固、裂隙灌漿、支頂加固和表面防風化加固等措施對該遺址進行了現場保護加固。

關鍵詞：陽關烽燧；現狀調查；工程特性；遺址病害；保護

中圖分類號：K854.3 文獻標識碼：A 文章編號：1000-4106(2007)05-0063-05

一 前言

陽關，位于敦煌市城西南70公里處的南湖鄉境內，始建于漢武帝元鼎三年，即公元前114年，因在玉門關以南，故名陽關。陽關在從漢至唐各代經營西域的過程中發揮了重要作用，是設在絲綢之路南道的重要關隘，在軍事上也極為重要，是歷來兵家必爭的戰略要地。陽關歷經兩千多年的風雨滄桑，昔日的陽關早已不復存在。現在，雖然看不到陽關故址，但在陽關遺址周圍還有十幾座烽燧，其中古董灘北面墩墩山頂上的烽燧，即陽關烽燧，位于臺地最高處，有“陽關耳目”之稱。其作為陽關遺址的標志性遺跡，有很高的歷史價值和考古價值。

二 保存現狀調查

陽關烽燧呈四方形，位于高出周圍地面十幾米的基巖之上，整個烽燧之下的基巖在修建時并未被平整，而是依基巖的外部輪廓，在其上修建烽燧，基巖南高北低。烽燧主要由土坯構成，在土坯中夾有少量的澄板土塊。人工制成的土坯長30厘米，寬23厘米，高9厘米。壘三層土坯，中間夾一層蘆葦，蘆葦層厚約3-4厘米。在墻體內可見澄板土塊凌亂的夾在土坯之間，被當做建筑材料使用。

西立面：共有6個蘆葦夾層，中部可見兩個木頭樁，主要是起聯結作用，兩側土坯之間的分層已經風化得比較模糊，這和風蝕雨蝕有關。西南角向內側凹進，最深處可達40厘米左右。蘆葦層之下的土坯向內部凹進，使蘆葦露出，最深可達20多厘米。西北角由于下部地基不穩，使土坯與土坯之間發生松動，土坯與土坯之間結合縫明顯大于中部，并呈現出有規律的裂紋。南立面：西側上部有高約1米、長2-3米的一塊已經脫落，下部有輕微掏蝕，西南角向外傾斜，下部脫落，向外傾約30厘米，土坯表面輕微結殼。東立面：南部拐角已脫落，導致周圍土坯產生松動，在中部有2-3米的缺口，可以從缺口處登上烽燧的頂部，在缺口的南側的土坯之間有一條明顯的分界線，是漢代所修烽燧和西晉補修的界限，分界線內側為漢代的烽燧，外圍的土坯和澄板土塊為晉代修補烽燧時所砌。北立面：下部脫落嚴重，在東側下部有寬2米、高1米左右、凹進20-30厘米的土坯已經脫落，使周圍的土坯產生松動，兩側拐角處凹進更多，使上部產生松動。在西側1.5米處有一裂縫，由底貫通至頂部，使整個烽燧的西北角隨時有坍塌的危險。在墻體的表面可見風蝕和雨蝕的痕跡，并伴有嚴重的結殼。

陽關烽燧為現存陽關遺址內唯一可見的遺跡，經過兩千多年的滄桑，烽燧的抗風化能力已經接近所能承受的極限，有隨時倒塌和毀壞的可能。一旦倒塌將造成不可彌補的損失。所以，對陽關烽燧的保護已經刻不容緩。

三 陽關烽燧遺址土的工程特性

為了分析查明陽關烽燧土的工程特性，對陽關烽燧進行取樣，取樣詳細位置見表1。

1、遺址土的礦物組成

將所取遺址土樣品送到甘肅省地礦局中心實驗室煮膠后制成薄片樣品，在偏光顯微鏡下進行薄片鑒定(圖版14)。陽關遺址土為土黃色，有較大的空隙，由碎屑和填隙物兩部分組成，碎屑含量占70％左右，其成分為石英30％，長石15％，石英巖巖屑5％，方解石及石灰巖巖屑10％，角閃石小于2％，黑云母1％，白云母1％，綠簾石小于3％，泥質巖巖屑小于3％，含有微量的鋯石和磁鐵礦等。碎屑分選性較好、磨圓度較高，粒徑一般在0.06-0.5mm之間，個別達1mm以上。碎屑形狀多為次圓狀，少量渾圓狀，次棱角狀，在土中分布比較均勻。填隙物含量30％，主要有隱晶泥質雜基和鈣質組成，其中泥質20％，鈣質10％，填充在碎屑顆粒之間，呈基底式。

2、遺址土的物理力學特性

陽關遺址土的物理力學特性與顆粒分析結果見表2-3，所有樣品測得的含水量都極低，在0.5-1.5％之間。陽關烽燧下部脫落土坯的干密度最大，頂部土坯和澄板土塊的密度較小，分別為1.47g/cm³和1.37g/cm³，接近風化土的密度。孔隙度大小剛好和密度相反，陽關烽燧下部脫落土坯的孔隙度為33.1％，頂部土坯和澄板土塊的孔隙度較大，分別為45.4％和50.0％，與遺址風化的嚴重程度形成對應關系。陽關烽燧下部脫落土坯的粒徑為0.05mm以下的顆粒，約占粒徑總比例的85.3％；頂部土坯的粒徑主要分布在0.075-0.005mm之間約占粒徑總比例的87.1％；澄板土塊的粒徑小于0.005mm的占粒徑總比例的55.4％。脫落土坯的無側限抗壓強度為1283KPa，頂部土坯和澄板土的強度分別為129KPa和125Kpa。三個試樣的崩解量均達100％。

由于表層土風化強烈程度不一樣，加之土樣顆粒分布不均，土坯成形和制作時含水量和受力狀態不同，使得土樣的密度有較大的差，土的孔隙性也具有明顯的差異性，干密度越大，土的孔隙愈少，土愈密實。以上情況也導致了土體在無側限抗壓強度的差異。

由于土坯和澄板土塊都是黃土制作或形成的，黃土較大的濕陷性決定了其在水中極易發生崩解，而且崩解速度較快。總體來看，土樣工程性質的差異，影響和決定土體的強度和穩定性。從測試結果來看，陽關烽燧遺址土的一些指標均以達到抗風化能力的極限。

3、遺址土的化學特性

陽關遺址土的易溶鹽分析結果見表4。大量的樣品分析顯示，遺址土中陽離子主要為Na⁺、Ca²⁺和M²⁺，陰離子主要為SO^2-₄和Cl^-，含有少量的CO^2-₃和HCO^-₃。因此遺址土的易溶鹽主要為氯鹽和硫酸鹽，即以NaCl、CaSO₄、MgSO₄為主，PH值在7.42-8.96之間，土呈弱堿性。其總含鹽量見圖1。西立面、南立面和北立面的總含鹽量呈現出墻體中間最高，上部次之，下部最低的趨勢。東部由于坍塌嚴重，只取了上部和中部的試樣，上部的總含鹽量小于中部的含鹽量。試樣中有兩個樣品含鹽量達不到鹽漬土的標準，多數定名為中亞硫酸鹽漬土或中亞氯鹽漬土，有個別為中氯鹽漬土和超氯鹽漬土。遺址土的高含鹽量是導致遺址土風化酥堿的內因。在水分的作用下，可溶鹽反復溶解和結晶，破壞遺址的墻基的內部結構，使墻基遭到嚴重風化而凹進，造成墻體的不穩固和表面風化。

四 遺址的主要病害及成因

引起土遺址破壞的因素主要與其賦存環境、建造所用材料和工藝有密切的關系。陽關烽燧產生的病害主要有以下幾種：

1、雨蝕破壞

雖然敦煌氣候干燥少雨，為陽關烽燧的保存提供了得天獨厚的條件，但從氣象資料來看，敦煌地區降水量的年內分配極不均勻。降水量以夏季為最高，6、7、8三個月的降水量達25.5mm，占全年降水量的64％(圖2)。其原因是由于冬春季節，本區主要受西伯利亞一蒙古冷高壓控制，導致溫度低、多晴日、降雨量極少。而在夏季，則主要受太平洋暖濕氣團影響，具有溫度高、濕度大、降水量大于冬春季節的特點。這種年降水變化率大、季節分配極不均勻的現象反映了典型的干旱戈壁沙漠氣候特征。敦煌年降水量極不穩定，據敦煌建立氣象站以來的紀錄，1979年降水量為105.5mm，為歷年最大統計值，1956年降水量為6.4mm，為歷年降水量最小統計值。但就整個趨勢看，敦煌地區降水量呈上升趨勢(圖3)。本地蒸發量的變化相對較穩定，基本上在2200-2700mm之間。由于敦煌地區降雨主要集中在7、8、9月間，常常發生暴雨，有時一次降雨超過一般年份的年降雨量。烽燧為土質建筑，從崩解實驗結果可以看出，遺址土遇水極易崩解，直接造成烽燧的破壞。從遺址現場調查看，烽燧所處地勢較高，雖不受洪水沖蝕，但暴雨對烽燧的沖刷依然是烽燧破壞的主要因素之一。

2、風蝕破壞

烽燧所處的戈壁灘上常年刮風，春天常常有沙塵暴，陽關烽燧處于一個高于周圍地面的基巖上，四周沒有任何遮擋，挾沙風對烽燧的外表及墻基的磨蝕相當嚴重，西墻墻體土坯之間的接縫由于風蝕現已模糊不清。如果挾沙風打破烽燧表面的堅硬部分，減小烽燧抵御其他外營力風化的能力，將大大加速烽燧的風化；烽燧的墻基遭到破壞后引起墻體上部失穩，將造成墻體的開裂坍塌。

3、鹽分活動

陽關烽燧地處干旱的沙漠戈壁環境中，蒸發量很大，在這樣的環境下的遺址土體中含有較多的可溶鹽，在長期雨水沖淋作用下，鹽分都富積于墻體表面。可溶鹽的反復溶解和結晶及運移等作用，破壞遺址的墻基的內部結構，使墻基遭到嚴重風化而深深凹進，造成墻體的不穩固。當遇雨水沖刷或地震時極易塌毀。而鹽分隨著水分的蒸發，運移到墻體的表面，經過長期的富集，鹽分以膠結物的形式填充了土體表面的孔隙，在墻體表面結殼，當鹽分富集到一定程度后，就會堵塞了土體表面的孔隙，使土體表面不透氣而和下層分離，進一步發展后，就會造成土體的表面剝離等病害。總之，鹽分的運移，是造成土遺址風化的重要因素之一。

4、開裂坍塌

由于黃土有很強的濕陷性，在干濕變化過程中，極易產生膨縮變化而開裂。加之雨水滲透、自重及地震等因素的影響，裂隙很快延伸和發展，使遺址墻體開裂坍塌。這是對土建筑遺址毀壞性最大的一種病害因素。墻基向內凹進引起墻體應力重新分布，在墻體上形成卸荷裂隙，再加上其他裂隙切割卸荷裂隙，最終形成不穩定土體，在其他營力作用下，極易產生坍塌。

五 陽關烽燧的保護措施

針對陽關遺址保存現狀、存在病害及成因，我們對陽關烽燧的保護采取了以下的措施：

1、考古清理發掘

在采取加固工程之前，首先對陽關烽燧四周進行考古清理發掘，對周圍的浮土進行清理，以免考古信息的流失。

2、支頂加固

根據敦煌玉門關、河倉城及西夏陵的土遺址保護經驗，采用土坯砌筑支頂加固瀕臨倒塌文物土體的方法是行之有效的，并且具有可逆性。即隨著保護加固技術的發展，如果有更好的保護方法時，可以對支頂的土坯進行拆除后采取新的保護方法。

在加固陽關烽燧時，首先對不平整的基礎用和下部基巖相近的巖石進行砌補，用和陽關烽燧土質接近的土制作大小和陽關烽燧土坯接近的土坯，用PS對已做好的土坯進行防風化處理。采用砌筑土坯嵌補的方法將PS處理后的土坯充填到脫落和懸空部位，達到穩定墻體的目的。對加固后的外表面進行作1日處理，達到外觀與其他墻體一致。在砌至一定的高度(在1.0-1.5m時)增加錨桿聯結。因為該烽燧已有蘆葦層加固，因此我們在新砌土坯中也按照這些蘆葦層進行了加固和裝飾，效果較好，達到了修舊如舊的效果。

3、錨固和裂隙灌漿

烽燧所有大小裂縫均進行封閉注漿。對大的裂縫，如在北立面的大裂縫處，采用木質錨桿錨固，以加強土體的連接。封閉各立面墻體上的裂隙孔洞和土坯縫隙；對頂部孔洞和裂隙進行灌漿。灌漿漿液用PS-F或當地黏土拌和而成，水灰比控制在0.65左右即可。錨固采用兩種方式：埋在砌體內的土釘，這次加固此類較多，主要用于新砌體與原墻體的連接，在南墻和北墻共用10根土釘；對貫穿南北墻體的裂隙進行錨固的錨桿，在西墻鉆了5個孔并進行錨桿錨固。錨固漿液用PS-F，水灰比在0.65左右，錨桿為木質臘木桿。直徑在25-45mm之間。錨固端長度大于0.5m。

4、表面防風化加固

陽關烽燧表面風化病害主要表現為風蝕、雨蝕、結殼剝離等。對風化程度較輕，裂縫相對較少的部位，可采用PS材料滲透加固，對墻體表面風化嚴重的，采用小竹鉚釘錨固與注PS漿液相結合的工藝進行加固。所有的工程措施完工后都必須作舊，以達到“修舊如舊，不改變原貌”的目的。Ps防風化加固采用常壓滲透的方法，清理墻體表面的浮塵，配制5％濃度的PS溶液，進行低濃度多次噴灑滲透。

5、防止人為破壞

由于有專人看管，沒有必要再設置過高的鐵質柵欄，更換為高度為1.3米左右的木質欄桿，木質欄桿的木材經過了特殊的防風化處理。

通過采取以上措施，使得陽關烽燧面臨坍塌的現狀得到了徹底的改善(圖版15、16)，既達到了修舊如舊的效果，又很好的延緩了陽關烽燧的壽命。

致謝：

敦煌研究院酈偉堂；孫洪才、王小偉館員，敦煌市博物館的付立成館長參與了陽關烽燧的現場調查和保護，在此對他們表示誠摯的謝意!

責任編輯：梁 紅