營口西炮臺遺址現狀病害及加固保護措施探析

李玉穎 于俠

【摘 要】由于風化、雨水沖刷及其他自然因素的侵蝕破壞，西炮臺遺址文物本體受到了不同程度的損壞。本文以營口市西炮臺遺址修繕保護為例，分析病害種類及特點并通過試驗結果判定夯土土料的成分、物理性質與化學性質，采用傳統夯土工藝進行修繕保護。以期為土遺址的保護研究提供有益借鑒。

【關鍵詞】西炮臺遺址；病害；灰土；加固修繕

【中圖分類號】K878 【文獻標識碼】A 【文章編號】1007—4198（2023）03

營口西炮臺是晚清在東北修筑的一座近代海防軍事工程。始建于清光緒八年，建成于清光緒十四年，占地面積8萬平方米。西炮臺遺址建筑風格獨特，全臺呈“凸”字形，由圍墻、三座炮臺、護臺河、角樓、軍械庫、彈藥庫等建筑組成。四面圍墻850延長米，墻下有暗炮洞八處，東面有門三處，建有兵營二百余間，內置大小炮共五十二尊。歷經中日甲午戰爭、日俄戰爭、抗日戰爭和解放戰爭，成為中國人民反抗侵略的歷史見證。2006年5月被國務院公布為第六批全國重點文物保護單位。上百年風雨侵蝕，無數次戰火的摧殘，遭受了不同程度的破壞，病害發展趨勢也更加嚴重。

一、西炮臺遺址具有很高的歷史文物價值，在我國近代史中占有重要地位

19世紀末20世紀初，營口已成為中國東北經濟、金融、航運的中心，營口的戰略防御被納入清朝統治者的統一戰略部署。為加強海防，清朝統治者在沿海修筑炮臺128座，營口西炮臺是奉天各海口15座炮臺之一。西炮臺遺址最顯著的特點是850延長米圍墻、三座炮臺、炮臺臺基、擋墻和馬道均沒有采用磚石結構，而是全部采用夯土建筑形制。夯土建筑是中國最傳統的建筑形制，夯土有一個明顯的特點是夯面上可以看出夯窩。西炮臺的夯土圍墻層次均勻，整個圍墻和炮臺的夯土，層與層之間厚度均為20厘米，是我國東北地區規模最大的、保存完好的生土材料建筑遺存，也是中國人獨立設計施工并督修的大型炮臺，具有一定的歷史價值、科學價值及社會價值。同時對研究中國近代史和營口地方史有著重要意義。

（一）歷史價值

西炮臺遺址是中日甲午海戰的實物見證，遺址中出土的鐵炮、炮彈等武器裝備是研究海防史的重要物證。出土的石夯、鐵夯、碗、硯臺等文物對研究清末兵營生活提供了重要物證?，F存的鐵碉堡是解放戰爭時期的重要物證。

（二）科學價值

西炮臺遺址的選址、布局、炮位配置、建筑技術是北方沿海炮臺建造史上的重要案例。西炮臺遺址使用三合土代替了磚石作為建造材料，且其建造方法受到西式炮臺影響，是我國炮臺建造史上的一大進步，對研究近代軍事防御工程和建筑技術史具有重要而獨特的科學價值。[1]

（三）社會價值

營口西炮臺遺址現已成為營口市的重要標志，是重要的歷史文化資源與旅游資源，對于愛國主義教育具有重要意義。它所體現的不屈不撓的愛國精神對精神文明建設、提升中華民族的凝聚力具有重要價值。作為營口百年滄桑歷史的見證和中國近代歷史的縮影，西炮臺是中華民族不屈精神的象征，愛國主義、國防教育題材廣泛，意義深遠。

二、環境對遺址本體的影響

土建筑遺址以生土為基本建筑材料，建筑工藝單一，建筑形態可塑性強，工程的可逆性很差；相對于木質和磚石質文物而言，土建筑遺址極為脆弱，易損，耐久性和抗風能力弱，自我保存能力很差；土建筑遺址體量較大，且多以露天保存為主，受環境的影響極大，不利于保護。[2]

（一）溫差效應

溫度變化是引起物理風化作用的最主要因素。營口市屬于溫帶大陸性氣候，四季分明，晝暖夜涼，晝夜溫差較大。營口11月上旬開始結凍，12月中旬可凍結到10cm深，1月上旬凍土可達50厘米，最大凍土深度曾達1米多，3月上旬土壤開始解凍，4月上旬凍土完全化解。夏季又多雨，土體表層干濕變化頻繁，增加了土體膨脹和收縮的頻率，加快土體的開裂、剝落。溫差可促使夯土材料膨脹和收縮交替地進行，久之則引起墻體破裂。

（二）可溶性鹽的晶漲作用

西炮臺遺址巖層主要為全新統海沖積層，巖性主要為灰綠、灰黃粉細砂、亞粘土等。由于毛細水的侵蝕作用，夯土文物近地面表層積聚大量的Na（K）NO3·H2O和Na（K）HSO4·H2O等可溶性鹽，夯土墻和文物基礎部位在可溶鹽的作用下，慢慢酥堿粉化。

（三）季風作用

遺址區受季風影響較大，全年主導風向多為偏南風，除冬季盛行偏北風外，其余季節均盛行偏南風，風速較大，最大風速達20m/ s 以上，大于8級大風，日數20—35天，大于6級全年大風日數80—100天。海陸風四季存在，尤夏季明顯。加之圍墻夯土成分不同和夯土面水平層理，形成了大小不一、深淺不同、形狀各異的風化凹槽、風化洞。

（四）地理位置

營口處在地震活動高發區。歷史上發生過多次地震，夯土墻在地震及外力作用下也極易發生損壞。

（五）戰爭因素

西炮臺遺址歷史上經受多次戰役，戰爭結束后沒有及時管理及保護，在一定程度上加速了對遺址的破壞。

三、現狀病害種類及特點

通過對西炮臺遺址圍墻及炮臺本體的現狀調查、周圍環境調查與氣候因素等分析，遺址病害主要原因是夯土自身因素、氣候因素、植被因素及戰爭、人為破壞造成的。

（一）風化凹槽

遺址區域海風及風速較大，加之城墻夯土組成成分不同和夯土面水平層理，形成了風化凹槽、風化洞。炮臺圍墻四周外側風化凹槽較多，南側墻體較為突出。凹槽寬約10—50cm，深5—50cm，大小不等，寬度與夯層厚度自相匹配。風化深度與墻體夯土材料有關，隨墻體夯土硬度增大而減小，圍墻四面都有這種現象，特別是南面墻體（圖1）。風化凹槽這種現象在黃土、石灰夯土墻上風化寬度及深度相對小一些，而在灰土、石灰夯土墻上風化寬度及深度相對大一些，局部形成類似西北地區的喀斯特地貌。

（二）層狀剝落、空鼓、酥堿、裂隙的現象

遺址區一年四季溫差變化較大，濕度變化也較明顯，日照時間長，夏季雨量豐富，在上述因素等干濕交替作用下墻體夯土會產生層狀剝落、空鼓、酥堿等病害現象（圖2）。墻體的裂隙主要是平行裂隙和垂直裂隙，平行裂隙主要位于墻體的邊緣，由于墻體下部風化殘缺或坍塌造成的卸荷裂隙；垂直裂隙主要是原墻體和后補墻體收縮裂隙，并因降雨滲水導致裂隙越來越寬；且后補墻體因原墻體結合性差導致后補墻體大面積空鼓。

（三）墻頂防滲層的破壞

灰土、石灰夯土墻頂面無防滲層，加之圍墻頂面生長圍墻頂部、邊坡、基部及兩側長有大量樹木和雜草，以灌木、高大喬木植物為主。植被以西墻最多，北墻次之，東、南墻最少，灌木、喬木植物之間距離較小，部分灌木、喬木植物距外墻體較近；圍墻兩側均茂密生長。樹木根劈作用導致夯土的開裂坍塌，降雨順開裂裂隙滲入，加重墻體的破壞；頂部樹木破壞墻體頂部防滲層，導致墻體滲水嚴重，墻體內部夯土含水率較大，抗剪強度降低，加重墻體坍塌的危險性。

（四）崩塌傾覆

由于夯土的抗剪切強度低、夯土密實度不均勻、抗風化能力差，加之墻體上部陡傾等因素，墻體上部1—2.0m范圍均產生了不同程度的坍塌現象。隨外層墻夯土坍塌的蔓延，夾芯土墻也逐漸坍塌下來，局部由于下部風化凹槽的加深，使得凹槽以上墻體呈大塊傾倒。

四、現場夯土試驗

（一）試驗地點及夯土墻規格

（1）鑒于北方冬季寒冷結冰，試驗位置選在西炮臺辦公室內，采用暖氣加空調保持室內溫度。

（2）試驗夯土墻規格確定為長1.0m 、寬0.8m、高0.6m，每夯層厚度為150mm。同時夯筑五塊墻體進行比較試驗。

（二）試驗材料

（1）主要材料：粘土。根據原夯土墻土體類型，在當地和附近選擇與其環境相似的土質。粘土為粉紅色（塑性指數10—17）。對選定土料的含水量、顆分、液限、塑限進行了分析。

（2）輔助材料：石灰、水硬石灰、糯米汁等。

（三）材料加工

（1）粘土的處理。將粘土敲打碾細過篩，土顆粒小于不大于2mm，鋪150—200mm厚，噴水濕潤，放置2—4天。濕度以手握成團，摔地就散為宜。如果過濕則需烘干。

（2）糯米。先將糯米磨成粉，冷水和勻，加入大量熱水，使糯米湯變得很稀。

（3）土加入石灰、水硬石灰、糯米汁，少量水，攪拌均勻。

（4）灰土配比。本次夯筑試驗采用三種配比，每種配比夯筑一塊墻體。

樣品1配比為粘土：石灰=8∶2。

樣品2配比為粘土：石灰：=7∶3，加糯米汁。

樣品3配比為粘土：水硬石灰：=7∶3。

（5）水灰比。用擊實試驗確定各配方的最優加水量與最大干密度。檢測方法：能搓成約30mm的細帶，則水分適中。碾成寬20mm、厚6mm的長條，沿光滑桌邊慢慢滑下，若僅伸出幾厘米，則砂含量太多，粘性不夠；若伸出200mm不斷，則砂含量太少，影響強度。若水分多，則夯不實，易滲水、會收縮裂紋。以夯實后干密度達到1.7—2.0g/cm3為宜（表1）。

五、遺址文物本體修繕保護措施

試驗結果為文物本體修繕提供了有力的證據，為保護工程的設計提供了科學依據。根據顆粒分析試驗和擊實試驗確認，土料采用當地的黃土和黑土。壓實效果和壓實系數根據現場試驗確定，壓實系數應不低于0.90。補夯完成后，整理圍墻頂部呈輕微弧形，把雨水分散成無數細流，不使其匯集，避免出現大的沖溝。防滲層采用3：7灰土（體積比）夯筑，夯實厚度30cm。

（一）夯筑施工工藝

3：7夯土配制加工后進行所修繕墻體清理工作，采用傳統木樁設標識以此“分活”后進行每步夯筑前鋪料、打夯，最后進行掖邊找平。

（二）墻體頂步防滲層保護工藝

（1）城墻頂部處理。將城墻頂部雜物與松散土料清除、多余夯土修整，保證其平整度。

（2）設標識。在城墻頂部設立若干標識，以此來保證防滲土料鋪設厚度，以免防滲層夯筑后高低不平。

（3）土料加工。灰土采用潑灰與墻體成分相近粘性土加水攪拌而成，其配合比為3∶7（體積比），灰土拌合時應嚴格按照標準操作，采用人工充分拌和，保證其顏色、土料含水量均勻一致，防止土料過澇或過干對夯筑后的質量造成影響。

（三）鋪料及保護性夯筑

（1）夯筑為分步夯筑。每步夯筑后需進行掖邊找平處理，以免影響下一步夯筑效果。

（2）夯筑土料鋪設厚度不大于200mm厚，夯實后約110mm厚，由人工使用傳統夯具按要求分步進行“沖海窩，鑄銀錠”等工藝夯筑，打夯時要求夯具高度以及打夯力度保持一致，以保證夯窩均勻。城墻夯筑后，檢測標準可按最大干密度與壓實系數進行控制，壓實系數通常為0.93—0.95（以原城墻檢測數據而定）。

六、結語

經過對夯土土料的配比研究以及探索古代夯土工藝與工法，采用傳統工藝調配，從而達到了完全采用傳統夯土工藝來加固保護文物的目的。通過西炮臺搶險加固保護工程前期的試驗與后期工程的順利實施，有效改善了圍墻夯土的密實度、城墻頂部（馬道）灰土防滲層、風化影響、植物根系對圍墻的破壞等多個病害問題，使修繕保護后的圍墻在外觀、夯土強度、以及對抗各種病害的能力有著明顯的提高，不但增強了圍墻本體的強度與保存年限，同時保留了圍墻的原始風貌。

參考文獻：

[1]于珍.遼口要塞—西炮臺[M].長春：吉林文史出版社，2013.

[2]呂淵，田林.土遺址本體保護工程后評估方法的實踐——以交河故城保護加固工程為例[J].中國文物科學研究，2018（4）.

作者簡介：李玉穎（1973—），女，漢族，河北大城人，副研究館員，研究方向為博物館學、營口地方史、古遺址保護；于俠（1984—），男，漢族，黑龍江安達人，工程師，研究方向為古遺址保護。