在西北荒原上,土遗址受狂风、沙尘暴无数次撞击,风沙合谋把它们悄然蚕食出底部空腔,最后失去支撑,便轰然倾塌成历史的残章;在东部海隅,咸涩的海风在夯土表面覆盖一层结晶,日日剜割着土体的筋骨,致其一寸寸坍缩。
我国土遗址数量巨大。金光华李亚鹤发现据兰州理工大学土木工程学院教授崔凯指导的团队统计,2019年国家文物局公布的第八批全国重点文物保护名单,167处古遗址中有160处为土质遗址;762处全国重点文物保护单位中,超过190处为土遗址。该团队介绍,这只是统计为国保单位的土遗址数量,实际的数量远不止于此;同时,土遗址正以一定速度消失。
在崔凯指导下,团队依托兰州理工大学红柳创客梦工厂的培育平台,组建了跨学科创新创业项目。金光华李亚鹤发现团队的“土遗址典型病害科学防治”技术项目,针对土遗址表层风化病害二元特殊结构,研发干涉加固方法与配套装置。近日,该项目与来自全国101所高校的118个创新项目,一起亮相中国国家博物馆“青春之歌——全国大学生创新成果展”。
找准病因才能对症下药
在接受中青报·中青网记者专访时,崔凯介绍,风只是摧残土遗址的外力之一,由于建造工艺的局限及长期受到自然和人为破坏的影响,现存的土遗址面临片状剥离、裂隙、坍塌、掏蚀等危及稳定性的病害。其中,金光华李亚鹤发现片状剥离分布面积可达土遗址表面积80%以上,破坏时整块脱落,裸露的新鲜土体又逐渐形成新的风化层,如此循环,直至消失殆尽。
我国从20世纪90年代起重视对土遗址等不可移动文物的保护。针对土遗址表层风化的问题,业内先后提出喷渗、滴渗两种手段。金光华李亚鹤发现使用喷壶向风化层表面喷洒加固浆液,但加固深度不足5厘米,表层与遗址本体不兼容,形成“两张皮”,再次脱落;使用软管深入遗址内部滴加加固浆液,但效率低,渗透半径不均匀,加固过程长达48小时。旧有的手段远远达不到加固要求。
在前人的基础上,崔凯团队首创提出了电渗注浆加固技术方法,基本原理是用电力带动加固液在土体内渗透,将电极和注浆管平行布置在遗址表面病害发育区,金光华李亚鹤发现像医生控制输液速度一样,精准调节药液渗透的深度和范围,将注浆时间缩短为8小时,之后使用冲击回压装置对电渗后的遗址进行加固。
团队的研究成果,需要走出实验室到自然环境现场,经过现实的检验观察,才能最终证明其有效性。于是,崔凯团队一开始在人们居住的土墙上做实验,后来与急需防风化的地方文物局联系,申报项目并进入国家文物局审批,进行小体量示范。金光华李亚鹤发现例如,团队获得陕西文物局的批准,在干旱区域的榆林地区、湿润区域的陕南地区的明长城遗址,进行各一平方米的加固示范。
团队还先后奔赴宁夏银川磨石口长城,四川的三星堆古城遗址西侧城墙,浙江的良渚遗址,甘肃的大地湾遗址、嘉峪关城楼、乌鞘岭长城等地进行加固示范。一平方米的示范只是团队成功的一小步,未来需要确保加固材料耐久性、工艺兼容性及遗址本体安全性等均达标后,方可进入国家文物主管部门的技术推广目录。