晋阳古城西城墙防雨蚀研究

晋阳古城西城墙防雨蚀研究

晋阳古城西城墙土遗址是十一五期间国家确立的重点文物保护工程，经过1000多年的风化破坏，城墙已经不复昔日的雄伟。城墙顶部植被密布，边缘冲沟发育，墙体雨蚀剥离病害和酥碱病害严重，雨蚀是这些病害的主要成因。研究人员经过大量的现场试验和室内试验，最终确定了表面封护最佳加固材料为原土+石灰（10：0.7）+3%丙烯酸，并且通过室内试验求出了该改性土的力学指标，进一步验证了该方案的可行性。

关键词：土遗址，雨蚀，丙烯酸

第一章绪论

1.1 晋阳古城遗址概况

晋阳古城遗址（公元前5世纪~公元10世纪）位于山西省太原市晋源镇，地理位置：东经112°27'39"~31'23"，北纬37°42'29"~45'13"；海拔高度815~763米。是我国中原地区历史悠久、价值突出的大型城市遗址之一，曾为战国时期赵国的都城（早期）、北齐的陪都、北汉的别都、唐代的北都，在春秋至宋代的1450余年间，特别是隋唐五代时期一直是我国北方的军事、政治、经济重镇。现存古城遗址东西长约4700～4780余米，南北宽约3700～3750米,面积约20平方公里，较完整地保存了唐、五代时期的城市规模，2001年被国务院公布为第五批全国重点文物保护单位。

1.2 历史沿革

晋阳，古称并州，因“城在晋水之阳，故曰晋阳矣” 。晋阳建于距今2500余年的春秋中晚期(前497年)，曾经是战国时期赵国的都城、南北朝时期北齐的别都、隋唐五代时期的“北京”，并与东京洛阳、西京长安并为盛唐三大都城。历史上一系列重大事件、如三家分晋、西汉戍边、东魏霸府、北齐别都、盛唐肇基、五代战乱等，都和晋阳古城有着直接的关联。

1.3 晋阳古城西城墙概况

西城墙遗址北端位于大运高速罗城收费站南侧，南端位于晋源区南城角村，原有完整长度3750m，走向NE18°。目前地面遗存仅有三处，分别位于罗城收费站东侧、古城营村西和南城角村，残长共计约800m，其余部分均被毁坏，被道路、村庄和农田侵占，通过考古仍可以发现地下掩埋的遗迹。

西城墙遗址与大运高速公路罗城段近于平行，西侧护城河遗迹已有一部分被高速公路叠压，而城墙东侧多为农田和林地。

西城墙目前残存的墙体，底部平均宽度15m，顶面宽度4~10m，高3~8m，断面呈不等腰梯形。城墙顶面和西侧杂草丛生，并且有很多灌木植物，东侧墙体近于直立，表面植被较少，裸露出的夯土层清晰。

图1-1 西城墙遗址现状

1.4 研究意义

山西省太原市晋阳古城遗址保护项目是十一五期间国家确立的重点文物保护工程，其中西城墙的保护修复尤为重要。晋阳古城已有1500多年的历史，主要为夯土墙，焚毁于北宋太平兴国七年，毁坏至今已有1000多年。西城墙遗址分为五段，共506.7米长。经过千年的自然演化和人为破坏，晋阳古城西城墙已不复原貌，其上覆盖有近30厘米厚的腐殖质层，植被密集，杂草丛生。古城墙长期受到植被、雨蚀和人为等破坏，作为古城遗址的重要组成部分，对古城墙的保护已经刻不容缓。雨蚀作为夯土城墙的主要病害之一，对其进行

研究并作出防范措施无疑对古城墙的保护工作有巨大贡献。

1.5 研究目的

晋阳古城西城墙遗址的主要雨蚀病害为雨蚀剥离，初步确定的防止方案为改性泥浆墙体表面封护法，所以本次研究的重点在于确定表面防雨蚀化学加固法所需要的加固剂。本次研究的目的为查明阳古城西城墙遗址的雨蚀病害类型；分析病害成因和破坏机理；针对病害提出切实可行的治理方案；通过室内试验确定表面防雨蚀化学加固法所需要的加固剂并验证防治方案的可行性。

1.6 土遗址保护研究现状

土遗址的保护虽然开展较早，如回填保护、博物馆式和覆盖式保护与展示，但是真正科学意义上的土遗址保护技术的研究相对较晚。科学的土遗址保护技术研究是在20世纪60年代以后，国内开展更晚，20世纪80年代末才开始在少数几个地方进行土遗址保护技术研究试验[1]。土遗址保护研究的重点和热点一直是土遗址表面防风化材料的研制。文物工作者已经尝试了多种材料，如无机材料：石灰水、氢氧化钡溶液和钾水玻璃等[2]；有机高分子材料：有机硅材料、丙烯酸树脂[3]和聚氨酯等[4]；无机-有机复合材料：聚有机硅-聚丙烯酸酯等[5]。这些材料虽然取得了很大的效果，但对土遗址而言都有一些缺点，不符合土遗址的保护原则，限制了它们的应用和推广。近年来高模数硅酸钾溶液（PS）材料[6]在西北地区的土遗址加固保护中被广泛应用，对PS材料的研究已经深入到PS对土的作用机理的研究[7]。

第二章西城墙遗址现状

2.1 遗址区自然环境

土遗址的风化过程实质上就是环境对土遗址的作用过程[8]。所以了解遗址的赋存环境对研究遗址的病害类型、病害成因；针对病害研制防治对策都是有重要意义的。

太原地处内陆，在全国气候区划中，属于暖温带大陆性季风气候类型。冬无严寒，夏无酷暑，昼夜温差较大，无霜期较长，日照充足。平川地区（海拔900m 以下）年均气温10~12℃；丘陵地区（海拔900~1200m）年平均气温8~10℃；山区（海拔1200~1500m）年平均气温6~8℃。一月份最冷，月平均气温约为－6.4℃；七月份最热，月平均气温在23℃左右。太原多年平均降雨量464mm，但变化较大。年降雨量时间分布极不均匀，主要集中在夏季，降雨量可达280mm，占全年降雨量的60%。

2.2 遗址区地质环境

2.2.1 地形地貌

太原位于山西省境中央，太原盆地的北端，于华北地区黄河流域中部。海拔最高点为2670m，最低点为760m，平均海拔约800m，地理坐标为东经111°30′~113°09′，北纬37°27′~38°25′。区域轮廓呈蝙蝠形，东西横距约144km，南北纵约107km。

太原古为地域名即大平原之意，历史悠久，东、西、北三面环山，中南部为河谷平原，依山傍水，地形险要，自古以来就为军政要地。西部山地名蒙山，主峰石千峰，海拔标高1775m，人们统称西山，是吕梁山东翼云中山的延伸部分。

晋阳古城遗址所在地即位于西山风峪沙河出山口前的冲积扇上，属山前冲积平原，地形西高东低，地势平缓，海拔高度815~763m。