土遗址的防水防潮技术

——清华有古墓!考古学家如何保护 “土坑” 之(二)
作者:殷元宗来源:蝌蚪五线谱发布时间:2019-06-17

方法不少,特管用的不多。

天啦噜,清华竟然发现了古墓!而且还同时发现了汉、明清三个朝代的古墓呢!这次的古墓在考古学上被定为土遗址。别高兴太早,你以为几个“土坑”是那么好保护的吗?先看看考古学家是怎么细心保护这些“土坑”的吧!

上一篇文章(土遗址的防风化技术—— 清华有古墓!考古学家如何保护 “土坑”系列 之(一))介绍过,土遗址按土遗址的形态,可以分为地上和地下两大类。由于土遇水有成为“一堆烂泥”的风险,因此依据土遗址所处的干湿程度划分,可分为“干燥环境中的土遗址”和“潮湿环境中的土遗址”。

干燥环境中的土遗址分布范围较小,多出现在有温带大陆性气候、高原山地气候的地区,如我国甘肃、新疆部分地区。

位于新疆的楼兰古城是典型的干旱环境下的土遗址(来源:维基百科)

位于新疆的楼兰古城是典型的干旱环境下的土遗址(来源:维基百科)

潮湿环境下的土遗址范围可就广了,在我国广大的季风气候区,这些土遗址遭受着来自雨水、地下水甚至是空气水分的威胁,保护难度极大。在这几路“水军”,对土遗址危害比较大的,就是来自地下的水军——地下水。

不过保护难度虽然大,在实践中考古学家还是找到了几种好方法。

一、 挡水墙

原理:在土遗址的四周修建隔水墙。方法是用混凝土或水泥筑起防水墙的“形”,再覆上一层防水卷材(如PCV)起到防水的“灵魂作用”。如果把土遗址比作城池,把水比作敌军,那挡水墙就好比城墙。

优点:立竿见影地抵御来自土遗址侧面不发生水位变化的地下水(以下形象地称为“一定高度的水军”)侵袭。

缺点:1、地下水有时候会忽高忽低(以下形象地称为“忽高忽低的水军”),而我们挡水墙的高度是设定好的,有时,那些“忽高忽低的水军”会“爬”上“城墙”,侵袭土遗址。2、防水卷材一旦老化,连侧面“一定高度的水军”也会“破城而入”。

点评:连侧面“一定高度的水军”都不能完全搞定,PASS。

北京丰台区大葆台遗址汉墓用的是混凝土修筑的挡水墙,有一定的隔水效果,但是无法阻挡水位不定的地下水(来源:维基百科)

北京丰台区大葆台遗址汉墓用的是混凝土修筑的挡水墙,有一定的隔水效果,但是无法阻挡水位不定的地下水(来源:维基百科)

二、 隔水廊道

原理:与挡水墙原理类似(用料也是水泥或混凝土,再覆一层防水卷材),唯一不同的是,廊道增加了与土遗址之间的隔离空间。

优点:莫小看这个多出来的空间,考古学家可以在这多出来的空间里搞出名堂。1、在空间里增设通风设施,进一步弱化侧面“一定高度的水军”的侵扰;2、空间大了,便于在墙出现问题时及时维修,提高“城墙”的使用寿命。

缺点:和挡水墙一样,无法应对“忽高忽低的水军”的侵扰。

点评:只是强化了应对侧面“一定高度的水军”的能力,漏洞还是很大,PASS。

三、 抽水法

原理:隔水廊道基本解决了“一定高度的水军”,但是还是无法抵御那些“忽高忽低的水军”。说明挡水墙和隔水廊道这些被动防御的策略不成了,我们必须主动进攻,这就是“抽水法”。具体就是,我们在遗址附近打几口井,在井中放入抽水泵,预设一个数值(比如地下水接近地面XX米),开始主动抽走地下水。

优点:不管你是“一定高度的水军”还是“忽高忽低的水军”,你还远在城外一定距离的地方“进军”,我们就把你消灭。

缺点:抽水容易让“千军万马”的水军集结起来,形成水军“大流”,在抽水泵的强力带动下,水军大流威力十足,甚至把流经的土壤都带走了,造成土遗址结构的破坏,甚至造成土体塌陷,给研究造成损失。所以,选好挖井地点、预测抽水最佳时间点很重要。

点评:能够有效解决“忽高忽低的水军”,但是要预防反作用,可以酌情使用。

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四、 拱券法

原理:拱券是古代一种特殊的建筑形式,形为半圆弧状,类似于拱桥的“拱”,有着良好的承重作用。拱券法的具体做法是,在土遗址的底部修筑石拱券,再在土遗址四周配合修筑廊道和通风设施。

优点:相当于从地下水必经的土遗址底部修筑挡水层,使土遗址和地下水彻底隔绝,切断遗址和地下水的联系。

缺点:操作难度大导致修筑拱券费用极高,一旦出现施工失误,产生漏洞,拱券作用也会立刻失效。

点评:理论上可以隔绝地下水,但是实际操作难度大,酌情使用。

河南新郑郑韩故城遗址车马坑,便是在地下修筑拱券,隔断了与地下水的联系,至今隔水防潮效果还非常好。(来源:中国考古)

河南新郑郑韩故城遗址车马坑,便是在地下修筑拱券,隔断了与地下水的联系,至今隔水防潮效果还非常好。(来源:中国考古)

看来,目前常用的土遗址防水防潮措施也不那么尽善尽美,还需要在考古实践和工程技术研究的过程中寻找更有效、更经济的方式。说完水,下一个咱们再说说更猛烈的,如果土遗址面临塌陷的危险怎么办?请看下篇之三《土遗址的抗震防塌技术》

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参考文献

《自然地理学》(第三版)刘南威,科学出版社,2018-11-01

土遗址保护研究现状与进展,孙满利《文物保护与考古科学》2004年07期

潮湿土遗址隔水防潮技术对比研究,周双林等《东南文化》2009年02期

中原地区潮湿土遗址保护理念探索与对策研究,贾付春,郑州大学,2016年

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