新疆安迪尔古城病害特征及加固措施建议

张光伟 张虎元 于宗仁

内容摘要：安迪尔古城遗址，处于新疆和田地区民丰县的荒漠之中，自然环境恶劣，遗址常年受到风沙掩埋及风沙侵蚀、雨蚀、基础掏蚀、裂隙发育的危害，遗址破坏严重。本文通过室内试验分析了遗址土的基本性质。通过对遗址病害的调查分析，初步提出了PS防风化处理、基础区砌补回填、遗址底部散水处理等保护措施建议。

关键词：安迪尔古城；病害类型；加固措施

中图分类号：K854.39 文献标识码：A 文章编号：1000-4106（2014）05-0125-06

On the Deterioration of and Consolidation Measures

for Ancient Andier City in Xinjiang

ZHANG Guangwei1，2 ZHANG Huyuan1 YU Zongren3

（1.Key Laboratory of Mechanics on Disaster and Environmental in Western China， Lanzhou University， Lanzhou， Gansu 730000；

2.Northwest Branch，Research Institute of Petroleum Exploration and Development，

PetroChina，Lanzhou，Gansu 730020；

3.Conservation Institute， Dunhuang Academy， Dunhuang， Gansu 736200）

Abstract： Ancient Andier city is located in the hinterlands of the Taklimakan Desert near Minfeng county in Khotan， Xinjiang. Because of hazardous natural conditions， thesite shows severe deterioration from wind erosion， rain erosion， foundation recession， fractures， and being buried by sand. The physical properties of the soil in this area have been determined in laboratory tests. After investigating and analyzing the characteristics of the deterioration and local soil， this paper suggests that the following conservation measures should be taken： preventing surface weathering with PS； building adobe supports or backfilling areas suffering serious sapping erosion； and draining water away from wall bases.

Keywords： ancient Andier City； deterioration； preservation and consolidation

收稿日期：2013-12-18

作者简介：张光伟（1984- ），男，河北省行唐县人，兰州大学土木工程与力学学院博士研究生。

0 引 言

安迪尔古城遗址位于新疆维吾尔自治区和田地区民丰县安迪尔牧场东南约27km的沙漠腹地（图1），是丝绸之路南道汉唐时期的重要遗址，2001年6月国务院公布为第五批全国重点文物保护单位。遗址分为东、西两个区，地理坐标北纬37°26′—37°54′，东经83°32′—83°50′，海拔约1300m。东部遗址区包括夏羊塔克古城遗址、廷姆佛塔遗址、道孜勒克古城遗址、南方古城遗址以及周围的佛塔、墓葬、冶炼作坊和窑址等。根据出土文物，该区域遗址分为早、晚两个时期，早期遗址时代大概在公元1—3世纪末4世纪初，夏羊塔克古城、廷姆佛塔、道孜勒克古城下面的遗址形成一个聚落；晚期遗址主要是唐吐蕃时期（8世纪中叶），时间很短，包括道孜勒克古城及其内部佛寺，周边还分布其他遗址，包括佛塔、房屋、陶窑、冶炼遗址等。西部遗址区主要是阿其克考其克热克古城遗址。

安迪尔古城，唐以前未见正史记载，推测属扜弥国。扜弥国为汉设西域都护府所辖的三十六国之一，后属于阗。《新唐书·地理志》载“于阗东三百里有坎城镇，东六百里有兰城镇”[1]。安迪尔古城应为唐代的兰城镇，后因河流频繁改道、地下水位下降、沙漠侵蚀绿洲及战乱等原因而废弃。

玄奘《大唐西域记》记：从尼壤“东行，入大流沙。沙则流漫，聚散随风……行四百余里，至睹货逻故国。国久空旷，城皆荒芜”[2]。斯坦因在安迪尔河下游考察了安迪尔废墟的诸唐代古城遗址后，认为此处即是玄奘所记的睹货逻故国和佉卢文文书上出现多次的地名Saca。

斯坦因曾在安迪尔古寺残壁上发现刻有开元七年（719）字迹的残碑。

清末人们来往于民丰和且末时，还常途经安迪尔废墟，斯坦因即从尼雅经安迪尔去且末。清朝地方政府在安迪尔古城遗址以南的安迪尔兰干特设置过交通站。

安迪尔古城遗址内发现了从西亚输入的玻璃珠、1—4世纪罗马产的带花玻璃片、汉佉二体钱等文物，说明安迪尔古城是且末和尼雅之间最便捷的交通驿站，反映了塔里木盆地各城邦之间及我国西部与欧亚之间的经济与文化交流，是丝绸之路的重要实物见证，为研究古代于阗与且末之间的历史交通提供了重要的实物资料。

安迪尔河下游是丝绸之路南道的重要绿洲聚落，安迪尔河下游绿洲居民因河道摆动而迁徙，安迪尔古城遗址对于研究古代西域的历史地理以及沙漠化环境变迁有重要意义。

安迪尔古城遗址出土的文书和木简，反映了吐蕃、毗沙和当时的中国政权对此地的统治状况与策略，对了解当时的政治社会制度、古代绿洲的兴废、疆域变迁等具有重要意义①②。

由于长期的自然侵蚀和人为破坏，安迪尔古城遗址总体毁坏严重。特别是风沙掩埋、风蚀、游人游玩以及不法分子对古遗址的盗掘等，对安迪尔古城遗址造成不同程度的破坏，亟待加固保护。

1 建筑形制及建造技法

道孜勒克古城，现残存六段：北墙两段，东墙两段，南面城门两侧各一段，主要由泥土夯筑和土坯砌筑而成。城内的中心位置，可见有纵横相交的立柱构成的“回”字形佛寺，佛寺平面呈方形，有内外两道“木骨泥墙”，四周构成回廊。佛寺东南侧有面积较大的房屋遗址。古城内存有很多组房屋遗址的木柱，排列较规整，地面无墙体遗存（图2）。

廷姆佛塔，为方形塔基的覆钵式塔。塔基3层，由下向上逐渐内收。底部第1层边长8.24m，直接建筑在雅丹台地上，目前暴露于地表的仅存东北面的一块，其余部分仅能在佛塔下部的直立面上见到，塔基大面积向内凹进，可见这一层厚约0.5m，全部是用胶泥夯筑而成；第2层，内收约0.6m，厚约1.8m，分别以两层土坯和两层胶泥间隔垒砌而成，先以土坯在第一层地基上平铺一层，再在土坯上砌上一层胶泥，然后在胶泥层上再砌一层土坯，土坯上再加一层胶泥；第3层，向内收约0.6m，厚约0.5m，全部用胶泥堆砌而成。覆钵部分内收约0.5m，高约4.3m，全部用土坯伴以胶泥垒砌而成，呈圆柱形。佛塔塔基部分边沿残失严重，四角均已不存，塔身有盗洞。佛塔内部主要用土坯垒砌，在土坯的上下左右各面，均抹以胶泥，相互粘连（图3）[3]。土坯长50cm，宽30cm，厚 10cm。

夏羊塔克古城（廷姆古城）， 主城平面大致呈方形，可大致识别城内较宽的街道和房址，四面残存部分墙体，均以胶泥和土坯砌筑。围墙内的地坪上散布着沙包，沙包周围散布着大量陶片。东南角上有低矮的房屋墙基遗迹。耳城亦由土坯和胶泥垒砌。

2 主要病害类型及原因分析

2.1 遗址土的基本性质

为给后续保护加固措施提供依据，通过室内试验测得廷姆佛塔和道孜勒克古城两处遗址土体的基本性质。试样的取样部位如表1所示，所需土样均来自遗址底部的坍塌堆积物。按照土工试验规范，测得遗址土物理性质指标如表2所示，可见遗址土含水率仅为1.5%左右。试验表明，廷姆佛塔遗址土为级配不良低液限砂土，道孜勒克遗址土为级配不良低液限黏土（表3）。

受自然和人为因素影响，安迪尔古城保存状况较差，主要病害有风蚀及风沙掩埋、雨蚀、基础掏蚀凹进、裂隙切割等。

2.2 风蚀及风沙掩埋

遗址所在的和田地区，位于塔里木盆地南缘，地处欧亚大陆深处，属于典型的暖温带大陆性干旱气候，是世界同纬度最干旱的地区之一。该区气温日较差和年较差大，大风风沙天气多，降水少且年季变化大、蒸发大，空气极端干燥，沙尘暴较频繁。遗址区的剧烈温差引起土体热胀冷缩，加速了土体本身的疏松、剥落，也给风蚀创造了条件。

安迪尔古城遗址的建筑工艺多样，主要有天然土夯筑、土坯砌筑等。当地主导风向为西北风。最大风力为12级，最大风速为40m/s，多集中于5—8月间。由于材料和建筑工艺的因素，遗址土较脆弱，在长期风沙作用下容易遭受严重的侵蚀破坏。受携沙风的风蚀作用影响，一些遗址被侵蚀得千疮百孔，加之风化作用，造成墙体的剥落、残断和土层的脱落。典型的风蚀现象有蜂窝状墙貌、土坯层出露。部分墙面被风吹蚀呈凹凸不平的蜂窝状，在风沙磨蚀、旋蚀作用下，局部产生剥离（图4）。风蚀破坏是所存土遗址普遍发生的病害，部分遗址体病害严重。同时可以看到，古城城内及周围布满沙丘，城址大部分被流沙掩埋（图2）。

2.3 雨蚀

和田地区属干旱少雨区，降水少且分布差异较大。年平均气温11.0—12.1℃，年降水量28.9—47.1mm，年蒸发量2198—2790mm。但是偶尔的集中降雨，会给遗址带来极大的破坏（图5）。安迪尔古城遗址的雨蚀病害主要有两种情况：第一种是雨水面流及湿化引起的表面泥滑；第二种是雨水冲刷形成墙面冲沟，大且深的冲沟多发育在墙体接缝处。

2.4 基础掏蚀凹进

基础掏蚀凹进是破坏性极强的一种病害，可以引发裂隙发育及扩展，造成遗址基础错落及崩塌。与其他土遗址基础掏蚀病害情况不同的是，安迪尔古城基础掏蚀凹进主要是由积水坑和携沙风造成。2012年7月，现场调查发现墙体底部至少存在2个较大的积水坑（图6），由于遗址土体本身含水量不到2%，短时的强降水在基础汇集，致使墙体底部吸水软化，造成墙体基础掏蚀破坏。另一方面，当地的携沙风具有较强的风蚀破坏性，在墙体底部形成掏蚀区，导致基础掏蚀凹进（图7），甚至导致崩塌（图8）。

2.5 裂隙切割

裂隙发育是墙体破坏的重要因素，也是大多墙体普遍发育的病害形式。裂隙类型主要为：墙体裂缝、卸荷裂隙或在二者基础上进一步发展演化的风化裂隙。裂隙倾角多近于直立，走向大都垂直墙面切断墙体。裂隙发展的直接后果为墙体表面层状剥落，部分墙体倾倒、崩塌。

2.6 人为破坏

人为破坏对遗址造成的威胁较为严重，主要表现为以下两种：

（1）盗掘，20世纪初外国探险人员的盗掘对遗址造成破坏，佛塔、墙体等部位留下多处盗洞，廷姆佛塔的盗洞已向下直达塔的中心位置；当代的盗掘现象也存在。

（2）游人踩踏，沿315国道而至的沙漠探险游逐渐兴起，参观者直接登临士遗址，对遗址表面造成破坏。

人类活动对遗址的破坏作用巨大，而且这种破坏对遗址而言是毁灭性的，无法通过技术手段修复，应当进一步通过管理手段解决。

3 保护加固措施建议

基于对安迪尔古城遗址主要病害特征及主要破坏因素的分析， 本着“不改变文物原状”与“最小干预”的文物保护原则[4]， 根据现场调查情况，提出以下保护措施供参考。

3.1 表面防风化加固

风化严重区域、土坯缝差异风化区、采取工程措施后区域，表面应进行防风化处理。已有研究表明，粉土中的黏土矿物经PS处理后，可使片状、离散、晶态的黏土矿物微观结构发生变化，形成一种紧密的非晶态网状胶凝体，从而使其力学性能发生变化。PS渗透处理可以提高土遗址的防风蚀、雨蚀能力，这一点已经被玉门关、河仓城、西夏王陵等土遗址加固工程实践所证明[5-6]。

为测定不同PS浓度加固后遗址土重塑土块抵抗风蚀能力的差异，从而确定合适的PS加固工艺。本研究采用赵海英等作者类似的研究方法[7]，在兰州大学西部灾害与环境力学实验室多功能环境风洞实验室中进行了风蚀试验，模拟安迪尔古城遗址土所受到的携沙风侵蚀状态。试验前测量试样迎风面面积并拍照和称重，方便风蚀后对比。试样迎风面距出风口9m，试样底面距沙面4cm，试样间距5cm，试样背风面抵以钢板，以防止试样被吹翻。室内试验结果表明：当以18m/s挟沙风吹蚀时，未加固试样的风蚀量分别为83.0g和10.5g； 经3%PS加固过的试样的风蚀量分别为27.9g和1.6g；而经7%PS加固过的试样被风吹蚀，其抗风蚀能力随加固所用PS溶液浓度增大而增强。可以明显看出经PS加固的试样有很好的抗风蚀性。

3.2 墙体掏蚀区加固

对遗址墙体上的掏蚀凹进，根据其原始建造方式及原始建造材料，采用土坯砌补或周围土体进行回填处理。土坯的尺寸根据基础凹进的深度和高度制作，总的原则是土坯砌补后方便恢复原貌和做旧[4]16。回填时应谨慎施工，不能回填过量，回填部分与遗址本体之间应充填密实。

3.3 表面冲沟整治

对遗址墙体表面规模较大的冲沟进行回填加固，加固时选用与遗址土类似的材料，采用砌补的方式进行回填，然后进行表面PS渗透。对规模较小且不影响稳定性的冲沟原则上保持原状[8-9]。

3.4 地表排水整治

在墙体底部区域设置散水处理。平整出3%坡度，使墙基汇水排散，减少对遗址的破坏；墙体根部适当做抗渗层。

3.5 人为破坏防治

为了减少人类活动对遗址的破坏，除加强管理外，应通过树立保护标识牌、说明牌等措施限制人类活动对遗址的破坏。

4 结 论

（1）安迪尔古城具有重要的历史、艺术和科学价值，也是丝绸之路上受到风沙侵蚀最严重的古遗址之一。为安迪尔古城遗址找到合适的加固保护措施，对探索位于沙漠中的土遗址的保护具有一定的借鉴意义。

（2）安迪尔古城遗址受到风蚀及风沙掩埋、雨蚀、基础掏蚀凹进、裂隙切割等多种病害的破坏，亟待实施抢救性保护。

（3）针对遗址存在的病害，提出了PS表面防风化加固、基础掏蚀区砌补或回填和设置地表散水处理的对策建议。

有关PS工艺和加固效果的评价等仍需要进一步的研究。下一步需要现场试验验证采取措施的可行性，尤其是有关土坯差异风化薄弱层（土坯缝）的PS加固。

致谢：作者非常感谢敦煌研究院在PS保护土遗址方面的开创性工作，有关研究得到了王旭东研究员和郭青林博士的大力帮助，在此表示真诚的感谢，同时对新疆文保中心提供的帮助表示感谢。

参考文献：

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