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　　2001年10月24日至11月6日，北京市文物研究所技術室工作人員在敦煌保護所專家的指導下，對遼金城垣遺址博物館的金中都水關遺址“關鍵柱”實施了加固保護工程，該工程采用敦煌保護所開發配制的土遺址加固材料：高模數的硅酸鉀（簡稱PS），通過低濃度、多次滲入方式，改變關鍵柱體膠結泥質的微觀結構，提高柱體強度，使關鍵柱體沙粒石層得到加固。現報告如下：?
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TI2Z[$am0 　　一、價值評估?
ae#EEcX PJJ0 　　金中都水關遺址位於北京市豐台區右安門外玉林小區，今涼水河以北70米處。1990年在此建築施工時被發現，並進行考古發掘，此發現被評為1990年中國十大考古發現之一。水關遺址的發現，確立了“金中都”城自城西“西湖”水進入中都城，至“魚藻池”過龍津橋向南，穿過“豐宜門”和“景風門”之間的南城牆下，流入金代護城河的確切水源路線；為研究中國古代都城水利設施的重要實物例證，同時可以看到金中都城規模及建築工藝水平。而由考古發掘中特地留下的地層“關鍵柱”直接的反映了水關被廢棄後的地層堆積狀況，完整保存這一考古遺跡，將為全面了解水關遺址的歷史起到積極作用。（見圖版1）?
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　　二、現狀調查?

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T ]3eU"SgLPc0　　1.概述：關鍵柱為21米見方，高161米，位於遺址南部。目前，關鍵柱雖然處於室內，可以避免風、雨的直接破壞，但是由於遺址位於涼水河畔，地下水毛細現象較嚴重；同時，由於遺址所處的展室為半地下形式，通風設備不夠完善，每年雨季時，展室濕度可達到80%～90%以上；冬季又異常干燥，濕度在40%以下。在常年干濕交替的影響下，關鍵柱體多處出現裂隙、表層剝離，尤其是柱體下部風化剝蝕嚴重。?中國古建築營造網L:q&X/VM

中國古建築營造網&o q V j:B*QP!I*R+WG"K4]

　　2.地層結構：關鍵柱是水關遺址運行過程中堆積的一套沙粒石層沖積物，其中還夾雜有陶片等遺物，最大礫徑達30厘米，松散、膠結極差，易脫落。（見圖版2、3）

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　　3.存在的病害：關鍵柱現存的病害主要表現在三個方面：?中國古建築營造網&_ z^ U uq
　　一是柱體東、北端各有一條大裂隙穿過（見圖1～4）；?中國古建築營造網 OjWR2_m8d
　　二是東北角柱體下部風化剝落，使其上部懸空這也是裂隙發育的主要因素（見圖版4）；?中國古建築營造網pdI#ZJ;Q
　　三是表面風化嚴重，小塊剝離時有發生。?

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　　4.過去進行的保護工作：關鍵柱在考古發掘後沒有進行及時的加固保護，從而產生了上述三類病害。1995年曾用有機高分子材料（成分不詳）進行過表面防風化加固。由於出現柱體的開裂，2000年1月又用厚10厘米的玻璃罩對柱體實施了圍護，並對柱體懸空部位進行了支頂。對於關鍵柱土體上發生的大裂隙，采用三甲樹脂-丙酮溶液，濃度由20%多次遞增至50%，滴滲方式加固裂隙兩壁，最後用濃度為20%的三甲樹脂調和原遺址土成灌漿液，對裂隙進行灌漿填補。為了克服有機材料的不透氣性，在裂隙灌漿處還用鉛絲從上至下插了數個通氣孔。?中國古建築營造網\Tm
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　　這些措施有效地緩解了柱體裂隙的進一步擴展，起到了一定的保護作用。但由於所用的有機材料透氣、透水性極差，柱體內的水分無法自由擴散，使得表面產生剝離，造成柱體下部風化剝蝕嚴重，從而影響了柱體的結構穩定性。另外，臨時加的玻璃罩一方面影響了柱體的外觀，另一方面也不能從根本上解決柱體的穩定問題。（見圖版5）?

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j8A\\2o%g&RG0　　5.遺址區溫濕度調查：根據2000年11月至今博物館對遺址區內環境紀錄，一年中4～10月遺址區內的相對濕度大於50%，1～3月遺址區內的平均氣溫低於15.C。因此，實施保護的時間定在今年10～11月。（見圖表1）
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eZrzA[N;L0b0　　　　　　　　　　　　　　　　圖表1　中國古建築營造網7{+z+K'H5g4nR.U;N
　　2000年11月至2001年11月關鍵柱所在遺址區月平均氣溫、平均相對濕度，及夏季除濕後相對濕度對照表（2001年10月由於遺址區內基建施工，區內小氣候受到擾亂，未做記錄）中國古建築營造網(NM+nIsg
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/L.D?WU%Ps0 　　三、加固步驟?

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F0　　1.撤去北面玻璃護板?中國古建築營造網0n#D:}N"w/Ai
　　首先試探柱體的強度，感覺暫時撤去北面玻璃護板，不會帶來柱體的倒塌。東北角的石膏支頂，對柱體東北角懸空部位有絕對的支撐作用，在對東面大裂隙加固之前，不能撤去。（見圖版6）?中國古建築營造網5_1K1Gont gbA

2l:mz@K\!YH%H0ai0　　2.開裂柱體的錨固?
2Q Oy3U\0 　　用手工成孔的方法，在開裂柱體上裂隙距臨空面最近的一側鑽兩個孔（自北向南方向），穿過裂隙，孔徑15厘米左右、深度為95厘米。灌注濃度為8%～10%的PS材料加固孔壁，固化後灌入水泥砂漿將錨桿（取材於現場的樓梯鋼管扶手，直徑為3厘米，長90厘米）插入注滿水泥砂漿的孔中。（見圖5、6、7，圖版7、8）水泥砂漿的水灰比為：濃度8%～10%的PS∶水泥∶小粗砂=0?8∶1∶1錨桿在孔外的十字鋼板（即錨固部位），用PS砂漿、原地點散土、礫石做舊覆蓋，使其色調、礫石形態與柱體統一。（圖版9）?

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　　3.柱體東北角懸空部位的支頂?中國古建築營造網6L&mST1B+T0}
　　清理基礎，用現場的青石墊底，置一長度合適的鋼管於上，並與上部的懸空體緊密接觸，接觸部位置以5×10厘米的鋼板分散向上的支頂力。（圖版10）?

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　　4.東南角缺損部位的修補?中國古建築營造網.oeNeO9CR_0SQ
　　東南角的懸空部位得到支撐以後，先用濃度為8%～10%的PS材料噴塗數遍，使柱壁得到加固。柱壁固化以後再用PS砂漿、碎石塊、原地點散土將缺失部分填充實，表面仿柱體原樣做舊處理，最後噴塗PS材料。（圖版11、12、13）?

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　　5.裂隙灌漿?中國古建築營造網+oJ2vc!n.I
　　錨固和支頂工作結束後，開始封閉裂隙，並預留灌漿口。兩天後實施裂隙灌漿。?中國古建築營造網+DU MoO5CA
　　裂隙灌漿為以西南角裂隙加固步驟為例：?中國古建築營造網(s}2eS
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　　i.沿裂隙走向，向裂隙內部噴滲10%PS液，使其得到充分加固。（見圖版14）?
'e-Ygm(C0 　　ii.向裂隙內填充粉煤灰（F），隨後噴滲10%PS液。重復多次直至裂隙被水灰比為1∶2的PS-F灌滿。（見圖版15、16）?
["A C OX#o0 　　iii.整個西北角用10%PS液多次噴滲加固，裂隙表面紋路采用遺址原土做舊處理。（見圖版17）?

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B#t%Blh;DJ0　　6.柱體表面防風化加固?
f/h C;~D%hK$w2l0 　　1995年所做的有機材料封護層，由於所采用的具體材料不詳，決定不對其采取全面剔除，只以達到增強透水為基本目的，小心清除了柱體下部50～70厘米段的有機材料，並對有輕微開裂的部位，先用PS-F灌注，等PS-F固結後再進行表面的滲透加固。具體辦法為低濃度多次滲透。(見圖版18，圖8)?

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　　7.加固後的柱體整理?中國古建築營造網5_I,kZ)R:D
　　關鍵柱加固干燥以後，對錨孔、裂隙封閉、支頂體和PS材料加固後出現的“翻白”現象的部位進行做舊處理：用低濃度的?PS-?細泥漿混合液噴塗柱體表面翻白處，使柱體外觀色調和諧。（見圖版19）?

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@.g*C&g0 　　四、留下的觀測工作?中國古建築營造網0] aMYD6h$o
　　1.柱東面的大裂隙走向原樣保留，沒有做舊處理，在其上釘紙條做標記，2001年11月4日記錄裂隙寬度5毫米。日後應注意觀察其寬度上有無增大趨勢，一年後比較對比數據，對大裂隙加固的穩定性給予評價。?

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xZ}Qf+@)`Hh[email protected][email protected]題，需常年觀察。如出現加固層與柱體剝離現象，表明加固已經失效，可小心去除這一薄層（經測得此加固層僅平均有0?5厘米厚），代替以PS加固，采用的方法同前。?

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mM8{dj/`8J7o[0　　3.柱西北腳下部，經查為原地層堆積時代水生貝類、螺蛳，土壤結構膠結成分少，目前采用的PS加固效果不能理想，強度不夠，容易造成類似原東北腳下部的剝落現象。因此，需留意觀察，一旦發現有剝落現象，可用PS-泥漿封護，以阻止其繼續脫落。?
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bdgV6?0 　　五、結論?

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　　1.裂隙灌漿和錨固，使柱體主要存在的大小裂隙、東北角上部懸空部位得到固定和支撐，提高了關鍵柱整體強度。長期以來，因為溫濕度交替變化、地下水運動及外界施工振動帶來的關鍵柱土層松散、坍塌險情得到有效控制。?

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6|_&a4m?{-U QXQ0　　2.加固材料采用高模數的硅酸鉀（PS），具有無機材料的特性。通過低濃度、多次滲入方式，改變關鍵柱體膠結泥質的微觀結構，提高柱體強度，使關鍵柱體沙粒石層得到加固。加固層的通透性能遠遠優於使用有機材料，對於地下水分的散發，極為有利。同時又由於無機材料不存在老化問題，因此可以有效避免以往用有機材料加固時因有機材料老化發生的加固層與主體剝離現象。?

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　　3.對東北角懸空部位的支頂、做舊工作，不僅加固了柱體強度，而且復原了柱體的方形外觀。?

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E~nWt{lX6X]0　　4.對2000年所作的玻璃外罩的拆除，使參觀者觀察地層狀況更為直接，恢復了關鍵柱的使用價值。?

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~'r,y,TlxI*x'l T0　　5.多年以來，博物館堅持在遺址區內所做的環境監測工作，為加固方案的制定和實施提供了有利的依據。根據環境溫度變化曲線和濕度變化曲線發現：遺址區內每年6～8月濕度達80%以上，甚至有時高達91%，而12月、1月、2月溫度又下降到40%以下，水分的干濕交替變化，造成遺址區內文物尤其是木制文物的嚴重受損，土遺址的干裂情況也是其中一種。我們雖然已經對關鍵柱體實施了加固保護，但仍應保持環境監測，這將對今後土遺址病情的發生和發展提供一個預警機制。

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　　　　　　　　　　　　　　　　水關遺址及關鍵柱位置

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*Z4@z;q4A0 　　　　　　　　　　　　　　　　　圖版2關鍵柱表面中國古建築營造網,F
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　　　　　　　　　關鍵柱是砂粒石層沖積物，礫徑較大，膠結極差，組織松散。

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cLyrr0 　　　　　　　　　　　　　圖版3關鍵柱地層出土的瓷片和殘骨片中國古建築營造網D6?3D:NM\

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b:ILif0s0　　　　　　　　　　?中國古建築營造網$R_ T/o b.l"oC.T
　　　　　　　　　　　　　　圖版4關鍵柱東北角病害極為嚴重
4B&N}&xc_s0 　　由圖片可見一寬約0?7厘米、總長達1米的大裂隙自上至下貫穿關鍵柱的東北角，且該角下部由於長年風化作用，土體剝落嚴重，造成上部呈懸空狀態。?
|mI pV(P ~n;K@0 　　2000年初為防止其發生脫落，臨時采取了機械支頂辦法，雖然緩解了險情發生，但外觀極不協調。

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　　　　　　　　　　　　　圖版5關鍵柱用PS加固前的外觀（東面）中國古建築營造網pvTO,s&n Pl
　　　　　　　　　　　　　2000年1月用玻璃罩對柱體實施了圍護。

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QB!P$]9e`+d0 　　　　　　　　　　　　　　　　圖版6北面玻璃護板去除以後
j\)z(l2t?{0 　　圖片中地上橫放的風鑽鑽頭用於手工打孔。不能用機械方式打孔的原因是防止柱體因受到強烈震動而崩塌。

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B"Yu;t-}0 中國古建築營造網 @em;Su'U.c

　　　　　　　　　　
(I2~z7Obpt.J9c0 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖版7錨桿
.T#Y%q"@ LE;e0 　　　　　　　　　　錨桿鋼質，長90厘米，一頭含有5×10厘米的鋼板。

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4`X3H+[R\w0 　　　　　　　　　圖版8錨桿深入柱體後留在表面的十字形鋼板具有固定作用。中國古建築營造網6CmM[$dCe z\P!n

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　　　　　　　　　　　　　　　圖版9錨固手段實施以後的北面中國古建築營造網5C2L7]:g1x2N[
　　錨桿在孔外的十字鋼板（即錨固部位），用PS砂漿、原地點散土、礫石做舊覆蓋，使其色調、礫石形態與柱體統一，一般情況下難以分辨。圖中顏色深的地方為噴塗的PS未干。

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　　　　　　　　　　中國古建築營造網0XCM {,f
　　　　　　　　　　　　　　圖版10支頂柱體東北角懸空部位中國古建築營造網}B/s SUWle9{w
　　用現場搜集的青石墊底，置一長度合適的鋼管於上，使其與上部的懸空體緊密接觸，接觸部位置以5×10厘米的鋼板分散向上的支頂力。

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t-n}?\EtN!g0M0　　　　　　　　　　中國古建築營造網-W!EpO#Qq
　　　　　　　　　　　　　　圖版11修補東南角缺損部位中國古建築營造網5W%jk?,dPf
　　　　　　　　　　用PS砂漿、碎石塊、原地點散土將缺失部分填充實。中國古建築營造網8tk)Y*NB^}

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)e9h,m}Yu0 　　　　　　　圖版12修補處表面仿柱體原樣做舊，最後噴塗10%PS液加固。中國古建築營造網j8~]o:\H2R

中國古建築營造網M7~&cFX%k

　　　　　　　　　　中國古建築營造網H!~ ?Yf+pr px+jT8U
　　　　　　　　　　　　　　　圖版13修補後的東北角
+D${As9f;S U7A^ h r0 　　　　　　　　　　　　　圖中顏色深的地方為噴塗的PS未干。

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g!P!Ur6b V(`F$g8u;r0 　　　　　　　　　　　　　　圖版14西南角小裂隙灌漿加固中國古建築營造網0~E6\\:Z!O
沿西南角小裂隙走向，向裂隙內部噴滲10%PS液，注意多次噴深，使其充分滲透。

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K[ y3Eh'Iv@Kr0 中國古建築營造網 m
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e6W5[\`u{0 　　　　　　　　　　　　　圖版15，16裂隙內填充粉煤灰（F）
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y|0 粉煤灰的填充與隨後的噴滲10%PS液是多次交替進行的，直至裂隙被水灰比為1∶2的PS-F灌滿。

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aV!]?pa0 　圖版17裂隙表面紋路采用遺址原土做舊處理，痕跡消失。隨後對其進行全面的PS噴滲加固。

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　　　　　　　　　　中國古建築營造網;\$FR|NC0|l9w&t
　　　　　　圖版18關鍵柱南面PS加固部位圖中柱體下部深色部位為噴塗PS後未干。
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　　　　　　　　　　　　圖版19加固工作完成以後的關鍵柱（北面）中國古建築營造網\?+S,} kvKR&S+pu
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1東面　　　中國古建築營造網xs'?%uY#XCI;cb
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2北面　　
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3西面　　　
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖4南面中國古建築營造網3G&qE#_r2y]cs F

中國古建築營造網L?A(E
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　　　　　　　　　圖1～4關鍵柱展開圖（比例尺：1∶80）及大小裂隙的分布?中國古建築營造網#Cd,_B0U6c]$Q

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圖中紅色線為關鍵柱身上存在的主要大小裂隙，其中東面、北面的兩條大裂隙急需加固保護。??中國古建築營造網;sZe0P
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5QqF{AJ|#g_0 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　東面中國古建築營造網qx X M6PL&m
　　　　　　　　　　　　　　
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　　　　　　　　　　　　　圖5～7手工成孔位置及深度示意圖????

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖8PS材料噴塗部位標注圖?
I)pkD.Y3JSR i`0 　　　　　　　　　　　　　　　　　圖中陰影部分為已噴塗PS材料處。?

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作者：北京文博交流館館長?中國古建築營造網y(pJ'KWX.f3[
遼金城垣博物館館長?中國古建築營造網E-s:kDt*x
北京文物研究所中國古建築營造網2Y\8@vG@ia*j
繪圖：張秀雲白雲燕?中國古建築營造網9]g\d"k I;x
照相：王殿平董玉剛王丹中國古建築營造網Zk3V
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