梁宏剛：寧家坡新石器遺址出土陶窯的加固保護(hù)性搬遷與修復(fù)

摘要：寧家坡新石器遺址出土陶窯是迄今為止我國發(fā)現(xiàn)保存最早最完好的廟底溝二期豎穴陶窯。由于地處黃河小浪底水庫淹沒區(qū)，我們對陶窯采用分塊切割、套箱包裝運輸，最后異地復(fù)原陶窯的保護(hù)性搬遷修復(fù)方案。陶窯切割搬遷與修復(fù)時采用改性環(huán)氧樹脂WB-1 型和WB-2 型加固保護(hù)用高分子材料；修復(fù)復(fù)原采用從Y501 陶窯火膛底部開始、吊裝陶窯切割搬遷塊拼對復(fù)原的方式；最后窯體內(nèi)側(cè)切割縫采用石膏色泥封補，外側(cè)圍裹建筑用磚，再調(diào)制石膏漿澆注固結(jié)整個窯體，最終完成陶窯的異地搬遷保護(hù)修復(fù)。

寧家坡遺址位于山西省垣曲縣古城鎮(zhèn)，地處國家重點工程黃河小浪底水庫淹沒區(qū)內(nèi)。南距黃河3.5公里，坐落于毫清河西南岸2級臺地上，文化遺存以廟底溝二期文化為主，仰韶文化次之，其它時期極少。1997年，為配合國家重點工程黃河小浪底水庫淹沒區(qū)的文物保護(hù)工作，山西省考古研究所在山西省垣曲縣古城鎮(zhèn)寧家坡村東北約100米處的寧家坡新石器遺址，進(jìn)行了大規(guī)模的考古發(fā)掘，發(fā)現(xiàn)了一系列重要遺跡。其中兩座沿沖溝溝壁并列建造的廟底溝二期豎穴陶窯格外引人注目，這是迄今為止全國發(fā)現(xiàn)的保存最完好的史前時期陶窯遺存。

寧家坡遺址中部一條東西向弧狀大壕溝，將遺址分為東北、西南兩部分。兩座發(fā)掘出土的陶窯東西并列于壕溝北側(cè)斷崖上（圖一），西側(cè)陶窯編號Y501，東側(cè)陶窯編號Y502。兩陶窯中心間距2.3米，內(nèi)側(cè)壁間距最近處不足0.5米。陶窯結(jié)構(gòu)自下而上依次為火膛、火口及火道、窯室三部分。其中窯室前方開口一窯門，頂部開口一煙道，兩窯除火膛略有不同外，其余構(gòu)造基本相同。

由于陶窯遺址坐落于小浪底水庫淹沒區(qū)內(nèi)，而且具有極高的歷史價值和科學(xué)價值，因而山西省考古研究所決定搬遷復(fù)原這座陶窯。

一、陶窯的加固保護(hù)性搬遷

（一）保護(hù)搬遷方案選擇與加固材料的篩選

土質(zhì)文物一般指未經(jīng)過人工特殊處理的土結(jié)構(gòu)文物和由于地下埋藏環(huán)境影響而造成出土?xí)r完全腐朽甚至土壤化的有機質(zhì)文物，如新石器時代的遺址（西安半坡遺址）或商周時期的車馬坑（河南三門峽虢國墓地車馬坑、山西曲沃晉侯墓地車馬坑等），由于其特殊的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，不僅在考古發(fā)掘中極易崩塌損壞，而且外觀表面也極易風(fēng)化剝蝕，不易保存。由于寧家坡陶窯屬于粘土結(jié)構(gòu)的出土文物，即土質(zhì)文物，不僅構(gòu)造松散、強度極低、不定形且易垮塌損壞，而且兩座陶窯并排相連且體量較大，加之受當(dāng)?shù)?a href='/dili/' target=_blank>地理條件所限，難以采取整體加固搬運的方法。通過篩選加固材料，進(jìn)行現(xiàn)場實驗論證，我們最終研究決定采用高分子材料對陶窯進(jìn)行滲透加固，輔以石膏漿穩(wěn)固增強后，用手工鋼鋸分塊切割，最后采用“套箱法”裝箱保護(hù)搬遷的方案。

陶窯加固保護(hù)性搬遷所用高分子材料，是山西省考古研究所與復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系，按照國內(nèi)文物保護(hù)修復(fù)材料相對通行的原則進(jìn)行合作研制，編號為WB-1型改性環(huán)氧樹脂。WB-1型加固保護(hù)材料為淡黃色液體，粘度較低，流動性和滲透性較好。實驗室和現(xiàn)場試驗表明：WB-1型加固保護(hù)材料在密實度適中的土壤（d=1.5~1.7）中垂直滲透深度可達(dá)2厘米左右；凍融試驗和濕熱老化試驗表明，在-20℃到30℃溫度變化范圍內(nèi)和相對濕度30~95％、溫度60℃±5℃的環(huán)境條件下，其加固后的試樣外觀無明顯變化；實驗室熱氧老化試驗數(shù)據(jù)顯示，室溫下時效壽命超過100年。此外，材料固化后本身的拉伸強度超過200kg/cm2，加固后的土壤試樣壓縮強度也高于100kg/cm2；土壤中含濕量低于15％對材料的應(yīng)用不構(gòu)成影響；粘土樣品加固后外觀色澤變化不大。

經(jīng)現(xiàn)場實驗對比后（圖二），最終選擇35%濃度的WB-1型丙酮溶液進(jìn)行陶窯的現(xiàn)場加固，該濃度下的高分子加固保護(hù)材料滲透性能優(yōu)越，粘接力及強度較高，而且基本沒有樹脂表面反遷富集現(xiàn)象。

（二）陶窯的加固保護(hù)性搬遷

搬遷工作當(dāng)年夏季開始實施。為了遮陽擋雨，使陶窯加固和切割搬遷的工程順利實施，在遺址現(xiàn)場因陋就簡搭建了一個簡易塑料大棚。陶窯的切割搬遷是利用魚頭鋸（一種木工手鋸）進(jìn)行的?，F(xiàn)場實驗表明，魚頭鋸在切割過程對土塊（搬遷塊）能產(chǎn)生較大震動并導(dǎo)致土塊疏散松，若不對土塊進(jìn)行加固，則切割和搬遷幾乎不可能完成。加固時采用噴涂和澆淋WB-1材料的方法進(jìn)行。噴涂澆淋后再用多次噴打丙酮的方法以改善滲透性。陶窯內(nèi)側(cè)面由于具有一層較堅硬密實的燒結(jié)層，且大多數(shù)被加固表面是向斜下方內(nèi)傾或垂直，所以僅能采用噴涂WB-1的方法進(jìn)行加固，滲透深度較淺。

在陶窯內(nèi)側(cè)面用WB-1加固并支撐木架灌石膏防止塌方后，對陶窯窯體外部以及需保留的與陶窯相關(guān)的溝壁內(nèi)側(cè)進(jìn)行了大面積取土減薄，以利于切割搬遷。取土后陶窯外側(cè)表面距窯內(nèi)側(cè)面約5~10厘米；陶窯外側(cè)面大多斜向上，故基本采用澆淋WB-1的方法進(jìn)行加固，同時在被加固表面用鋼錐扎眼（間隔5~10厘米）后注射或澆淋保護(hù)材料，滲透度較深（＞5厘米），且固化后有鉚固的作用。取土減薄后的陶窯，采用“三明治”夾層式的石膏加固后，手工將陶窯分塊切割（圖三），切割塊再用“套箱法”裝箱，之后安全運輸?shù)缴轿骺脊潘?a href='/houma/' target=_blank>侯馬南山的文物庫房進(jìn)行修復(fù)。

陶窯切割嚴(yán)格按照預(yù)先制定的方案執(zhí)行，切割塊的大小以最小損傷陶窯結(jié)構(gòu)并有利于切割的原則，并且充分考慮了搬遷能力。切割塊大小是根據(jù)預(yù)先編制的工程草圖確定，陶窯外壁立面和窯體切割塊約50厘米見方，陶窯下部火道、火口及火膛的切割塊約100厘米見方。整個陶窯的切割是從Y501上部開始進(jìn)行，然后從西向東、從上向下逐層進(jìn)行切割搬遷，最后在陶窯底部確定了Y501和Y502火膛各一個切割塊作為今后保護(hù)修復(fù)時的定位塊，并進(jìn)行了定位的測量、記錄。

為保障今后陶窯修復(fù)的順利實施，在每一層每一切割塊經(jīng)過石膏加固后的外立面上，用記號筆并楔入鋼釘進(jìn)行標(biāo)記，同時記錄每一標(biāo)記點與相鄰切割塊標(biāo)記點的距離。當(dāng)陶窯切割搬遷至火道層面和火膛底部層面時，在每一層的每一切割塊表面，用地質(zhì)羅盤進(jìn)行了2點以上的水平定位。

二、陶窯加固保護(hù)修復(fù)

由于采用了WB-1加固保護(hù)材料、“三明治”夾層式石膏加固以及“套箱法”包裝，陶窯切割塊無一受損，使得陶窯的保護(hù)修復(fù)得以順利進(jìn)行。兩年后，這批陶窯切割搬遷塊在異地修復(fù)成功。

（一）保護(hù)修復(fù)材料的改進(jìn)

WB-1型土質(zhì)文物加固保護(hù)材料在強度和滲透性方面均達(dá)到了切割搬遷陶窯的要求，尤其在強度上是目前已知對土質(zhì)文物加固實驗所使用的材料中性能最優(yōu)越的，但滲透性能方面存在一些值得探討的現(xiàn)象：垂直滲透性能較高，水平滲透性能較差，毛細(xì)滲透現(xiàn)象幾乎沒有。另外，WB-1本身呈現(xiàn)淺黃色，盡管基本不影響被加固土質(zhì)文物的外觀，但尚未完全符合文物保護(hù)的要求?，F(xiàn)場試驗表明，WB-1在土壤含濕量低于15%，在氣溫20℃~35℃、相對濕度小于50%的氣候條件宜于應(yīng)用；在氣溫25℃~35℃、相對濕度45%條件下應(yīng)用時效果最為理想。如果環(huán)境氣溫低于20℃或相對濕度高于50%時使用WB-1，土質(zhì)文物表面會產(chǎn)生材料“析出”富集現(xiàn)象而使?jié)B透性能下降，亦導(dǎo)致外表不美觀的現(xiàn)象發(fā)生。

另外，由于陶窯搬遷中許多切割塊未得到徹底加固，在開箱取塊及復(fù)原搬運切割塊的過程中極易造成這些切割塊的破損，所以在陶窯修復(fù)的過程中仍需要使用高分子土質(zhì)文物加固保護(hù)材料。所以，決定研制更好的土質(zhì)文物加固保護(hù)材料。

復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系在WB-1型材料的基礎(chǔ)上，又改進(jìn)研制了WB-2型，其各項性能指標(biāo)與WB-1型加固保護(hù)用高分子材料基本一致，主要在色澤和流動性方面要優(yōu)于WB-1型，滲透深度上較WB-1也有所提高，但澆淋WB-2后仍需多次噴灑丙酮以避免加固材料的反遷富集。此外，環(huán)境相對濕度高于50%時無明顯“析出”現(xiàn)象，但氣溫低于20℃時使用會使被加固土質(zhì)文物表面產(chǎn)生富集現(xiàn)象，影響滲透效果且色澤加深，固化時間也相應(yīng)延長2~3天。

（二）陶窯的修復(fù)

1998年秋初，在侯馬南山的山西省考古研究所文物標(biāo)本庫房院內(nèi)，開始了搬遷陶窯的修復(fù)。項目組技術(shù)人員利用直徑10 厘米左右的鋼管、木材和石棉瓦，搭建了防風(fēng)吹雨淋的大棚，保障了修復(fù)復(fù)原工程的正常進(jìn)行。

修復(fù)復(fù)原工作是從Y501陶窯的火膛底部開始的。整個陶窯的最底部是Y501陶窯的火膛底部，根據(jù)原Y501陶窯火膛的形狀及其底部距工作面的高度，在選址點進(jìn)行修復(fù)基槽的挖掘和處理?；鄣撞壳『们謇碇恋[石層，因而在礫石層上首先灌注一層厚約10~15cm的石膏漿基礎(chǔ)并硬化處理，基礎(chǔ)與火膛底部的切割搬遷塊之間再次利用石膏漿充填加固，同時還具有一定的隔水防潮功能。

陶窯下半部分的切割搬遷塊大多重達(dá)100余千克，為了保證陶窯文物的安全，選擇用倒鏈緩慢吊裝這些體積和重量都較大的陶窯切割搬遷塊；倒鏈懸吊在大棚橫梁上的活動鋼管上，切割搬遷塊即倒鏈的位置移動是依靠鋼管的移動來實現(xiàn)。

與切割搬遷的過程相反，按照切割搬遷的測繪記錄圖，采取自下而上、從左（Y501）向右（Y502）的拼裝修復(fù)過程。陶窯修復(fù)工程首先完成了已經(jīng)做好基礎(chǔ)的Y501陶窯火膛的修復(fù)，然后根據(jù)切割搬遷工程測繪記錄圖，同Y501陶窯火膛一樣，將Y502陶窯火膛底定位并進(jìn)行了修復(fù)，同時根據(jù)相鄰切割塊標(biāo)記點的距離和地質(zhì)羅盤的水平標(biāo)記，修復(fù)了兩座陶窯的火口和火道（圖四）。

陶窯窯體修復(fù)工作，內(nèi)側(cè)切割遺留的縫隙連接處采用石膏色泥封補、外側(cè)用磚圍裹的方法進(jìn)行，然后調(diào)制石膏漿澆注加固固結(jié)整個窯體（圖五）。

最后，對陶窯文物位于溝壁一側(cè)和頂部的外表面，使用與溝壁相同組成的粘土進(jìn)行了表面處理，完成了陶窯文物的修復(fù)工作（圖六）。

（三）陶窯修復(fù)后的現(xiàn)狀

為了更加有利于陶窯的長久保護(hù)和保存，山西省考古研究所修建了封閉式的永久性保護(hù)建筑物，并在建筑物內(nèi)部搭建了高層平臺，供參觀考察者從陶窯頂部觀察研究。時至今日，經(jīng)高分子材料加固性保護(hù)搬遷并異地修復(fù)的這兩座新石器時代的連體陶窯，保持了考古發(fā)掘出土?xí)r的原貌，結(jié)構(gòu)和外觀依然保持了這兩座新石器時代陶窯出土?xí)r的面貌。

三、結(jié)語

（一）WB-1型改性環(huán)氧樹脂應(yīng)用于山西垣曲寧家坡陶窯遺址搬遷中的加固保護(hù)，WB-2型在寧家坡陶窯的修復(fù)保護(hù)中繼續(xù)得到應(yīng)用，加固保護(hù)與修復(fù)效果良好，而且WB-1與WB-2成為陶窯搬遷與修復(fù)中不可缺少的環(huán)節(jié)。

（二）WB系列土質(zhì)文物加固保護(hù)高分子材料具有較好的性能：

1.良好的滲透性。在密實度適中的土壤（d≈1.6）中，垂直滲透可達(dá)2厘米以上。

2.耐候性好。在-20℃到30℃溫度變化范圍內(nèi)和相對濕度30%~95%、溫度60℃的條件下，其收縮膨脹率低于1%。

3.耐老化性能高。熱氧老化試驗數(shù)據(jù)顯示，室溫下壽命超過100年。

4. 強度高。材料本身拉伸強度超過200kg/cm2，加固后的試樣壓縮強度也高于100kg/cm2。

5.較好的親水性。土壤含濕量低于15%對材料的應(yīng)用不構(gòu)成任何影響。此外，該材料加固保護(hù)后具有良好的透氣性，對毛細(xì)水的蒸發(fā)滲透不構(gòu)成影響。

（三）寧家坡新石器時代陶窯的加固保護(hù)性搬遷與修復(fù)的成功，開創(chuàng)了結(jié)構(gòu)性大型土質(zhì)文物異地搬遷修復(fù)成功的先例，也為今后類似的工程實踐提供了一個可資參考的實例。

附記：寧家坡新石器遺址出土陶窯的加固保護(hù)性搬遷與修復(fù)工作得到時任山西省考古研究所所領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，考古工地負(fù)責(zé)人宋建忠、薛新明自始至終給予了大力幫助，山西省考古研究所技術(shù)人員田進(jìn)明和考古技工牛秀平、冀保金、李全貴、宋小兵、石忠、田根虎、梁慶民等人均參加了這兩座新石器時代陶窯的保護(hù)性搬遷與修復(fù)復(fù)原工作，在此一并致謝。

（作者：梁宏剛 中國社會科學(xué)院考古研究所；原文刊于《江漢考古》2018年第6期　此處省略注釋，完整版請點擊左下方“閱讀原文”）

責(zé)編：荼荼

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