深瞳工作室出品
科技日報記者 矯陽 策劃 劉恕 李坤
第三次全國文物普查顯示，我國有不可移動文物逾76.67萬處，其中全國重點文物保護單位5058處。
不可移動文物是指古文化遺址、古墓葬、古建筑、石窟寺、石刻、壁畫、近現(xiàn)代重要史跡和代表性建筑等。
由于歷史跨度時間長、材質(zhì)多樣、保存環(huán)境復(fù)雜等特殊性，不可移動文物保護一直是文物保護界的難題。
這些歷經(jīng)滄桑的遺址，如何抵抗歲月侵蝕？
6月8日，中國文化和自然遺產(chǎn)日。科技日報記者現(xiàn)場走訪了部分石窟、古城遺址和磚石古塔，了解這些遺存目前的狀況及保護背后的科技密碼。
莫高窟北窟
銀杏葉探查樂山大佛滲水點
大渡河、青衣江和岷江三江交匯處，坐落著有1300年歷史的樂山大佛像。它通高71米，依山鑿成，臨江危坐，神勢肅穆，大氣磅礴。
蜀道蜿蜒、石窟密布。
2020年國家文物局組織的全國石窟寺專項調(diào)查顯示，全國共有5986處石窟造像文物。其中，川渝兩地共有石窟造像文物2800余處，約占全國的一半；兩處世界遺產(chǎn)樂山大佛和大足石刻更是遠近聞名。
著名石窟考古專家丁明夷在《四川石窟雜識》一文中這樣評價川渝石窟：“就造像題材內(nèi)容而言，不僅有彌足珍貴的各種密宗造像，而且有隋唐時期的佛、道造像并作，兩宋時期的三教合一造像問世，還有唐宋雕刻的佛經(jīng)，這些均為國內(nèi)翹楚，極富特色。”
川渝石窟及摩崖造像相對集中在嘉陵江、岷江、涪江和長江流域沿江河岸坡崖壁，大多利用四川盆地侏羅系和白堊系砂巖雕鑿而成。
已故著名文物保護專家、故宮博物院文?？萍疾吭魅侮憠埙朐凇赌ρ率淌弑Ｗo理論基礎(chǔ)的思考》中，將樂山大佛這類石窟歸為“仍依附于原來的山體，經(jīng)過人工開鑿和雕刻的洞窟和摩崖石刻，完全處于自然環(huán)境中的不可移動文物”。
“相比北方干旱、多風(fēng)沙的氣候，川渝地區(qū)石窟保護面臨的最大難題是高溫、潮濕、多雨等導(dǎo)致的淺表部劣化、滲水及生物病害等?！?月7日，在樂山大佛石窟研究院內(nèi)，中國中鐵科研院文化遺產(chǎn)保護研究院（以下簡稱中鐵文保）院長、國家文物局石窟寺文物保護技術(shù)重點科研基地主任王逢睿告訴記者，對這些裸露在大自然中的石窟進行保護修復(fù)，最大的難題是既要保護修復(fù)，又要保持原貌。迄今，對這類涉及地質(zhì)、氣象、材料、生物以及水文等多學(xué)科的石窟保護，文物部門正持續(xù)進行綜合研究，并有了一定理論基礎(chǔ)研究。
對樂山大佛的保護，最大的難點是體內(nèi)滲水問題。
其實，很多石窟在鑿刻時，都會考慮通風(fēng)排水等因素。具體到樂山大佛，古人在建造大佛之初就設(shè)計出一套科學(xué)完善的排水系統(tǒng)，使之盡量免遭雨水侵蝕。
“在大佛的耳部、肩部和胸部建造了一套設(shè)計精巧、隱而不見的相互貫通的排水排濕通風(fēng)廊道，有效阻隔了山體滲水對大佛的影響?！睒飞酱蠓鹗哐芯吭涸洪L范元元說，清代詩人王士禎有關(guān)樂山大佛的詩句“泉從古佛髻中流”，講的正是這套排水系統(tǒng)。
然而，因長久裸露在戶外，特別是受自然環(huán)境的影響，樂山大佛這類石窟隨時間的推移，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、材質(zhì)劣化、滲水侵蝕和生物污染等多重病害日益嚴重。
資料記載，自樂山大佛建成后，歷代均對其進行過修繕。早期修繕主要針對大佛本體，近年來對于其賦存的巖體環(huán)境也予以關(guān)注。
范元元告訴記者，目前對不可移動文物的保護修復(fù)，文物界有一個共識，即“最小干預(yù)，強度匹配，外觀協(xié)調(diào)”，而要達到這個目標非常困難。
“在長期自然環(huán)境因素作用下，佛像臉上長了很多苔蘚和雜草，維修保護工作稍有不慎，很容易導(dǎo)致過猶不及的‘保護性破壞’?！蓖醴觐Ｕf。
針對樂山大佛體內(nèi)滲漏，中鐵文保團隊首創(chuàng)一種熒光碳點示蹤技術(shù)，以銀杏葉為前驅(qū)體，現(xiàn)場制備碳量子點作為示蹤劑。通過合理布置示蹤劑投放點和取樣點，精細探測石窟寺滲流路徑及來源。
熒光碳點示蹤技術(shù)成本低、效率高，填補了石窟寺滲流探測領(lǐng)域技術(shù)空白，突破了示蹤劑在此領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。技術(shù)成果在樂山大佛的水害治理工作中得到了成功應(yīng)用。
與此同時，項目團隊采用地質(zhì)聚合物改性傳統(tǒng)捶灰材料，對潮濕環(huán)境下石質(zhì)文物實施精細化修復(fù)，形成了文物病害信息采集分析、無損探查與微損檢測、文物賦存環(huán)境監(jiān)測預(yù)警、石窟淺表層巖體劣化修復(fù)等成套關(guān)鍵技術(shù)。
“樂山大佛修復(fù)項目被國家文物局列為川渝石窟保護性示范項目?！蓖醴觐Ｕf。
樂山大佛
數(shù)字技術(shù)守護樓蘭古城
中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院（以下簡稱西北研究院）研發(fā)了一套數(shù)字樓蘭綜合信息系統(tǒng)。
點擊系統(tǒng)，可查詢許多關(guān)于樓蘭古城遺址的內(nèi)容，包括遺址周邊地貌環(huán)境變化的高精度大尺度遠程監(jiān)測、多參數(shù)氣象狀況的實時自動監(jiān)測、遺址景觀三維精細展示、遺址區(qū)720度全景虛擬漫游、樓蘭古城歷史行政區(qū)域演變與相關(guān)文化資料。
這套信息系統(tǒng)由中鐵文保聯(lián)合西北研究院開發(fā)。
國家文物局有關(guān)專家認為，這套系統(tǒng)為樓蘭古城遺址的保護、管理、監(jiān)控提供了科技支撐，可在萬里之外守望千年樓蘭，是極端環(huán)境下遺址預(yù)防性保護監(jiān)控、相關(guān)歷史資源挖掘和文化遺產(chǎn)要素多元化展示的一種有益探索。
我國目前發(fā)現(xiàn)的76.7萬處遺址中，土遺址占1/3。
樓蘭古城遺址，便是我國數(shù)量龐大的土遺址之一。
100多年前，瑞典人斯文·赫定在羅布泊探險時，首次發(fā)現(xiàn)樓蘭遺址并將其公之于眾，由此掀起長達一個多世紀的樓蘭考古熱。近幾十年來，中國科學(xué)家深入羅布泊考察、研究，讓淹沒在歷史浮塵下的輝煌文明重現(xiàn)于世。
“土遺址是文物保護行業(yè)中一個世界級難題?！倍鼗脱芯吭焊痹洪L郭青林認為，土遺址是土做的，本身比較脆弱，大多數(shù)都在露天保存，坍塌、風(fēng)化等因素容易導(dǎo)致其快速消失，而一旦消失將無法證明過去的歷史。同時，按照文物保護最小干預(yù)的原則，許多巖土工程新方法無法直接采用。
王逢睿告訴記者，巖土工程領(lǐng)域比較成熟的錨固及灌漿技術(shù)，于20世紀末被引入到土遺址保護中，通過與化學(xué)防風(fēng)化相結(jié)合，初步形成了土遺址保護加固的成套技術(shù)。
2006年，我國第一批文化遺產(chǎn)領(lǐng)域國家科技支撐計劃項目啟動，使我國在土遺址的建造技法、制作材料、病害分類、加固材料、遺址穩(wěn)定性、加固效果評價、監(jiān)測及預(yù)防性保護等方面取得了豐富成果，成功搶救了一大批瀕危遺址。
“如今，我國對土遺址的保護已由搶救性保護逐步向預(yù)防性保護過渡?！敝需F文保西北片區(qū)負責(zé)人周鵬說。
以近期搶救修復(fù)樓蘭為例，新時代背景下，中鐵文保團隊結(jié)合全新的勘測理念及技術(shù)，探索出一條將數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)文物保護充分結(jié)合的路徑。
樓蘭古城遺址所處環(huán)境極為惡劣，位于羅布泊沙漠溝壑相間的雅丹地貌中，周圍上百公里渺無人煙。常年吹刮的東北風(fēng)不斷風(fēng)蝕，而年均8級大風(fēng)天數(shù)則高達80天，浮塵天氣115—193天，七八月期間，地表溫度可達65攝氏度。
這樣的環(huán)境，令樓蘭古城遺址的保護工作十分艱難。幾年前，樓蘭古城主要遺址區(qū)“三間房和佛塔”所賦存的臺地發(fā)生危及本體安全的坍塌。
自2020年6月13日開始，周鵬帶領(lǐng)項目團隊對樓蘭古城三間房和佛塔遺址進行勘測并進行搶救性修復(fù)。通過實地勘測分析，團隊成員認為，在極端氣候環(huán)境下，最好的保護是進行預(yù)防性保護監(jiān)控監(jiān)測，為將來保護修復(fù)提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。
項目團隊通過對遺址區(qū)環(huán)境影響因素開展不間斷監(jiān)測，對風(fēng)沙侵蝕與遺址損毀模式開展研究，對遺址本體結(jié)構(gòu)殘損與表層劣化實施了精細修復(fù)，并首次借助“天—空—地”一體化監(jiān)測和三維全景數(shù)據(jù)采集建立仿真模型，將技術(shù)成果集成在定制研發(fā)的數(shù)字樓蘭綜合信息系統(tǒng)之中，“數(shù)字樓蘭”在科技保護與文化展示中發(fā)揮了重要作用。
2022年6月1日，樓蘭古城遺址搶險項目通過竣工驗收。
驗收會上，對中鐵文保項目團隊進行的多項新技術(shù)探索研究，國家文物局專家給予了高度評價。
中鐵文保技術(shù)員在對樓蘭古城佛塔遺址進行數(shù)據(jù)采集
“精確糾偏加固手術(shù)”扶正奎光塔
西安大雁塔、杭州六和塔、登封嵩岳寺塔、蘇州虎丘塔……
這些耳熟能詳?shù)墓糯u塔，是我國乃至世界的重要文化遺產(chǎn)，也是我國古代高層建筑的典范。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國現(xiàn)存古塔有3000余座，其中磚結(jié)構(gòu)的塔存世數(shù)量最大，具有極高歷史價值和文化價值。
對這些古塔的保護，存在哪些主要難題？
東南大學(xué)教授淳慶在其所著《典型建筑遺產(chǎn)保護技術(shù)》中指出，對磚石古塔的保護，重點是傾斜糾偏和地震引起的災(zāi)害。
6月8日，在四川省都江堰市城南處，記者看到了一座國家一級文物——奎光塔。其通高52.67米、總共17層，四面被青城、靈巖、玉壘諸山環(huán)繞，又有岷江水繞，雄秀萬狀?！翱馑菄鴥?nèi)層數(shù)最多的古磚塔，重達3460噸，始建于明代，初為石塔，明末毀于洪水，清道光年間重修。”王逢睿告訴記者。
“水走山飛去未休，插天一塔鎖江流?！鼻宕娜斯S藩曾這樣贊美它。據(jù)都江堰市文旅局工作人員介紹，奎光塔為振興文風(fēng)而建，古時“奎”通“魁”，取名“奎光塔”有魁星點斗、文運光大之寓意。
奎光塔是近年來我國古磚塔保護在傾斜糾偏方面的典型案例?？馑虿捎么u砌、地理位置屬于岷江河灘及層數(shù)高等原因，經(jīng)歷百余年后，塔基開始傾斜。上世紀80年代初，傾斜更加明顯?！翱串敃r資料，塔底東側(cè)、西側(cè)被拉伸開裂，塔身達到26‰的傾斜率，大大超過了國家規(guī)范允許的4‰。”王逢睿說。
雖然我國在古磚塔維修方面已積累一些經(jīng)驗和技術(shù)，但面對這座國內(nèi)最高密檐磚塔，文物修復(fù)專家普遍感覺沒有十足把握。
遍尋業(yè)內(nèi)專家，都江堰文物管理部門找到了有幾十年巖土力學(xué)技術(shù)積累的中鐵文保。
1999年，中鐵文保專家團隊趕到都江堰，對奎光塔所處地質(zhì)環(huán)境、病害情況展開調(diào)查，并首次提出迫降、頂升組合協(xié)調(diào)的方法，給奎光塔做了一次“精確糾偏加固”手術(shù)。
迫降，就是將地基再挖深，擴大填充原基礎(chǔ)，再用頂升方法扶正奎光塔。
修復(fù)后的奎光塔，成功抵御住了2008年汶川特大地震，晃而不倒，僅結(jié)構(gòu)受損。
震后，中鐵文保再次承接了奎光塔震后搶救性保護的勘察設(shè)計。經(jīng)技術(shù)論證，確定對古塔進行豎向貫穿鋼筋、塔體外部鋼帶圍箍等多種工程措施綜合修復(fù)。
奎光塔的成功修復(fù)，被譽為傳統(tǒng)工藝和現(xiàn)代科技有效結(jié)合的典范。“通過奎光塔項目，我們形成了古塔健康診斷、可靠性鑒定及修繕加固的成套技術(shù)，通常涉及測量測繪、無損檢測、結(jié)構(gòu)性能評價、地基基礎(chǔ)加固與塔體扶正、塔身加固及構(gòu)件修繕等多學(xué)科。”王逢睿說。
2023年11月，第四次全國文物普查啟動，不可移動文物版圖又將擴大，文物保護工作任重道遠。
好風(fēng)憑借力。針對不可移動文物保護難題，國家層面已形成科技保護的頂層架構(gòu)。2023年底，中央宣傳部、文化和旅游部、國家文物局等13個部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強文物科技創(chuàng)新的意見》，圍繞文物保護利用重大需求，對文物領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、文物專用裝備升級、深化考古重大課題研究、科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，以及文物領(lǐng)域標準化建設(shè)等方面進行了任務(wù)部署。
王逢睿表示：“作為中國文物保護隊伍中的一員，我們將不斷引入相關(guān)科學(xué)領(lǐng)域理論，充分發(fā)揮中國中鐵技術(shù)與創(chuàng)新優(yōu)勢，進一步探索文物保護新技術(shù)?！?/p>
[人物有約]
王逢睿：讓歷史遺存容顏永駐
站在敦煌北窟前面，王逢睿向記者講述著他與文保結(jié)緣的往事。
烈日下，一身書卷氣的他沒帶任何防曬裝備，白晰的臉被曬得黑里透紅。學(xué)鐵路勘察設(shè)計的他，竟在文物保護領(lǐng)域干了26年。
1998年，21歲的王逢睿從西南交通大學(xué)畢業(yè)進入中鐵西北科學(xué)研究院后，跟隨院里的老專家行走在河西走廊沿線，跨界做起了石窟保護的勘察設(shè)計。
21年前的春天，王逢睿初遇莫高窟第57窟里的菩薩像，那一刻的震撼，至今深刻在他腦海里。57窟，被譽為敦煌莫高窟的“美人”窟，菩薩手托蓮花、瓔珞覆體、瀝粉堆金。
自此，他下決心要竭盡所能保護好這些國寶。
不久后，王逢睿參與了敦煌莫高窟北區(qū)的保護項目，見證了前輩專家們創(chuàng)立的一座石窟保護史上的里程碑——在最大限度不改變歷史風(fēng)貌的基礎(chǔ)上，運用精細化和柔性化創(chuàng)新技術(shù)，解決敦煌莫高窟北區(qū)巖體不穩(wěn)定、風(fēng)化和風(fēng)沙侵蝕等病害，填補了相關(guān)保護技術(shù)的空白。
學(xué)習(xí)和實踐中，王逢睿深深地體會到，歷史文化遺產(chǎn)是不可再生、不可替代的寶貴資源，文物的稀缺性與脆弱性相疊加，大大增加了保護工作的技術(shù)難度。
如何將文化遺產(chǎn)保護工作特殊要求和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)協(xié)調(diào)匹配，成為王逢睿不斷思考的問題。
2004年，王逢睿第一次擔(dān)任項目經(jīng)理，負責(zé)甘肅慶陽北石窟寺巖體加固和滲水治理項目。面對軟巖大跨度薄頂洞窟，王逢睿帶領(lǐng)團隊大膽創(chuàng)新，用新結(jié)構(gòu)材料給洞窟做了一個剛性吊頂，并在窟外設(shè)置了兩根斜梁。斜梁一直延伸到后部山坡上，把洞窟窟頂“提”了起來，防止洞頂?shù)姆謱铀洹?/p>
2008年，王逢睿擔(dān)任中鐵西北科學(xué)院工程公司副經(jīng)理，分管文保業(yè)務(wù)。除石窟，還要關(guān)注土遺址、古磚塔……文物保護范圍更寬了。
一邊研讀古文物保護專業(yè)博士，一邊研究更廣泛的文物保護技術(shù)。
這期間，他帶領(lǐng)團隊完成了敦煌榆林窟、樂山大佛、樓蘭古城遺址、烏茲別克斯坦希瓦古城等諸多古遺址的修復(fù)，探索適合我國西北地區(qū)生土文物建筑的加固保護技術(shù)、首創(chuàng)熒光碳點示蹤技術(shù)對潮濕環(huán)境下石質(zhì)文物實施精細化修復(fù)、研發(fā)出一套深水環(huán)境下松散巖土體文物保護關(guān)鍵技術(shù)……
擔(dān)任中國中鐵科研院文化遺產(chǎn)保護研究院（簡稱中鐵文保）院長后，王逢睿更忙了。目前，中鐵文保擁有文保行業(yè)最高層次、最具權(quán)威性和影響力的國家文物局石窟寺文物保護技術(shù)重點科研基地，還建立了中鐵科研院巖土文物保護工程重點實驗室、甘肅省巖土文物保護工程技術(shù)中心等科技平臺。
王逢睿說，文物是文化傳承發(fā)展的重要依托，亦是滋養(yǎng)文化傳承發(fā)展、建設(shè)中華民族現(xiàn)代文明的深厚根基。他的使命就是不斷探索用新技術(shù)協(xié)調(diào)適配文物保護難題，讓歷史遺存容顏永駐。
（中鐵文保供圖）
