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、材質多樣、保存環(huán)境復雜等特殊性，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)，這些均為國內翹楚，極富特色?！?/p>
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，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，最大的難題是既要保護修復，又要保持原貌。迄今，對這類涉及地質、氣象、材料、生物以及水文等多學科的石窟保護，文物部門正持續(xù)進行綜合研究，并有了一定理論基礎研究。
對樂山大佛的保護，最大的難點是體內滲水問題。
其實，很多石窟在鑿刻時，都會考慮通風排水等因素。具體到樂山大佛，古人在建造大佛之初就設計出一套科學完善的排水系統(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計精巧、隱而不見的相互貫通的排水排濕通風廊道，有效阻隔了山體滲水對大佛的影響。”樂山大佛石窟研究院院長范元元說，清代詩人王士禎有關樂山大佛的詩句“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，結構失穩(wěn)、材質劣化、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)境也予以關注。
范元元告訴記者，目前對不可移動文物的保護修復，文物界有一個共識，即“最小干預，強度匹配，外觀協(xié)調”，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，很容易導致過猶不及的‘保護性破壞’?！蓖醴觐Ｕf。
針對樂山大佛體內滲漏，中鐵文保團隊首創(chuàng)一種熒光碳點示蹤技術，以銀杏葉為前驅體，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。
熒光碳點示蹤技術成本低、效率高，填補了石窟寺滲流探測領域技術空白，突破了示蹤劑在此領域應用的技術瓶頸。技術成果在樂山大佛的水害治理工作中得到了成功應用。
與此同時，項目團隊采用地質聚合物改性傳統(tǒng)捶灰材料，對潮濕環(huán)境下石質文物實施精細化修復，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)測預警、石窟淺表層巖體劣化修復等成套關鍵技術。
“樂山大佛修復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)字技術守護樓蘭古城
中國科學院西北生態(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)，可查詢許多關于樓蘭古城遺址的內容，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)境下遺址預防性保護監(jiān)控、相關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、風化等因素容易導致其快速消失，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，巖土工程領域比較成熟的錨固及灌漿技術，于20世紀末被引入到土遺址保護中，通過與化學防風化相結合，初步形成了土遺址保護加固的成套技術。
2006年，我國第一批文化遺產(chǎn)領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防性保護過渡。”中鐵文保西北片區(qū)負責人周鵬說。
以近期搶救修復樓蘭為例，新時代背景下，中鐵文保團隊結合全新的勘測理念及技術，探索出一條將數(shù)字化技術與傳統(tǒng)文物保護充分結合的路徑。
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。常年吹刮的東北風不斷風蝕，而年均8級大風天數(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。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防性保護監(jiān)控監(jiān)測，為將來保護修復提供科學數(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，對風沙侵蝕與遺址損毀模式開展研究，對遺址本體結構殘損與表層劣化實施了精細修復，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探索研究，國家文物局專家給予了高度評價。
中鐵文保技術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”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，其中磚結構的塔存世數(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？
東南大學教授淳慶在其所著《典型建筑遺產(chǎn)保護技術》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?！翱馑菄鴥葘訑?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?！蓖醴觐８嬖V記者。
“水走山飛去未休，插天一塔鎖江流。”清代文人郭維藩曾這樣贊美它。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、西側被拉伸開裂，塔身達到26‰的傾斜率，大大超過了國家規(guī)范允許的4‰?！蓖醴觐Ｕf。
雖然我國在古磚塔維修方面已積累一些經(jīng)驗和技術，但面對這座國內最高密檐磚塔，文物修復專家普遍感覺沒有十足把握。
遍尋業(yè)內專家，都江堰文物管理部門找到了有幾十年巖土力學技術積累的中鐵文保。
1999年，中鐵文保專家團隊趕到都江堰，對奎光塔所處地質環(huán)境、病害情況展開調查，并首次提出迫降、頂升組合協(xié)調的方法，給奎光塔做了一次“精確糾偏加固”手術。
迫降，就是將地基再挖深，擴大填充原基礎，再用頂升方法扶正奎光塔。
修復后的奎光塔，成功抵御住了2008年汶川特大地震，晃而不倒，僅結構受損。
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計。經(jīng)技術論證，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。
奎光塔的成功修復，被譽為傳統(tǒng)工藝和現(xiàn)代科技有效結合的典范?！巴ㄟ^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，通常涉及測量測繪、無損檢測、結構性能評價、地基基礎加固與塔體扶正、塔身加固及構件修繕等多學科?！蓖醴觐Ｕf。
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。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，對文物領域的基礎研究和應用基礎研究、關鍵技術攻關、文物專用裝備升級、深化考古重大課題研究、科技成果轉化應用，以及文物領域標準化建設等方面進行了任務部署。
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科學領域理論，充分發(fā)揮中國中鐵技術與創(chuàng)新優(yōu)勢，進一步探索文物保護新技術?！?/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。學鐵路勘察設計的他，竟在文物保護領域干了26年。
1998年，21歲的王逢睿從西南交通大學畢業(yè)進入中鐵西北科學研究院后，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貌的基礎上，運用精細化和柔性化創(chuàng)新技術，解決敦煌莫高窟北區(qū)巖體不穩(wěn)定、風化和風沙侵蝕等病害，填補了相關保護技術的空白。
學習和實踐中，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難度。
如何將文化遺產(chǎn)保護工作特殊要求和現(xiàn)代科學技術協(xié)調匹配，成為王逢睿不斷思考的問題。
2004年，王逢睿第一次擔任項目經(jīng)理，負責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，王逢睿帶領團隊大膽創(chuàng)新，用新結構材料給洞窟做了一個剛性吊頂，并在窟外設置了兩根斜梁。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，王逢睿擔任中鐵西北科學院工程公司副經(jīng)理，分管文保業(yè)務。除石窟，還要關注土遺址、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。
這期間，他帶領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，探索適合我國西北地區(qū)生土文物建筑的加固保護技術、首創(chuàng)熒光碳點示蹤技術對潮濕環(huán)境下石質文物實施精細化修復、研發(fā)出一套深水環(huán)境下松散巖土體文物保護關鍵技術……
擔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、最具權威性和影響力的國家文物局石窟寺文物保護技術重點科研基地，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協(xié)調適配文物保護難題，讓歷史遺存容顏永駐。
（中鐵文保供圖）
