土遗址加固工程——交河故城西北小寺加固

　　西北小寺是交河故城遗址中保存最为完整的寺庙之一，因此具有特殊重要的地位。对之进行的保护加固工作应本着“保护为主，抢救第一”以及“修旧如旧”的原则，即仅在濒危部位实施保护加固。所使用的材料和工艺既能使被加固部位获得足够的力学强度，而且外观应保持与原建筑格调统一，不改变其固有的风貌。为此，必须对遗址环境和遗址建筑本身进行全面科学的调查研究，只有在这一基础上才能正确理解和解释如此规模的遗址何以保存至今，以及为什么遗存建筑均有不同程度损坏的原因所在。才能趋利避害，选择适宜的保护加固工艺和材料，达到预期的保护目的。西北小寺的保护加固工作就是在这一认识的前提下分三个阶段进行的。
　　第一阶段：前期调研。
　　第二阶段：实验。
　　第三阶段：实施保护加固。
　　前期调研自1992年10月至1994年6月历时约20个月。调研内容主要包括：遗址环境、遗址建筑的工艺特点和方法、遗址建筑的材料特性以及遗存建筑的损坏形式和原因。
　　(一)遗址环境
　　1.自然环境
　　交河故城遗址坐落于由中、上更新统冲洪积沉积物构成的高约30m的河间地块(通常称台地)上。靠近地表的岩性以粉土、粉质黏土、粉细砂互层为主。地表含水量为1.27%。地下静止水位埋深为18.35～20.14m。地下水化学类型为SO上2-下4-HC0上-下3-Na+-Ca2+型水。
　　遗址台地无地面水，傍台地两侧河沟的水源是雅尔乃孜沟泉水，该泉水多年平均流量为0.4m3/s，多年平均径流量为1261.4万m3。一般洪水洪峰流量为30～80m3/s。洪水年平均1～2次。50年一遇特大洪水洪峰流量为297m3/s，其中东南侧河沟约210m3/s。西北侧河沟约80m3/s，洪水总量为785.4万m3/s。该水质符合国家标准GB3838—88地面水环境质量标准中Ⅰ类标准。水质良好，尚未受到污染，符合各种用水水质要求。下游仅有轻微生活污染，易于治理。东南侧河沟水化学类型为重碳酸盐类钙组二型水——C上Ca下Ⅱ，西北侧河沟水化学类型为硫酸盐类钙组二型水——S上Ca下Ⅱ。
　　交河故城遗址处于天山地震带边缘，其地震基本烈度为Ⅵ度，有发生中强地震的条件。
　　遗址所在地属暖温带干旱荒漠气候。夏季酷热干燥，冬季干冷。降水稀少，但偶有区间大暴雨。风沙大，风多力强且持续时间长。遗址所在地常见大风是从天山缺口吹向吐鲁番盆地的西北风。
　　2.人文环境
　　不知始自何时，附近农民拉运遗址建筑墟土当肥料使用，这种情况一直延续至50年代人民政府采取一系列保护措施后才得以杜绝。遗址内许多建筑遗存和墓葬被盗掘和破坏的现象亦较严重。
　　近年来旅游事业迅猛发展，每年到该遗址的游客达数十万人次，而管理机构和管理工作尚不能适应现状，部分游客随意攀登、刻划造成遗址建筑新的损害的事时有发生。这一损害远远大于自然因素对遗址建筑造成的损害。
　　自1961年该遗址由国务院公布为第一批国家重点文物保护单位后，其保护工作受到国家、当地政府和有关部门的极大重视。国家先后多次拨专款由当时的吐鲁番文管所组织人力对遗址内一些濒危墙体进行支撑、封护、堵豁口等抢救性维修。但对有20余万平方米遗存建筑的大型土遗址，这些维修保护措施还远远不能满足需要。
　　总之，近年来遗址的有效保护和人为损害应该说是同时并存的，从某种意义上说似乎后者的速率还大于前者。
　　(二)遗址建筑的工艺特点和建筑方法
　　1.工艺特点
　　交河故城遗址遗存建筑的最突出特点是所有建筑物的基础部分都是自地表向下从生土中挖出的。
　　其中一类建筑物整个从生土中挖成，它们多为窑洞、地穴或半地穴式建筑。其规模大小差异很大，洞壁多为直壁，也有略呈曲面的。顶部多为不甚规则的穹隆顶、拱顶，少数为平顶。另一类建筑物其基础部分从生土中挖出，作为院墙的生土墙四围一次挖成，其基底厚约1.5～2m，外侧挖成护坡形，内侧笔直，至墙顶时厚度减为约1m。生土墙基顶部的自然凹陷处，用土料分层夯补找平，夯层厚度5～13cm。若高度不够，其上再用泥片(块)垛逐层堆砌至所需高度。这种墙我们称之为版筑泥墙。泥片(块)垛宽约45～60cm，层高多在60～80cm。相邻两层垛间缝隙倾斜方向相反。院墙的版筑泥每层厚度较其下层递减2～4cm，收分均处理在墙外侧。版筑泥墙面非常平整，每层的水平也找得极好。泥片厚度约3～5cm，其断面细腻而坚硬，中间很少包裹团块，泥片上少见手印，脚印更是罕见。少量版筑泥墙面上残留有草抹泥面的痕迹。相交的版筑泥墙之间几乎全有较宽的裂隙。
　　2.建造方法
　　根据上述遗存建筑表现出的特点，生土墙和夯筑的工艺方法都较为简单明了，在此重点叙述推测的版筑泥墙建造工艺方法：选用黏粒含量较多的土料，泥的含水量较少并且很均匀。砌筑由地面、墙上两组人共同完成。按所需层高拉好水平线，支架模板，使其内径尺寸等于墙的厚度。地上的人把和好的泥铲成厚3～5cm的泥片，扔到墙上人手里。墙上的人则自模板下角始，接着一片泥随即用力向下甩到要砌的部位，在手臂所能及的范围内将泥片堆砌到预定的层高，即完成了一垛泥片的堆砌。向后挪一步，紧接着前一垛继续堆砌，如此一垛、一垛退着往后砌，直至达该层终点。上面一层则自下面一层终端顶部开始砌……最后的草泥抹面对于因泥片含黏粒较多以及垛间无刻意衔接处理等原因出现的宽大间收缩缝具有修饰和补强双重功效。
　　(三)遗址土体特性
　　对遗址土样进行了物理性质及化学、X射线衍射、偏光显微镜等分析，以尽可能全面地了解其性质(表14-15、表14-16)①。
　　从化学分析看，虽因采样点不同而略有差异，但总的看来pH值为7.3～8.16，为碱性土。土体中钙(Ca2+)、镁(Mg2+)、钾(K+)、钠(Na+)可溶性碱性阳离子总量不大，即可溶性盐分含量不大，仅为0.6%～1.7%。
　　X射线衍射、偏光显微镜分析结果表明：构成遗址建筑土体的组分以石英、长石、方解石为主。仅含少量绿泥石和水云母。不同位置所采样品组分百分含量有较大差异。胶结物以钙质为主，未见二氧化硅、三氧化二铝、氢氧化亚铁之类胶体成分。高岭土、蒙脱石、斑结石等黏性矿物含量很少。强度好的样品其结构呈碳酸钙富集于石英、长石、云母和绿泥石周围，以蛋壳状固结成团块。强度较差的样品，其碳酸钙含量明显减少。
　　粒度分析表明构成土体的颗粒均20μm以下占80%左右。颗粒愈小，比表面积愈大则胶结性愈好，强度愈高。
　　(四)遗存建筑毁坏的形式及原因
　　1.遗存建筑毁坏的形式
　　交河故城遗址所有的遗存建筑均有不同程度的毁坏，其表现形式主要为：坍塌、风蚀凹损、裂隙等。
　　遗址内仅有少数窑洞式建筑尚存屋顶或部分屋顶外，其余建筑物的屋顶全部塌毁。佛塔类的土墩式建筑也无一完整顶部。现存的20余万平方米建筑遗存主要就是构成街道、院落、房屋高矮不一的残墙以及窑洞、佛塔等塌毁后遗留的庞大主体或基座土墩。只有为数甚少的墙体基本保留原有高度，而毁坏严重的仅存数十厘米，甚至几厘米的墙基。生土墙除了顶部塌毁外，墙基底以及迎风面还表现有不同程度的风蚀磨损，尤其是墙基严重者形成危险的“棒槌山”形。版筑泥墙除了顶部塌毁外，很多墙的一侧甚至两侧还有因部分泥片脱落而形成的面积、深度不等的厚度方向上的塌毁。生土墙与版筑泥交接处夯补找平部分以及作为佛塔等土墩式建筑的夯筑部分多松散脱落，形成凹槽或凹坑。各类建筑物及墙体上都存在深度、宽度、长度不一的裂缝。
　　2.遗存建筑毁坏的原因
　　(1)自身因素
　　1)材料特性：生土墙因为由地表向下从生土中挖出必然保留了台地地层的粉土、粉质黏土、粉细砂互层的结构特性，土体组分以石英、长石、方解石为主，黏粒含量极少，所以易遭风、水、地震等自然因素的侵蚀而造成损害。版筑泥土料黏粒含量虽稍多，但因同出台地，基本性质相同，仍属低塑性粉土，同样易遭上述自然因素的侵害。
　　2)建造工艺中的缺陷：①生土墙顶部自然凹缺处的夯补找平部分和佛塔类土墩式建筑的夯筑部分，因所用土料含砂量过高，夯筑不够密实，使之抵御自然因素侵害的能力不及生土和版筑泥，因此这些部位的损坏程度均较为严重。②相交的版筑泥墙之间没有交结组合，即互不接槎。墙体干燥后必然产生的收缩缝是风蚀和降水冲刷侵害的薄弱点，逐渐加宽的缝隙大大降低该建筑物整体抵御自然界不利因素的能力。
　　3)版筑泥墙上的孔洞不会筑墙时预留，而是墙筑好后再掏挖。首先，掏挖破坏了孔洞周围泥片结合的紧密性。再者，孔洞大多掏挖的不甚规整，即使有木框之类的支撑物，起不到应有的支撑作用，破坏了墙体的应力平衡而易遭损害。
　　(2)自然因素
　　经年的西北大风裹挟着砂粒对遗址建筑进行风蚀。降水使土中易溶盐反复溶解、结晶，造成墙基表土酥碱、剥落。大量降水和地震则会在很短时间内对遗址建筑造成重大甚至毁灭性的破坏。
　　(3)人为因素
　　古时战事，近代盗掘，农民拉运遗址墟土当肥料以及现今游人随意攀登、刻划等均对遗址造成破坏。
　　(五)实验
　　自1994年7月至8月，实验在A、B、C、D、E、F、G、H8个试点上进行(各试点见图14-16)，历时2个月，共进行了7种材料、7种工艺的实验。
　　1.材料
　　1)水泥土
　　a.配制成干硬性土料在A试点作夯补土料。
　　b.配制成水泥土浆在C试点补砌生土墙基和版筑泥第一层以及第二层的一部分时作黏合剂。
　　2)土坯
　　B试点孔洞顶部起券。
　　3)生土块
　　B试点孔洞底部补缺加固以及补砌C试点生土墙基和版筑泥第一层及第二层的一部分。
　　4)普通土料
　　a.常规和泥。①砌补C试点版筑泥第二层的一部分及第三、第四层。②砌补D试点版筑泥第一层的一部分。
　　b.精和泥。砌补F试点第二、第三层版筑泥
　　c.干硬性土料。夯补G试点生土墙基缺损。
　　5)普通土料添加钙结核[精和泥，土料：钙结核=5：1(体积比)]
　　砌补G试点第一、二、三层版筑泥。
　　砌补H试点第二层及第三层版筑泥的一部分。
　　6)黏土
　　a.干硬性土料。夯补E试点墙基底部。夯补F试点生土墙基。
　　b.和泥。砌补F试点版筑泥第一层。
　　7)黏土添加钙结核[土料：钙结核=3：1(体积比)]
　　配制成干硬性土料夯补E试点基底以上缺损。
　　(1)物理力学性能
　　实验结果的土工测试由新疆水利水电研究院结构材料室完成，共进行密度、抗压、抗拉、抗折、抗剪5个项目的检测。加固生土墙基的样品取自E试点，试验中名称为新夯土。加固版筑泥墙的样品取自G试点，试验中名称为新版筑泥。另外还取了原生土、古版筑泥样品，均去除了表面风化层。作为比较，模拟加固实验所用材料在实验室加工试件进行对比(表14-17)。
　　测试结果表明新夯土和新版筑泥(包括试件不同或型方法)的密度及各项力学强度均高于原建筑材料。新夯土与原生土比较：干密度提高12%；抗压强度平均提高90%；抗拉强度提高117%，抗折强度提高87%。新版筑泥与原版筑泥比较：干密度提高7%；抗压强度提高68%；抗拉强度提高31%；抗折强度提高68%。因此，实验所选用的材料是成功的。
　　(2)外观效果评估
　　实验现场工作和使用材料物理力学性能测试完成后，新疆文化厅组织新疆文物界专家到现场就实验的外观效果进行论证。经过认真的咨询和答辩程序后，专家们一致认为：生土墙和版筑泥墙加固实验的外观效果和强度都较好，材料和工艺都是成功的，可以实施于西北小寺遗址建筑的保护加固。专家们同时还指出支护孔洞濒危部分的目的基本达到，但外观效果不能令人满意，希望进一步认真探讨，尽快拿出较为成熟的解决方法。
　　(3)结论
　　1)水泥土只要使用得当，对于那些周围环境土料质量差的土遗址保护加固有较广泛的实用价值。
　　2)黏土：钙结核=3：1(体积比)是补缺加固生土墙的最佳材料。
　　3)普通土料：钙结核=5：1(体积比)可以作为版筑泥墙的补缺加固材料。
　　4)如有条件使用黏土：钙结核=4：1(体积比)作为版筑泥墙的补缺加固材料，效果会更好。
　　5)加固濒危孔洞的材料未得出成熟结论。
　　2.工艺
　　1)风蚀凹损生土墙基的补缺加固
　　a.使用干硬性土料分层夯补。分别在A、E、F、G四个试点中试用。
　　b.生土块砌补。在C试点试用。
　　2)松散、塌毁版筑泥墙的补缺加固
　　a.用生土块分垛补砌。用于C试点版筑第一层及第二层的一部分。
　　b.不使用模板，用泥块补砌。在C试点版筑泥第二层的一部分以及第三、第四层试用。在D试点版筑泥第一层试用。
　　c.使用模板，用泥片整板堆砌。在F试点版筑泥的第一、二、三层试用。
　　d.使用模板，用泥片分垛堆砌。
　　3)生土墙上的孔洞支护
　　a.用生土块填塞、砌补底部缺损。
　　b.孔洞顶部用土坯起券支护。
　　c.在新补部分的表面甩较稠泥浆以掩盖与原墙的差异。
　　以上三种工艺均在B试点试用。
　　实验的内容有三项：
　　第一，生土墙基风蚀凹损的补缺加固；
　　第二，版筑泥松散、塌毁部分的补缺加固；
　　第三，濒危孔洞的补缺加固。
　　4)夯补是补缺加固生土墙基的最佳工艺方法。夯层厚2～3cm，土料含水量要低，夯砸密实度要高，并要十分注意新补与原墙的结合。
　　5)a.使用模板，整板堆砌是补缺加固版筑泥墙的最佳工艺方法。
　　b.使用模板，逐垛堆砌的工艺也可以使用。其外观更接近原建筑，但不如A法耐久。
　　c.泥的含水率要低，泥要和匀。注意新补与原墙以及每两板之间的结合。
　　(六)西北小寺遗存建筑的保护加固
　　1.保存现状
　　西北小寺位于交河故城遗址西北部，中心点坐标为东经89°03′37″。其东约100m是故城最大的寺庙(暂称大佛寺)；北偏东约120m是一座规模小于大佛寺而比西北小寺还大的寺院(暂称东北小寺)；南约80m为一中心柱佛龛保存很好的小寺院；正北约135m是有计101座塔的宏伟的塔林；西北方空旷地则是故城的墓葬区。西北小寺周邻基本上为宗教建筑。
　　西北小寺平面近似正方形(图14-16)，院墙外侧边长约21.6m，院门开在南墙中部。院内前部为庭院，中偏后为殿堂，殿堂前有月台。其两侧是厢房。殿堂与厢房以及北院墙之间构成回廊。院门内以西有两间地下室。庭院东侧有一眼深约27m的水井。
　　与故城内其他庭院式建筑一样，西北小寺的屋顶全部塌毁，只遗存大部分墙体。除地下室外，其余墙体全部是由生土墙基和版筑泥墙两部分构成。我们的工作任务是抢救性的保护加固，对象便是这些现存墙体中有危险和隐患的部分。
　　(1)生土墙基
　　生土墙基由地表向下挖出，相交的墙基联成一体。生土墙基顶部原地表凹缺处用土料分层夯补或是填土找平。
　　环东、北、西院墙外侧为深约150cm、宽约200cm的沟，使院墙外侧呈坡状或是类似二层台状的护坡。大部分护坡是从原生土挖出的，也有某些地方，如东院墙中部，护坡是用加草和不加草的泥筑成。院墙的生土墙体较厚，基础厚150～200cm，顶部厚度为92～98cm。院墙的生土墙基内侧与院内生活面垂直。
　　院内生土墙基则较薄，厚度80cm左右。因其是在保证生活面基本统一的前提下依自然地势或深挖或浅挖而成，所以高度不一。例如北院墙内侧西端生土墙最低处仅75cm，东端则高125cm，而院门内东侧生土墙高达150cm。
　　西北小寺的院墙和遗址内其他庭院式建筑一样，既作为院墙，同时又充当院内房屋的一壁，如西院墙就同时又是西厢房的西壁。
　　院墙生土部分的损坏主要表现在外侧。因其直接遭受风、雨的经年侵蚀，护坡较薄的生土墙上部，尤其是顶部找平时夯补或垫补的部位损毁最甚，剥蚀凹进，甚至成坑槽。墙体基础也风蚀凹进而危及整个墙体的稳定。院墙内侧生土墙基一般保存状况较好，损坏仅表现在顶部夯补或垫补的部位。
　　(2)版筑泥墙
　　版筑泥墙遗存最多为7层，连同基部的生土墙高约7m。院墙的版筑泥部分与其下方的生土墙基一样，也是下厚上薄，内壁平直，外壁每层逐渐收分，远看墙体像是向内倾斜。每层的高度无定数，约在66～78cm的范围内，顶层仅高20～30cm。
　　版筑泥墙的损坏上部较下部严重。除南院墙外，北、东、西三院墙都有因上部版筑泥大面积坍塌形成的豁口，其中最严重的为北院墙，豁口长达18.5m、深6.2m，东院墙次之，西院墙稍好。
　　迎风面的版筑泥墙损坏显然比较严重，如北院墙外侧。不仅表层的草泥抹面荡然无存，裸露的版筑泥片边缘变得圆滑，片间界限模糊，墙体明显变薄，更有甚者，泥垛间因风蚀凹损乃至形成自上而下通透墙体的宽大缝隙。由于该寺院西北方向的地面上再没有其他建筑物，地表满布砂粒和钙结核，致使西北小寺长年毫无遮拦地遭挟砂粒和钙结核的西北风强烈的打磨。因此，其严重的风蚀损害在整个故城遗址中也表现得非常典型。
　　(3)孔洞
　　东、西厢房各遗留一个尚存顶部的门洞，西院墙北偏上遗存一个拱形窗洞；南院墙东段遗存两个拱形窗洞。这些孔洞最严重的问题是顶部因版筑泥片脱落而变成不规则形，使其分散和承受上部墙体压力的能力较差，稍有外力便有塌毁的可能。其次是一些孔洞的侧壁或因开龛，或因残破，总之结果是侧壁变薄，不堪支撑孔洞顶部的压力。
　　回廊两个门洞保存情况较好。寺内其余的门顶部均已塌毁。
　　北院墙
　　北院墙外侧长约23m，东部保存情况稍好。该院墙最高的部分遗存有7余层版筑泥，连同下面的生土墙基高约7.3m。
　　生土墙高1.2～1.7m，挖成时的原始状况较差，原地表大部分达不到生土墙所需高度而采用泥土垫补的方法找平，生土墙基顶部有垫槽和垫坑的部分占全长的80%，深度15～90cm不等。垫补部分结构疏松，因此，风蚀损坏的程度较为严重，凹进深度15cm左右。
　　生土墙中部偏西有一宽1.15m的缺口，缺口东端生土墙高67cm，西端高72cm。缺口外侧底部保存较好，有一宽42cm、深15cm、长148cm两端深入生土墙的凹槽，似是安放门槛的痕迹。再向外，似有二级挖出的踏步，不甚清晰。
　　缺口以东的生土墙上有两条自顶至底通透整个墙体的裂隙，一条距墙东端1.25m，其最宽处20cm，外侧有用泥封堵的遗迹。另一条距缺口东1m，最宽处15cm。生土墙的裂隙直接危及上方版筑泥墙的稳定，前一条裂隙一直向上发育至版筑泥墙顶端，后一条裂隙上面的版筑泥墙已全部塌毁。
　　缺口以西4.75m处的生土墙上有一袋状垫坑，该坑阔1.75m、深0.9m，可能为早于西北小寺的一个半地穴式建筑的遗迹。
　　版筑泥部分塌毁严重，中偏西形成一个巨大的倒三角形豁口，豁口上部最宽处达18.5m，中部最深处为6.2m。西段最高处也只仅存四层版筑泥，由于剧烈的风蚀作用，其外侧由底至顶严重向内倾斜。北院墙内侧某些部位还可见到抹面的草泥层，外侧不仅见不到草泥表层的痕迹，墙面整体严重剥蚀而使墙体明显变薄。以垛向缝为中心形成许许多多凹坑，再甚者便发展为通透墙体的裂缝。这样的裂缝东段有2条，西段1条。
　　70年代末，吐鲁番文物保管所组织民工用土坯砌堵了生土墙基的缺口。其外，又砌了一道高1.4m的土坯墙将整个北院墙外侧生土墙基封护起来。砌堵缺口阻止了游人任意穿越造成新的损害，土坯护墙对已严重剥蚀的墙基也起了一定的封护作用。由于当时资金和技术力量的不足，这一保护工作做得较粗，土坯墙本身不够严密，其与生土墙之间较宽的间隙仅填以干沙土。这样，既没有起到完全的封护作用，更没有支撑作用，其外观也与生土墙相去甚远。
　　东院墙
　　东院墙全长21.5m，生土墙基高约2m。整个东院墙北部和南端保存状况较好，版筑泥遗存有7层，连同下面的生土墙基最高约7m。中偏南墙体大面积坍塌形成大豁口。
　　东院墙生土部分的外侧几乎无护坡，仅北端墙基部凸出稍多。考古发掘发现东院墙外侧自南至北有两间残房址，其总长约10.5m，东院墙是其西壁，自然这10余米的范围不可能有护坡。
　　挖筑生土墙时地面的自然状况也不好，致使顶部有垫补的部分占全长65%，其中连续垫补的一块长达7m，还有一个深1.2m的垫坑。
　　生土墙基上还有裂隙和透洞，裂隙距北端5m，其最宽处约15cm。两个透洞，一个直径约11cm，约略为圆形。另一个呈矩形，尺寸为41cm×20cm。
　　距南端4.1m有一袋状缺口，用土块和土坯混杂砌堵，缺口顶宽0.84m，深约1m，底厚0.87m，底部外侧平齐，内侧则起厚约5cm的台。南壁顶部厚0.83m，北壁顶部厚0.82m。该缺口以及北侧的垫坑外都抹了大量草泥使之与垫坑以北的原生土梁平齐。据此推断该缺口很可能是在修建西北小寺时就封堵的。另外，该缺口的底部特征很像西院墙北偏上的拱形窗洞，所以其有可能是早于西北小寺某建筑的窗或龛。
　　生土墙基的损坏主要还是表现在垫补部分。尽管这些垫补处的外表都抹了大量的草泥，但这些草泥中的草早已朽坏，泥变得松散，大量脱落，使凹凸不一的垫补部分裸露。而垫补土料本来就较松散，直接遭受风雨侵蚀，逐渐脱落形成凹槽或凹坑。
　　东院墙的版筑泥部分塌毁严重，在中偏南也就是在袋状缺口上方形成一个巨大的倒三角状豁口，豁口最宽处19.2m，最深处5.8m，豁口南外侧和豁口北内侧各有一片因部分泥片脱落而使墙体变薄的厚度毁损。豁口南外侧毁损面积约1.7㎡，豁口北内侧毁损面积约3.5㎡，共计5.2㎡的厚度毁损。
　　另外，版筑泥墙越往上，垛间缝变宽越明显，甚至由上而下成连续折线状的长裂缝，如距北端80cm的一条裂缝自顶下延至版筑泥第三层。距北端2m多的裂缝甚至达版筑泥第二层，仅第一层连续不甚明显，再往下便直对着生土墙基的自然裂隙。
　　西院墙
　　西院墙保存情况较北、东两院墙均好。西院墙外侧长约23m，生土墙基高约2.5m，版筑泥中偏北坍塌形成豁口，豁口最宽处约19m，最深处约3.2m。
　　整个生土墙基比较完整，没有如北、东两院墙人工挖的缺口。大部分生土墙在挖成时外侧预留类似二层台式的宽厚护坡，仅中部有约2m长的一段无护坡。护坡北低南高，于是形成北端二层台以上直立的生土墙高约1.1m，往南渐低，至南端仅高0.3m。生土墙基的风蚀损害主要表现在这些二层台以上直立部分以及中部那段无护坡近似直立的墙体和南部的两个垫坑。其损害程度是垫坑最甚，无护坡处次之。距北端约5m处有一宽约8cm的自然裂隙。
　　版筑泥墙豁口最低处下方是一块宽1.2m、残高1.6m的后补墙体。从内侧看，其两边与原墙界线分明，外侧则无痕迹，其表面的草泥层和以北的墙面连成一体。自该后补块直到西院墙的北端遗存有大面积草泥表层，但版筑泥墙塌毁却较为严重。后补块向南却根本不见草泥表层，泥片裸露，垛间缝越往上越宽大，但墙体基本保存完整，仅顶层塌毁。
　　西院墙内侧版筑泥有较大面积因部分泥片脱落使墙体变薄的厚度毁损，几乎占西墙内侧面积的一大半，而且大部分集中在版筑泥第三层以上，其深度10～15cm不等。南端上部还有一块自顶斜下至版筑泥第四层有厚约15～35cm的墙体与主墙体间形成裂隙，该部明显向外凸。发展下去便是这一整块脱落，形成一块新的深约15～35cm的厚度毁损。西院墙内侧版筑泥第三层底开挖起券斜槽，可能是造成这一毁损的重要初始原因之一。
　　西院墙北部版筑泥第三、四层之间遗存有一个拱形窗，高约95cm，宽约60cm，外侧保存较好，内侧的顶部、底部均坍塌，泥片较多，依稀可看出底部向外一侧起台。
　　2.保护加固
　　如前所述，西北小寺这些遗存的墙体自基础至上部都存在不同程度的毁损现象。本着文物保护修复“保护为主，抢救第一”的原则，拟以损坏严重程度为序，就保存情况最差的先行加固。施工前均将要加固部位绘图、照像并作详细的文字记录。为简单明了地说明保护加固工作过程，故按所采用的工艺方法分别叙述。
　　(1)夯补生土墙
　　前期实验结果表明，对于生土墙基的风蚀凹损补缺加固的最佳材料和工艺是：选用黏粒较多的土料，添加约为土料体积1/3的钙结核，钙结核粒径范围为<2cm，加少量水，将之拌和成均匀的干硬性土料，采用分层夯筑的方法补缺加固，夯程保持在2cm左右。北、东、西三院墙外侧以及FD南门洞北侧墙西壁，这些生土墙基的凹损均采用此法补缺加固。实验时较为简单、粗糙的夯补技术在西北小寺的保护加固应用中得到进一步改进和完善，现分述如下：
　　1)工具的改进。前期实验夯补用的模板宽12cm、厚3cm，夯补时，在模板外侧用钢钎钉入地下，再加木楔调整倾斜度来固定模板。在不太高的范围内模板还较稳定。但随着夯补的进行，越往上钢钎显示的弹性越大，模板的稳定性也越差，以致于很难控制夯砸密实度，而不能确保夯补质量。同时实践还证明3cm厚的模板太薄，使用几次后就变形，也直接影响夯补质量。后改用加五板作模板，使用现代建筑工程的钢架杆和卡子来固定模板，彻底解决了模板的稳固和变形问题。
　　2)工艺的改进和创新。
　　A.支架模板由倾斜向上改为阶梯状。前期实验支架模板时根据夯补的需要，模板一层一层由下向上逐渐往里倾斜，以期夯补出与原生土墙基一致的下厚上薄的外观效果。模板向里倾斜支架，其倾斜度全靠模板上部所加的木楔来调整，很难准确控制。再者，这样夯补，模板是倾斜支托在夯好的下一板边沿上，稳固性较差。后改为阶梯状支架模板，即每层模板固定时，均以同一水平现存生土墙护坡的较凸出部位为基准，再放出1～2cm。等整个生土墙基夯补完后，拆去模板，夯补的部分呈如图14-17A所示的阶梯状。用瓦刀砍去阶梯，再稍事修整即可。这样改进后有一个明显的长处：第一，每次模板都支架在表面平整的新夯补层上，所以模板支架起来简单、快捷。第二，修整时砍去的阶梯正是靠近模板夯砸密实度稍差的部分，使得新补部分的表层强度提高。第三，必须进行的砍修可使其外观更接近现存的原生土墙。
　　B.夯补由分段改全长进行。进行实验时，夯补是全长拉线分段进行的。每段1～2m不等，视基底相对平整地面的长短以及原生土二层台的分布情况而定。西北小寺北院墙外侧生土墙凹损仍是用这种方法夯补。结果夯补部分干燥后出现了竖向段间收缩缝。尽管段间缝很细微，但毕竟确实有缝，有缝便是风、水侵蚀的薄弱点，从而降低了新补部分的耐久性。自夯补东院墙外侧生土墙基二层台以上部分起改为全长拉线，先用短模板分别夯补低洼处，等全线找平后，按全长逐层夯补至所需高度。这样夯补避免了出现段间缝，使夯补质量大为提高。
　　C.解决横向层间缝的问题。实验完成时已确定了夯补每层铺料约5cm厚，经砸密实后形成大约2cm的夯层。这样容易操作并完全能达到所需密实程度，是在保证夯补质量的前提下省时省工的方法。西北小寺北院墙外侧生土墙基底低洼处就是这样夯补找平的。但随着夯补部分的逐渐干燥，出现了一些横向层间收缩缝，说明夯层间结合的不好。进一步深究，认为是夯层表面太光滑所至。后来采取每夯砸好一层后用瓦刀将表面砍毛(砍出许多划痕、小坑)然后再铺放下一层的料。另外，如果夯好的表面过干，便喷少量的水，潮润后再铺料。这样处理后基本不再出现横向层间收缩缝。
　　D.夯补基底开挖斜槽。实验时夯补的最底层只是清去表面疏松土后就在其上支架模板进行夯补。夯补西北小寺北院墙外侧生土墙基之前，拆去原吐鲁番文管所砌的土坯护墙时发现，为使土坯在斜坡上放稳，他们在坡上砍修出宽约10～20cm的台面。意识到台面的稳定作用，我们夯补的基础就尽量坐落在砍修出的台面上。在后来的实践中又感到仅靠一个平面其稳固性还不够高。于是自夯补东院墙外侧生土墙基起，在基底开挖出一个深、宽均约6～8cm的槽，从槽内开始夯补。这样处理使得夯补的靠表面部分似是从地下“长”出，较之坐落在平面上其稳固性大为提高。至夯补西院墙外侧生土墙基的北端时，由于需夯补的厚度不大，但高度较高，于是新补部分的稳固性显得尤为重要。我们将前述的平底槽改为斜槽(图14-17B)。这样的斜槽能更好地起到防止因自重或外力引起的新补部分的滑坡，充分发挥其补强和支撑作用。
　　3)小结。西北小寺北院墙外侧生土墙凹损是分段夯补的，强度和外观效果都较好，但有竖向段间缝和横向层间缝出现。共完成土方量17.9m3。
　　东院墙外侧生土墙基二层台分四段夯补完成，二层台以上部分为全长逐层夯补，夯补质量优于北院墙。完成土方量约19.5m3。
　　西院墙外侧生土墙基南端3m长一段未进行夯补，以留作对比用。其余部分则是先夯补该墙中部约2m一段无护坡而凹损较严重的部分，然后定整个夯补部分的基线，基线以下的凹损分别夯补，全部达到基线并找平后则全长逐层夯补上去。完成土方量约5.5m3。
　　FD南门洞北侧墙西壁生土墙基凹损补缺的方法基本同上。完成土方量约0.7m3。
　　南院墙东段内侧紧靠大门的生土墙顶部坡状损毁，因其下部有窖坑遗迹，且生土墙高1.4m，无法用夯补法补缺。采用在生土墙顶的斜坡上钉数个10cm长的铁钉，然后用版筑泥料补缺损，使表面稍凸，快干时砍修凸出部分，其外观与原生土墙也非常接近。
　　(2)版筑泥墙的补缺加固
　　1)材料的调整，即改用黏性好的土料。前期实验进行了4种用于加固版筑泥墙土料的试验：生土块；普通土料，常规和泥和精和泥；普通土料添加钙结核精和泥；黏土和泥。就遗址现有的条件，使用普通土料添加钙结核精和泥可行性最高。于是，西北小寺北院墙版筑泥的补缺加固使用这种精加工的混合土料。该工作于1994年秋末完成，到第二年天气转暖时，发现新补部分已不仅仅是刚完工时显得有点松散，而是发展成表面疏松掉土屑。这说明土料含砂量过大，耐候性较差，不宜继续使用。但此时故城遗址内的原版筑泥片已不能再收集，这会有扰乱堆积层，甚至破坏遗存建筑的风险。遗址台地周围农田、村舍密集，不仅取土难，找黏性好的土更难。即使在台地周围能够找到黏土，西北小寺在遗址西北边缘，有正式路的故城入口只有南大门一个，穿越城区南北的土料运输势必造成遗址内路面以及非路面地面的新的破坏。为难之际一个偶然的机会发现考古人员在台地东北边缘打的探沟中的土质很好(该探沟内没有出现任何文化现象，已回填)。采探沟内土样和钙结核样品送中国科学院新疆生物土壤沙漠研究所土壤资源分析组做颗粒分析和易溶盐分析，同时送样给地质矿产部新疆维吾尔自治区中心实验室做化学全分析、电镜扫描、偏光显微镜、X射线衍射共四项分析测试，主要结果如下：
　　A.偏光显微镜鉴定
　　探沟土
　　偏光显微镜岩矿鉴定定名为泥灰质粉砂土。镜下观察为泥质粉砂结构。
　　碎屑物：(55%) 填隙物：(45%)
　　石英：20% 方解石：40%
　　长石：8% 黏土矿物：5%
　　角闪石：2% 石膏：少
　　辉石：微
　　云母等：5%
　　岩屑：20%
　　土样主要由碎屑物、填隙物组成。
　　碎屑物为石英、长石、云母及岩屑。岩屑中铁质岩石碎屑较多。碎屑粒度在0.02～0.2mm之间，一般0.08mm左右。多数为棱角状，少数为次圆状，分布杂乱，分选性差。填隙物含量较多，主要成分为泥晶方解石，其次为泥质，粒度<0.004mm，粉砂质均匀分布于填隙物中，颗粒之间基本上不接触，构成基底式胶结关系，为第四纪沉积物，未经成岩作用。
　　钙结核
　　偏光显微镜岩矿鉴定为粉砂质碳酸钙结核。镜下观察为粉砂泥晶结构，结核状构造。
　　碎屑物：(30%) 填隙物：(70%)
　　石英：6% 方解石：65%
　　长石：5% 黏土矿物：5%
　　云母：1% 石膏：少
　　岩屑及铁质：18%
　　角闪石：微
　　主要由方解石组成，其次为细砂-粉砂屑。
　　碎屑物主要为石英、长石、云母、岩屑组成。岩屑主要是钙质岩屑。粒度一般在0.020～0.15mm之间，粒度不均匀，多数为棱角状，少数为次棱角状、次圆状，分选性差。碎屑物含量约占30%，碎屑颗粒较均匀地分布于填隙物方解石泥晶中，方解石泥晶颗粒细微，一般<0.004mm，颗粒间界线不清。部分泥晶成片状聚晶，使岩石弱固结。碎屑物与填隙物为基底式胶结关系。方解石集合体中混有少量泥质。
　　B.化学分析(表14-18)
　　C.X射线衍射分析(图14-18、图14-19，表14-19)
　　D.颗粒分析(表14-20)
　　从上表可知探沟土含有4%的石膏，24.5%的碳酸钙，2.1%的盐分。其粉粒(粒径0.05～0.005mm)含量42.3%，黏粒(粒径<0.005mm)含量为39.4%。
　　钙结核中不含石膏，盐分也更低，仅为1.25%，碳酸钙含量很高，为58%。粉粒含量与探沟土基本相同，为42.3%。黏粒含量较探沟土多，为48.7%。
　　两种土料均是含盐量低，含黏粒多的好土料。
　　E.可溶盐分析(表14-21)
　　从表可知探沟土易溶盐的含量很少，仅为3%，主要以氯化钠(NaCl)形式存在。在新疆地区尚不算盐渍土。pH=8.96，偏高。表明该土有点碱化。
　　钙结核易溶盐含量更低，为1.25%。pH=8.52。其碱化程度较探沟土低。
　　就上述诸项测试结果与前期调研所测的遗存建筑几种土料的数据相比较，易溶盐含量和pH值有所增高，但幅度不大。考虑到遗址所在台地为冲洪积沉积物构成，不同位置土体的组成百分含量有很大差异，而且所采遗存建筑土样的数目也有限，因此并不能就此证明探沟土的易溶盐含量和pH就一定比遗存建筑土料高。加之其黏粒含量确实较高，是台地难得的好土料，用它来进行补缺加固会获得较高的强度和耐久性。经请示主管领导并征得同意后开始在探沟内向下取土。自东院墙始，全部使用该探沟内的土料。
　　2)工艺技术的提高和创新。
　　A.泥片堆砌的改进。前期实验所确定的版筑泥墙补缺加固工艺方法为：使用模板，整板堆砌。西北小寺北院墙的版筑泥缺损便是这样砌补加固的。半年后，砌补新墙基本干透，每隔2m便出现一条竖向缝隙。使用的模板长2m，无疑这些缝隙是板间收缩缝。在砌补东院墙版筑泥部分时，我们采取改变模板内泥片堆砌方式来消除这个风雨侵蚀的薄弱点——板间缝。
　　具体方法如下：模板仍使用原来的模板，但不像砌补北院墙那样每次都砌满整板，(如图14-20①)，墙干后，会出现如图这样的板间收缩缝(如图14-20②)。后改为每版只堆砌1/2～2/3的泥片(如图14-20③)，便向前移动模板，使每两板泥片间界面面积大(如图14-20④)。这样泥片自重形成的压力随界面倾斜度的增大而大大增加，会将板间泥片挤压得很紧。堆砌时再注意将临近界面的泥片拍紧些，甚至可以做到墙干后不出现板间收缩缝。当然，这样砌筑因移动模板次数增多而使施工速度减慢。综合权衡其利弊，还是认为其不仅可行，而且用于古代土建筑遗存的维修应属于一个技术上的提高和进步的好方法。东院墙版筑泥部分的补砌加固就采用这一方法，效果很好，几乎没有出现版间缝。
　　B.使用红柳棒。前期实验在补砌加固版筑泥墙时，为使新补部分和原墙残留部分很好结合，尽量将需加固处的疏松土剔除干净，然后在经过清理的残破面喷水浸润至5mm，再堆砌新泥片。当时，看上去效果很好。但是待新补部分干燥稳定后，问题就表现出来了：新补和原墙交接处出现收缩缝。新砌补的本意就是要加固原墙残留部分，如果它们之间出现缝隙，加固目的便没有完全达到。加固北院墙版筑泥时，实验的新补墙还没干透，这一弊病尚未表现出来，因此北院墙还是如实验那样操作。转年加固东院墙时便努力寻求解决这一问题的办法，最后用红柳棒解决了这一难题。
　　我们使用的红柳棒是吐鲁番地区老乡晾葡萄干必用的工具，其直径约1.5～2cm，长短则根据需要自行截取。红柳木质细密坚韧，所以直径不到2cm的红柳棒就表现出很好的承压和耐折性能，使用时仍是先清去要加固处的疏松土，将红柳棒截成需要的长度，一端削尖，钉入原墙残面的泥片间隙中，钉入的红柳棒数目主要依据残破面的大小而定，一般8cm×8cm左右的面积上钉一个红柳棒就足够了。然后在残破面喷水浸润深达5mm左右再上新泥片。注意要将开始上的新泥片拍紧，同时不能使钉入的红柳棒松动。上述工序只要认真做新补部分与原墙间仅会出现极细小的收缩缝。在新补部逐渐干燥的过程中，将潮润土料铺在细缝上用榔头将细缝填砸掉。一般这样填砸2～3次，就会彻底消灭新旧墙间缝。东院墙以后的版筑泥补缺加固都应用了这一技术，效果很好。
　　红柳棒不仅可以有效地加强被加固部分和新补部分之间的结合，同时还可以使新补部分固定在任何需要的部位。这一优越性非常重要，它帮我们较为轻松地解决了实验中不曾遇到的难题，即墙体一侧部分泥片脱落使墙体变薄的厚度毁损。红柳棒只要钉得位置及露头长度合适，再将新泥片与红柳棒拍紧，不同深度的厚度毁损都可用此法修补加固。东院墙豁口外侧南和内侧北的两大片厚度毁损；西院墙内侧南端大面积的厚度毁损；FD南门洞北侧墙西壁的厚度毁损以及南院墙东段内侧靠门的厚度毁损都是采用钉红柳棒修补加固的。
　　3)小结。技术处理方法的改进和创新解决了原墙与新补墙之间以及每两板之间收缩缝的问题。成功地补砌加固厚度毁损是一项重要的技术突破，受到中、外专家的赞叹。
　　A.特殊处理。如前所述，西北小寺以北再没有地面建筑遗存，因此受风害影响很大，尤其是北院墙外侧。在完成了生土和版筑泥补缺加固后，尝试了更大程度的仿古工艺，即将北院墙外侧一至四层的版筑泥表面全部加抹草泥面。由于其风蚀凹损严重，墙面极不平整，所以第一遍先用草泥补凹找平，第二遍再将整个墙面打磨平整。抹草泥的面积约60㎡，在原残墙与新补的界线上镶嵌钙结核以示区分。准备今后将长期观察草泥面的风蚀损坏过程和速度。
　　B.缺憾和失误。①北院墙版筑泥补缺加固以生土墙缺口为界分东、西两段完成，最初拟将生土缺口当作寺院后门处理，但新疆的佛教专家说以前从未见过新疆地区的佛教寺院有开后门的先例，所以这个缺口是否是门还很难确认。并且先于保护工作的考古发掘也没能对此缺口有更明确的诠释。在上述未得出明确结论的商讨期间，缺口西段版筑泥墙已砌补加固了二层，我们认为继续做下去会更糟，于是决定停工请专家到现场论证，最后的统一意见是没有门的高度和顶部式样的资料，该缺口不宜作为门来处理，生土缺口及其显示的所有迹象原样保留。就这样，补砌加固缺口东段版筑泥时，连同缺口上方也砌筑成版筑泥墙，并与补砌好的西段相接。从北院墙内侧版筑泥墙的板间缝可以清楚地看出这是操之过急，不尽如人意的加固补筑过程。②西北小寺遗存建筑加固修复计划中原定院墙版筑泥修补加固至第三层。北院墙补筑完成后感到这一高度，远不足以为紧靠北院墙的寺庙主体建筑——殿堂遗存墙体抵挡西北大风的侵害。再加上屡见不鲜的游客攀高造成毁坏的事实，便又续补了第四层版筑泥墙。紧接其后的东院墙、西院墙也只好加修至第四层，否则不统一，效果会更糟。这样一来使新补部分在整个西北小寺遗存建筑中显得比重过大。
　　造成这种事情发生的原因，主要是整个保护加固期间缺乏与同行专家们的广泛交流，这是今后保护工作中应深刻吸取的教训。现在想来主殿高出院墙版筑泥三层以上的部分完全可以采用表面喷洒PS材料来抵抗风蚀，这样既简单、快捷，效果又好，当然也可能还有其他的可行方法。
　　游客攀登破坏，这原本是遗址管理应该考虑的问题范畴，而不属保护技术人员要解决的问题。
　　(3)濒危孔洞的补缺加固
　　事实证明，历时约20个月的前期调研仍有许多问题没有弄清楚。比如原来一直认为西北小寺的几个孔洞(门、窗洞)都是土坯起券的拱顶。所以实验期间就做了一个土坯起券加固洞顶的试验。后来，在加固西北小寺墙体的过程中又反复察看了这些孔洞才弄清楚，除了回廊两个门洞顶是土坯起券外，其余的南院墙东段下部两个孔洞、西院墙北部上方窗洞、FD南门洞、FF门洞均是墙修好后根据需要又开挖的。这些孔洞都是侧壁垂直，顶部挖成拱形。挖不出很规则的拱面，就用泥填补，使其约略形成拱顶。利用拱顶有较好分散顶部墙体压力的能力，不用或少用其他辅助支撑材料。所以，实验中加固濒危孔洞的内容与西北小寺没有多少实际联系，得从头开始。
　　五个待加固濒危孔洞的主要问题均是拱顶泥片塌落，不再具较规则拱顶，因而分散顶部压力的功能大大降低，使顶部有塌毁的危险。加固时结合两点确定拱面。第一，找出数个拱顶较外凸的泥片，一个泥片一个点，数个点可略定出拱面。第二，以当时古人开挖拱顶时用泥补凹处的遗迹，再进一步修正定出的拱面。综合以上两点定出的拱面估计误差不会太大。
　　拱顶缺损凹陷处，钉红柳棒，往上用力甩草泥填补，草泥一次只能补约2cm厚，若仍需填补，必得等前次所补草泥八成干后再上新泥。
　　下一步用土坯在洞内干垒成所确定的该洞形状，土坯垛外蒙塑料布以作隔离层。一边在原墙适宜部位钉红柳棒，一边在原墙和土坯垛的空隙中填塞泥片。泥片一定要砸紧密，全部空隙要填塞密实。待填塞部分八成干时，拆去土坯垛，修整壁面。这样，拱顶和侧壁便一次加固修补完毕。
　　西院墙北部上方窗洞和两个厢房门洞，即FD南门洞、FF门洞的拱顶和侧壁都是用此法补筑加固的。其强度和外观效果都相当好，得到文物保护和考古专家们的一致好评。
　　南院墙东端下部的FH南窗洞，因其大部分开在生土层，保存情况较好，仅拱顶开在版筑泥层因泥片版脱落而变形。此拱顶依古人后补泥块遗迹确定拱形，缺损处甩抹草泥补好拱面。
　　南院墙东段的南高洞，虽然损坏情况比FH南窗洞严重得多，仔细观察仍可发现许多古人的后补泥遗迹，以此确定了其上拱面。另外该洞顶部遗存有一块由上部版筑泥墙面延续斜抹下来的草泥层，由此确定了该洞内侧斜坡洞壁的斜度和宽度。修补加固方法同FH南窗洞，即用草泥填补缺损处，再将表面抹平。内侧斜坡状洞壁则仿照顶部遗存的样子外抹了草泥面。
　　这里想用图示法就FH南窗洞和南高洞内侧形状的不同而产生不同采光效果的问题进行一点粗浅的探讨(图14-21)。FH南窗洞内侧边缘稍大于外侧边缘，很可能是经年使用磨损所致。南高洞则明显不同，洞厚约98cm，靠外侧是直筒状，筒厚约83cm。内侧约15cm厚的部分，向外斜扩成喇叭状，其采光性能肯定优于FH南窗洞。
　　北院墙中部生土墙基上的缺口，东院墙南部生土墙基上的缺口，以及南院墙东段的FH南窗洞和南高洞均采用生土块砌堵的方法予以保护，前面已经叙述过，北、东两院墙的生土缺口，经清理都表现出一些有价值的遗迹和现象。只是目前我们还不能全面地认识和解释它们。为保存这些重要遗迹决定砌堵这两个缺口，以防游人任意穿行而毁掉这些遗迹。我们选用台地的生土块，砍修成所需形状砌堵缺口。为了最大限度地保存这些遗迹，缺口底部和侧壁均不抹泥，只尽量修整生土块，使之适应底部及侧壁的形状。生土块之间抹少量泥，以起黏接和固定作用，但不让泥外露。砌堵完成之后再次修整，将生土块表面砍修得与两侧墙平齐。这样既有效保护了遗迹，其外观也与周围环境比较协调。需要对这些遗迹作进一步研究时，可以随时很容易地拆除这些生土块。
　　南院墙东段的FH南窗洞和南高洞也用生土块砌堵，但生土块之间没有用泥黏接，全靠打磨成型，互相挤紧填塞在洞中，需拆除时，也很方便。
　　(4)补洞
　　补洞主要指殿堂台基东、北、西三面夯筑部分毁损形成的深洞以及东院墙内侧中部生土墙基垫补、夯补部分毁损形成的深洞，还有西院墙外侧北端生土墙顶部的两个通透墙体的鼠洞。
　　上述这些深洞虽然都位于墙体的生土部位，但因为洞很深而不能使用夯补法。在尽可能地清除洞中沙土后，用补版筑泥的泥料填塞一点，用棍子充分将泥捣实，再填塞、再捣实……逐步将洞填实。要使最后所填的泥料稍凸出一些，用榔头砸紧密，待八成干时，用瓦刀将表面多余部分砍修至与周围墙面平齐。这样可以做出极像生土的外观效果。
　　(5)填缝
　　西北小寺保护加固工程后期，对版筑泥墙上一些通透墙体的裂缝用草泥填塞加固。具体位置有：北院墙上方、西院墙中偏南上方以及东院墙北端上方。填塞加固一般需进行3～5次才能完成。每次填塞的泥不能太多，而且必须待八成干后才可填塞下一遍。湿泥一次上得太厚重，会挂不住而自行脱落。填塞加固的效果看上去很好。
　　拟在保护加固工程结束后在所有加固、新补部位镶嵌质地耐久的小说明牌，以示加固范围、日期等。
　　3.补缺加固材料的物理力学性能检测
　　检测工作由新疆水利水电研究院结构材料研究室完成。本次主要对西北小寺遗存建筑补缺加固所用材料的物理力学性能进行检测，并与原版筑泥和原生土的力学性能进行比较。试件是在西北小寺保护加固现场制备好后送检的，惟抗剪强度试件是在试验室模拟进行制备。
　　试验方法依据《土工试验规程》(中华人民共和国水电部1984年)，《岩石物理力学性能试验规程》(中华人民共和国地矿部1986)进行。物理性能采用《土工试验规程》进行检测；力学性能采用《岩石物理力学性能试验规程》进行检测，这是因所测样品的干密度较一般土高很多，相应强度也较高，土工测试规程已不适用，所以改用岩石试验规程进行检测。
　　(1)土样的物理性能(表14-22)
　　(2)土样的力学性能(表14-23)
　　试验结果表明，同类型土料补缺加固材料较原建筑物材料的抗压强度有明显提高，新夯土较原生土抗压强度提高89%，新版筑泥较原版筑泥抗压强度提高33%。新夯土较原生土抗拉强度提高83%，新版筑泥较原版筑泥抗拉强度提高12%。同类型土料补缺加固材料的凝聚力较原建筑物材料有较大的提高，内摩擦角相差不大。
　　(3)崩解性(表14-24)
　　测定结果表明原生土的崩解速度较新夯土快12倍以上，原版筑泥的崩解速度较新板版筑泥快3倍以上。就崩解速度而言，补缺加固材料远优于原建筑物材料。在吐鲁番干燥少雨的气候条件下，补缺加固材料的湿化稳定性可以说是能够满足要求的。
　　(4)湿化变形性(表14-25)
　　试验结果表明，补缺加固选用的土料属于非湿陷性黄土类土，其湿陷变形系数均小于原生土的变形系数，其中新夯土土料变形系数最小。这三种土同属于中塑性土或粉质黏土。其中新夯土、新版筑泥土料黏粒含量略高于原生土，其干强度处于中高等级标准。
　　(5)检测结果分析
　　西北小寺补缺加固生土墙与版筑泥的两种材料的密度、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度(正应力、剪应力、凝聚力等)均高于原生土和原版筑泥。因密度较高，孔隙比就比原建筑物材料要小，湿陷变形系数也要小，而湿化崩解速度要比原建筑物材料延长3～12倍，湿化稳定性远远大于原建筑物材料。黏粒含量也高于原生土，其干强度较高，处于中高等级标准。
　　补缺加固材料的强度高于原建筑物材料强度的原因从材料特性上说有两个，一是土料中加入部分钙结核，使材料的骨架加大。二是选用的土料黏性较大。同时绝不能忽视工艺上的作用，例如新夯土的夯实密实度很高，版筑泥的精细和制程序等。也就是说，材料特性和精细工艺协同作用才获得了现有的高强度。
　　4.西北小寺保护加固工程的总体评价
　　西北小寺的保护加固基本符合“修旧如旧”的原则。不仅新补部分与原墙色调完全一致，其外观也达到了与原墙极为相似或是基本相似的效果，图14-22～14-27为加固前后的对比立面图，图14-28、图14-29为加固前后的对比照片。综合前述的物理力学性能检测结果，应该说保护加固工程是成功的。
　　国内外资深专家们赴保护现场考察后对该保护加固工程也作出了积极评价，他们认为：
　　——西北小寺保护加固使用的土办法有它的科学性、合理性，比较经济，操作简易，原则上值得推广。或许可以应用于保护加固内地一些土遗址。
　　——被严重风蚀切割的生土墙基，这次利用夹板进行了很精心的补修。从土质构造和外观上看，完成得都很好。
　　——特别是一些墙体，只坍塌了半壁，原以为很难修复，也进行了复原，可见这是非常细致入微的一项工作。
　　——西北小寺的保护加固是用传统手法进行的修复工作。今后，在考虑同样结构的遗存修复时，这种方法对我们有很大的启示。沙漠地区紫外线很强，普通的合成树脂老化得很快，在对于无机质材料，也就是生土建筑修复时，所用的修复材料，原则上可以说应以土为主。现阶段，可以认为这可能是最好的一种方法。
　　当然，保护加固工程也存在着一些不足，中外专家及笔者都认为最大的不足是新补部分比重过大。
　　5.问题讨论
　　(1)考古发掘和保护加固的关系
　　在大遗址保护工作中，考古发掘是保护加固工作的重要基础，没有这个基础的保护加固工作在某种意义上说是盲目的，不可能得到很好的保护加固效果。西北小寺的保护加固工作正是在考古发掘的基础上进行的。经过考古发掘，对西北小寺建筑的布局结构形成了明确的结论。另外，对其保存现状以及墙体的建筑方法也有了一个初步的认识。
　　弄清了寺院的布局结构，便知道了何为该寺院的重点建筑，重点以外的建筑又各起什么作用，这些信息和损坏程度的信息综合起来权衡，保护加固的重点和次序也就非常清楚了。
　　前面已经提及西北小寺的屋顶已全部塌毁，现存墙体便是西北小寺建筑遗存的主要构成物，保护加固的主要对象也就是这些损坏情况各异的墙，了解其建造方法是对之进行有效保护加固的必要条件。
　　考古发掘和清理的过程，又会提供许多遗址所处的环境情况的信息，这些信息是最直接、最具真实性的信息。例如，西北小寺内外的地层堆积中除了有建筑物坍塌堆积层、风搬运堆积层外，还发现有厚达20cm，满布网状龟裂纹的板结层，这显然是大降水形成径流后挟带着大量泥沙在低洼处沉降形成的泥裂。这为研究推断该遗址历史上曾发生的大降水的水量提供了重要的依据。气候是遗址环境问题中一个很重要的因素，但因交河故城附近从来未设过气象站，本期保护工程只能使用吐鲁番气象部门设在吐鲁番市的观测站观测的数据。该站距交河故城11km，且不说降水量，就风力这一项气象专业人员明确表示，在吐鲁番气象站测到的数据肯定小于遗址的实际风力。这是由故城所处的特殊位置以及海拔高程决定的，所以严格地说，讨论交河故城的气候环境，不能简单地移植吐鲁番气象站的数据，这些数据难以准确反映交河故城遗址的小气候环境。鉴于这一问题的迫切性，保护工程开始不久就酝酿在遗址建气候站，虽然1995年终于建站，但因种种原因至今仍未能取得数据。建气象站是观测积累今后遗址小气候的数据，与遗址今后的保护工作密切相关。探寻历史上环境因素对遗址建筑的影响，既无资料可查就只有从地层堆积中找线索。因此，考古发掘对地层堆积的揭示所提供的以往遗址环境、遗址建筑的建造、改建等诸多信息，对于研究遗址建筑损坏的原因以及将要采取的保护处理措施是必需而又难能可贵的。以上说的是保护加固工作得益于考古发掘的一面。
　　开始于考古发掘之前的前期调研和在考古发掘之后的前期实验以及后来陆续进行了两年的西北小寺保护加固实践，使我们对西北小寺的认识，尤其是对构成遗址建筑的材料的性质和墙体建造工艺中合理的、具一定科学性的技法以及某些技术处理上的欠缺等多方面深层次的了解，使得我们能够做到虽然基本上仍使用原建筑材料和原工艺，却能趋利避害地正确选择土料、根据需要使土料改性，并设计出能达到不同要求的和泥工艺和砌筑方法，模拟补出和原建筑基本相同的墙体，同时获得了足够的补强加固效果，这其中恐怕不乏对考古研究有益的内容。另外，我们对西北小寺北、东、西三面院墙均塌毁形成大豁口原因的认识以及寺院内几个窗洞、门洞成型方法及毁损原因的认识，还有我们发现的东、北两院墙上生土缺口的一些遗存现象都会对考古研究提供一些无论从广度和深度上说都是更新的信息。所以我们认为保护加固工作与考古发掘工作在某种意义上看又是互补的。
　　由于大遗址面积较大，其保护加固材料用量就大，而往往工作现场即使最便宜或是无须花钱购买的土料也难得到，因为原则上遗址内不能取土。前文笔者也详述了西北小寺保护加固材料得之不易的情况。而另一方面的事实是西北小寺考古发掘清出的大量该寺庙建筑的坍塌物都运走倒掉了。如果在考古发掘期间有适当的保护技术人员参加，除了从不同专业角度上对西北小寺的认识可以互补外，保护技术人员又可在考古发掘清理坍塌物的同时挑选准备可用的保护加固材料，这样既可节约一部分考古发掘经费，又给以后的保护加固做了重要而又切实的准备工作。
　　再者，有保护技术人员参加考古发掘，可以及时地就一些发掘清理完后立即需保护技术处理的遗物和遗迹进行现场保护处理，以更好更长久的展示考古发掘揭示的现象。比如经过考古发掘而展现的墙基、窖穴、踏步、经修整或铺垫的生活面等等，它们历经数千年保存至今的原因，从保存学的观点看是因为它们已经适应了考古发掘以前那种相对封闭的环境，并与这个环境达成一种相对的平衡状态，它们比较稳定，劣化速度相对慢，所以才保存至今，又经考古发掘而展现在我们眼前。但正是考古发掘使这些遗存突然处于一个敞开的大气环境，打破了原先相对平衡的状态，此时与考古发掘前相对封闭的环境相比，这些遗存处于不利的保存状态。在适应新的环境，达成新的平衡的过程中，这些遗存必然会发生不同程度的毁坏，某些原本已较为脆弱的遗存甚至会因此而彻底毁坏。西北小寺表现最为明显的是FA、FB两间地下室四壁的基部(即坍塌堆积物界面以下部分)的墙面成片脱落，如果当时考古发掘清理完后即时进行保护处理，这一损坏是完全可以避免的。至于后来游人对裸露的院内、房中的生活面、台阶、窖穴边缘踩踏造成的损坏更是不言而喻了，所以考古发掘中必须配合以相当的保护技术力量，才能将考古发掘对文物可能造成的损害降到最低限度，而这恰恰是以往我们重视不足的一个问题。
　　对于西北小寺考古发掘后出现的一些损坏情况，笔者建议有关上级领导组织考古、保护和展示人员共同协商采取掩埋覆盖土不要剔除太干净，或是部分回填，部分展示，或是某些踏步或窖穴上加保护设施。总之，必须将考古发掘后的保护提到议事日程上，应尽快采取有效措施。
　　(2)保护加固工程注意避免对遗址造成新的损害
　　如何避免保护加固施工过程中对遗址造成新的损害是保护加固研究中的一个重要课题，我们对此持非常慎重和认真的态度。
　　首先，我们在保护加固施工中尽量避开这些考古发掘揭露的遗存。例如在补砌加固北院墙、东院墙版筑泥时，配料、和泥、支架模板、砌补全部在院墙外进行，尽管院墙外是1.5～2m的深沟，而且沟底宽窄不一、不平整给施工增加许多困难，我们仍然坚持在外施工。
　　在必须进院施工的情况下，施工前做好一切防护工作。施工中将文物安全第一作为一条严格的纪律反复向民工强调。在补砌加固西院墙内侧大面积厚度毁损及填补主殿台基周边凹损和鼠洞、补砌加固两厢房门洞时，施工前把所有必经的路面上铺垫5cm厚的细干土，路边排放土坯防止干土散失，施工近旁的地面也如此处理。窖穴用细土回填，地面以上再铺垫5cm厚的细土以防损坏窖穴边缘。院内施工用的土料均在院外配制，然后由人将料抬至施工处。严禁小推车进院，以防车轮辗坏院内生活面。同时时常向民工强调堆放工具、休息时注意不能损坏遗址内任何遗存，施工结束后再小心地清除这些铺垫物。上述这些措施确保了施工期间的文物安全。
　　(3)大遗址保护加固应加强新技术成果的应用
　　西北小寺保护加固的现场施工基本上是由人工操作完成的。为了使以后类似的工程项目做得更快、更好、更省，在可能的情况下适当地使用机械，甚至其他新技术、新工艺、新材料都是非常必要的，例如李最雄先生研制的PS材料，目前已在国内多处石质、土质文物上成功地应用。该材料对于干旱地区土遗址保护的推广前景极其广阔。
　　要积级创造上网条件，广泛搜集国内外大遗址保护技术的新发展、新应用，使我们的大遗址保护技术始终瞄准世界大遗址保护技术的发展水平。
　　在遗址保护工程中要推广和应用电子计算机，通过计算机对保护工程的方案进行对比、筛选并进行数据处理。
　　应该注意加强与国内外保护技术人员的交流，以不断提高我们大遗址保护的技术水平以及技术人员的素质。
　　(4)大遗址保护应注意在当地形成常规的具有一定技术素质的文物保护专业队伍
　　首先当地文物管理部门应该设有具有一定保护技术水平的专业人员，他们是大遗址常规保护的管理者和技术骨干。另外，应注意形成一支相对稳定的遗址保护施工队伍。
　　在近两年的西北小寺保护加固工作中，先后使用了内地来疆民工和遗址周围的村民。内地民工干活较为灵巧、细致、比较容易培养成熟练工。但他们的日常生活问题给管理上带来许多麻烦，开支较大，加上他们大多是季节性外出打工，与之联系不方便，而且总体上说稳定性比较差。使用遗址周围村民管理工作较为简单，也比较经济。而且由于人多，选择余地大，容易形成相对稳定的施工队伍。但新疆农民长期形成的粗放作业习惯可谓根深蒂固，要使他们成为合格的文物保护修复技工，确实得狠下一番功夫。西北小寺的保护加固工程后期有两、三个村民对保护加固工作有点入门，他们能较快、较为准确地理解保护技术人员的意图，个别时候还能做到配合默契。他们不仅自己活干得较好，有时还能以村民习惯的语言和方式向他人解释、说明保护技术人员的要求，协助我们工作。这是我们自己在大遗址保护加固实践中培养出来的技术骨干，应予以充分的重视并与之保持联系。但就目前的情况看，他们的水平普遍偏低，应当在适当的时候对他们进行重点技术培养和提高，使他们真正达到能迅速、准确理解保护专业技术人员的指令和要求，与之配合默契，并能组织、带动其他村民完成一般的保护加固工作。有了这些土生土长的基本技术骨干，便能拥有一支召之即来，来之能战的文物保护施工队伍，大遗址的保护工作会较为容易地正常进行。
　　大遗址的自身特点和我国的经济实力决定了对其进行的保护工作是循序渐进的、长期的，因此培养和使用遗址周围村民具有特殊重要的意义。参加过遗址保护工作的村民一般对遗址的认识都有较大的转变。最初，他们认为这些破城烂墙只能拆下运到地里当肥料。后来虽看到旅游参观能让故城创造经济效益，但这又与他们无直接关系。参加我们保护工作使他们获得一份额外收入，同时在与我们专业文物技术人员长期的共同劳动中，渐渐加深对这些宝贵遗存的认识，对自己为之挥洒汗水、付出辛勤劳动的遗址也逐渐培养起感情。这些人再不会随便从遗址四周到处都有的便道爬上来拆毁遗存建筑当肥料，也不会在遗址无所顾忌地到处攀登，踩踏遗址建筑。保护意识就这样进入了村民的脑海中，而这些村民对故城的保护意识肯定会影响他们的家人、亲戚、朋友，这种广泛而又深入人心的保护意识绝不是一般宣传手段轻易能达到的。
　　①新疆水利水电研究院结构材料研究室：《新疆吐鲁番交河故城西北小寺修复材料检验报告》，1995年12月。