Một số phương pháp khai quật kiến trúc

I. Mở đầu

Kiến trúc nói chung là một đối tượng nghiên cứu quan trọng của khảo cổ học, nghiên cứu kiến trúc sẽ cho chúng ta những hiểu biết nhiều mặt, nó không chỉ cung cấp các thông tin về đời sống kinh tế xã hội mà còn phản ánh tư tưởng, trình độ kỹ thuât, mỹ thuât, vv.. của từng giai đoạn lịch sử khác nhau. Theo đó, tất cả các loại hình kiến trúc từ khi con người từ bỏ cuộc sống trong hang động để chuyển đến các công trình do mình xây dựng lên đều là đối tượng nghiên cứu.

Có nhiều khái niệm khác nhau về kiến trúc, có ý kiến cho rằng: “Kiến trúc là một lĩnh vực hoạt động sáng tạo đặc biệt và phức tạp của con người, nó bao hàm nhiều yếu tố: nghệ thuật, kỹ thuật, kinh tế, xã hội”. Nếu đơn thuần theo nghĩa theo triết tự thì: Kiến có nghĩa là thiết lập, dựng lên; Trúc là đắp nền, đặt nền thì “kiến trúc” là thực hiện một mặt nền nằm ngang rồi dựng lên đó một vật thể như thành quách, nhà cửa, vv..

Người khác cho lại cho rằng: Kiến trúc là một môn khoa học vừa mang tính kỹ thuật vừa mang tính nghệ thuật. Nghiên cứu thiết kế công trình từ đơn lẻ đến tổng thể, thỏa mãn hai yêu cầu: công năng và thẩm mỹ.

Các nhà kiến trúc sư và những người nghiên cứu kiến trúc Việt Nam thì lại cho rằng “Kiến trúc là nghệ thuật mang tính tổng hợp, phức tạp. Nó sử dụng những phạm trù không chỉ của loại hình nghệ thuật anh em mà cả những khoa học kỹ thuật và kinh tế, nhằm phục vụ đời sống con người với cuộc sống đa dạng của họ trong xã hội”

Như vậy, có khá nhiều định nghĩa khác nhau về kiến trúc, song điểm chung đều cho rằng kiến trúc là nghệ thuật mang tính tổng hợp vừa có tính kỹ thuật lại vừa có tính mỹ thuật, nó có thể là một công trình đơn lẻ như đường đi, hàng rào, hay một tòa nhà nhưng nó cũng có thế là một quần thể kiến trúc như một ngôi chùa hay cả một đô thị rộng lớn. Các công trình như vậy chính là đối tượng nghiên cứu của khảo cổ học.

II. Một số phương pháp nghiên cứu

II.1. Xây dựng lưới trắc đạc

II.1.1. Vài nét về lưới trắc đạc

Lưới trắc đạc là hệ thống các điểm được xác định chính xác về tọa độ và cao độ, nó được xây dựng nhằm xác định vị trí phân bố và cao độ của địa hình, địa vật,.. Tùy vào quy mô và mục đích khác nhau mà lưới được xây dựng với mật độ điền đầy của khác nhau. Trong phạm vi lãnh thổ quốc gia người ta xây dựng một mạng lưới các điểm bao phủ lên toàn bộ lãnh thổ và gọi chung là lưới quốc gia, lưới này có nhiều mức độ khác nhau, các điểm trong lưới quốc gia được sử dụng như các điểm mốc để xây dựng hệ lưới cục bộ cho các mục đích cụ thể các mức độ khác nhau của lưới được gọi là “hạng”.

Lưới quốc gia của Việt Nam hiện có 4 hạng, được đánh ký hiệu từ hạng 1 đến hạng 4, đối với việc nghiên cứu khảo cổ học, tùy vào quy mô nghiên cứu mà chúng ta lựa chọn hạng lưới cho phù hợp, với quy mô di tích dưới 10.000m2 có thể sử dụng lưới hạng 4, các di tích phân bố rộng, địa hình phức tạp thì bắt buộc phải xây dựng các điểm lưới hạng 2 để từ đó phát triển các điểm lưới cho các khu di tích theo nhu cầu nghiên cứu.

II.1.2. Xây dựng lưới trắc đạc trong khảo cổ học và các ứng dụng của nó

II.1.2.1. Xây dựng lưới

Từ hai điểm mốc được xây dựng cố định (Station), với sự hỗ trợ của máy toàn đạc sẽ xác định điểm thứ 3 (tạm gọi là điểm A), điểm A sẽ là điểm gốc của lưới trắc đạc, tực là điểm giao nhau vuông góc của hai trục tọa độ gốc (thường được lấy trục chính Bắc – Nam và Đông – Tây). Điểm A được chọn tuỳ thuộc vào việc mong muốn dựng trục ở vị trí nào của di tích, thông thường chúng ta có thể chọn điểm gốc tọa độ ở chính giữa di tích hoặc chọn ở một góc, thường là góc Tây Nam, tức là toàn bộ di tích nằm về góc Đông Bắc của lưới.

Từ điểm A dựng một trục chính Bắc – Nam, trên trục này xác định 2 điểm mới về phía Bắc và phía Nam của điểm A, điểm ở phía Bắc tạm gọi là điểm B và điểm ở phía Nam tạm gọi là điểm C. Như vậy ta có 3 diểm A, B, C nằm trên một đường thẳng, đường thẳng này chính là trục tung của lưới, tức là trục “x” .

Từ điểm đứng máy A và điểm nhìn B, dùng lệnh Opset để phích góc bằng 0o rồi quay máy theo chiều kim đồng hồ với góc quay là 90o. Ở vị trí góc quay 900 bàn độ được khóa lại, như vậy ta có đường vuông góc với trục x, đây là trục “y”. Trên trục y lấy một điểm, điểm này tạm gọi là điểm D, từ điểm đứng máy là điểm A và điểm nhìn là điểm D, quay một góc 90o theo chiều kim đồng hồ, nếu trục được tạo bởi góc quay 90o trùng với trục x là chúng ta đã có một hệ trục tọa độ chuẩn xác. Từ 2 trục này chúng ta có thể dùng máy hoặc dùng thước sắt để xác định các điểm lưới trên hệ trục với khoảng cách các điểm là 3m, từ các điểm này dựng các đường song song với trục x hoặc trục y, giao điểm của các đường này chính là các điểm lưới.

II.1.2.2. Ký hiệu lưới

- Tùy thuộc vào việc lựa chọn vị trí của tọa độ gốc để đánh dấu ký hiệu ô lưới:

Với trường hợp vị trí gốc tọa độ nằm ở giữa di tích sẽ phân di tích thành 4 khu với tâm là điểm tọa độ gốc gồm: khu Đông Bắc, Tây Bắc, Đông Nam và Tây Nam. Khu Tây Bắc được ký hiệu là khu A, khu Đông Bắc là khu B, khu Tây Nam là khu C và khu Đông Nam là khu D.

Từ toạ độ (0;0) về các hướng theo trục y các ô được đánh ký hiệu là A,B,C,D… theo trục x được ký hiệu là 1,2,3… Như vậy, ký hiệu của một ô bao gồm ký hiệu của khu và vị trí của ô đó. Ví dụ: ô thứ nhất ở khu A sẽ có ký hiệu là AA1, của khu B là BB1. Giá trị toạ độ từ toạ độ (0;0) về phía Bắc trên trục X và về phía Đông trên trục Y có giá trị dương (+), từ toạ độ (0;0) về phía Nam trên trục X và về phía Tây trên trục Y có giá trị âm (-). Với cách đánh ký hiệu như trên thì ô thứ nhất ở khu A có tọa độ X từ 0 đến 3; Y từ 0 đến -3 sẽ được ký hiệu là AA1. Điều đó có nghĩa là khi chúng ta nói AA1 chúng ta biết ngay đó là ô A1 thuộc khu A, và tọa độ của nó là X từ 0 đến 3; Y từ 0 đến -3.

Với trường hợp gốc tọa độ nằm về một phía, tức là toàn bộ di tích nằm ở góc Đông Nam của lưới, thì việc đánh ký hiệu ô lưới đơn giản hơn, lúc này không còn thông tin về ô nữa và các giá trị tọa độ x; y đều có giá trị dương (+). Các nguyên tắc khác vẫn được tuân thủ giống như trường hợp thứ nhất, tức là các điểm lưới trên trục x được đánh số theo thứ tự và các điểm lưới trên trục y được đánh dấu theo bảng chữ cái an-pha-bê và đều lấy tọa độ gốc là nơi xuất phát.

- Định vị các điểm lưới: các điểm lưới được định vị bằng đinh sắt có mũ đánh chữ thập (+) được đóng sâu dưới lòng đất, để chánh các đinh định vị này bị xê dịch thì cần đảm bảo đinh luôn được đóng sát mặt đất, như vậy sau mỗi lớp đào chúng ta phải kiểm tra lại các điểm lưới để đảm bảo nó không bị sai lệch. Các điểm định vị đều có gắn thẻ ghi tọa độ để việc theo dõi được thuận tiện. Trong điều kiện có phương tiện hiện tại người ta có thể triển khai tọa độ địa lý đến từng điểm lưới, làm được điều này sẽ tạo cơ sở cho việc xây dựng bản đồ số bằng phương pháp GIS.

II.1.2.3. Các ứng dụng của lưới trắc đạc

- Giúp việc đo vẽ di tích chính xác, nhất là với việc khai quật lớn hoặc các hố khai quật có vị trí cách xa nhau có thể kết nối lại với nhau nhờ hệ thống lưới này.

- Giúp việc xác định và đưa ra những dự đoán về hướng phát triển của di tích từ đó đưa ra các phán đoán và phương pháp xử lý hiện trường phù hợp.

- Xác định chính xác về vị trí phân bố của di vật: Mỗi một ô lưới đều có tên, khi di vật được phát hiện nó được đánh số ký hiệu theo vị trí ký hiệu của ô lưới đó, kết quả chỉnh lý di vật ngoài việc được thống kê theo lớp xuất lộ (theo độ sâu) thì vị trí ô lưới sẽ cho biết thông tin về tọa độ xuất hiện của hiện vật. Với các thông tin về tọa độ cũng như độ sâu chúng ta sẽ tìm ra được mối liên hệ giữa di tích và di vật. Đối với các di tích kiến trúc, khi bị sập đổ các vật liệu tham gia xây dựng như gạch ngói thường được san gạt vào các khu vực có địa hình thấp hơn, nhờ có lưới tọa độ người nghiên cứu có thể biết chính xác vị trí xuất lộ của di vật, so sánh với mặt bằng các công trình kiến trúc trong cùng khu vực có thể đưa ra những thông tin về việc tham gia của các loại hình vật liệu đối với mỗi công trình. Tại công trình khai quật di tích đền Thái (Quảng Ninh), nhờ áp dụng triệt để các ứng dụng của lưới đã giúp các nhà nghiên cứu xác định cơ bản các loại ngói lợp cho từng kiến trúc, đồng thời nó cũng đã cung cấp thêm các thông tin để xác định vai trò của từng kiến trúc.

- Kết nối chính xác các di chỉ trong một không gian lớn: Từ các điểm mốc của lưới trắc đạc cục bộ của từng di chỉ, nhờ sự hỗ trợ của của thiết bị định vị vệ tinh toàn cầu chúng ta có thế kết nối chính các các di chỉ khác nhau ở các vị trí khác nhau, thậm chí là các vùng miền khác nhau hay các quốc gia khác nhau, từ đó xây dựng bản đồ phân bố của di chỉ, trên cơ sở đó cho chúng ta cứ liệu chính xác nhằm xác định các quy luật hay các đặc trưng của một nền văn hóa. Ví dụ, Quần thể lăng mộ các vua Trần ở Yên Sinh phân bố trên khu vực rộng lớn với địa hình tương đối phức tạp. Để có thể so sánh về phương hướng, quy cách xây dựng từ đó đưa ra các đặc trưng về việc quy hoạch lăng mộ dưới thời Trần thì trong quá trình khai quật, nghiên cứu các lăng đều tiến hành xây dựng lưới trắc đạc cục bộ cho từng di tích. Khi chúng ta cần dựng một bản đồ chính xác về vị trí phân bố của di chỉ chúng ta chỉ việc kết nối các điểm mốc của các lưới cục bộ của từng di tích lại với nhau chúng ta sẽ có một bản đồ tổng thể chuẩn xác theo đúng hệ lưới quốc gia.

II.2. Phương pháp khai quật dự báo

Khai quật dự báo khá gần gũi với khai quật thăm dò song nó có nội hàm rộng hơn khai quật thăm dò, do vậy phương pháp cũng như cách thức cũng khác với khai quật thăm dò. Khai quật dự báo có thể là hoạt động khai quật thám sát trước khi tiến hành nghiên cứu tổng thể nhưng cũng có thể tiến hành ngay trong quá trình khai quật tổng thể.

Thông thường khi khai quật thăm dò thường mở các hố có diện tích nhỏ (theo Quy chế khai quật Khảo cổ học hiện nay là không quá 5m2) và thường được mở với kích cỡ dài rộng tương đương nhau. Việc mở hố như vậy không đem lại nhiều thông tin và ít tính dự báo vì đối với các di tích kiến trúc thường có quy mô lớn, nó bao gồm nhiều công trình kiến trúc khác nhau liên kết trong một tổng thể, để có nhiều thông tin người ta mở các hố dài, các hố này có thể chạy theo chiều ngang hoặc chiều dọc của di tích, với kiểu hố thăm dò dạng rãnh này sẽ cung cấp các mặt cắt địa tầng giúp chúng ta đưa ra các phán đoán ban đầu về hướng kiến trúc, mật độ phân bố,vv…từ đó sẽ đưa ra phưng án nghiên cứu cho phù hợp.

II.3. Các phương pháp xử lý trên hiện trường

II.3.1. Nhận diện các hiện tượng

Là việc xác định rõ loại hình của hiện tượng được tìm thấy về tính chất, quy mô và cấu trúc. Một trong những đặc điểm của di tích kiến trúc là nó thường được trùng tu hoặc xây dựng lại qua nhiều thời kỳ do đó các hiện tượng vì thế mà cũng thường đan cài vào nhau. Bên cạnh đó có một số hiện tượng khá tương đồng nhau về hình thức cũng như mặt bằng nên cần thận trọng khi nghiên cứu làm rõ chức năng của hiện tượng. Ví dụ, trong kỹ thuật xây dựng các công trình kiến trúc cổ của Việt Nam thì gia cố móng trụ là một trong những kỹ thuật hết sức phổ biến, các móng trụ này được làm kiên cố phụ thuộc vào trọng lực đè lên nó và kết cấu đất phía dưới, các móng trụ thường được làm bằng nhiều loại chất liệu khác nhau tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu, các vật liệu thường được sử dụng là gạch ngói vỡ, đá, cuội, sỏi,.. trong đó các loại móng trụ được làm bằng gạch ngói đôi khi khá giống với các đống gạch ngói đổ, hoặc một số hố đen có mặt bằng hình tròn có thể là dấu vết còn lại của giếng nước, vv.. Do vậy cần thận trọng khi xác định tính chất của di tích, để làm rõ tính chất của di tích, ngoài việc nghiên cứu mặt bằng chúng ta có thể hoặc bắt buộc phải nghiên cứu các mặt cắt để tìm hiểu cấu trúc của hiện tượng từ đó đưa ra các kết luận về tính chất và công năng của nó. Có thể tiến hành cắt ½ hoặc ¼ mặt bằng của hiện tượng tùy thuộc vào các loại hiện tượng và mục đích.

Sau khi xác định và làm rõ cấu trúc mặt bằng có thể dùng vôi để làm rõ đường biên của hiện tượng, đường vẽ vôi phải là một đường mảnh và chính xác theo biên của hiện tượng. Việc dùng vôi để làm rõ phạm vi của hiện tượng sẽ giúp cho những người cùng nghiên cứu có cái nhìn thống nhất về hiện tượng, dễ dàng cho việc đo vẽ và chụp ảnh.

II.3.2. Định danh cho hiện tượng

Sau khi nghiên cứu xác định tính chất và công năng của hiện tượng, để thuận tiện cho việc nghiên cứu, ghi chép và mô tả chúng ta tiến hành định danh cho hiện tượng. Việc định danh cho các hiện tượng được tuân thủ theo quy tắc đảm bảo các thông tin cơ bản gồm loại hình hoặc công năng của hiện tượng và thứ tự của hiện tượng theo trình tự phát hiện. Tên gọi này sẽ được mã hóa một cách ngắn gọn, thông nhất, nguyên tắc mã hóa phần chữ sử dụng chữ cái đầu của từ và số thứ tự hiện tượng được phát hiện: Ví dụ hiện tượng khảo cổ học khi được xác định là móng trụ thì được ký hiệu là MT và số thứ tự xuất lộ của nó khi khai quật. Ví dụ MT009 tức là di tích móng trụ, thứ tự phát hiện là 009; hiện tượng là dấu vết còn lại của bó nền được ký hiệu là BN; cống nước được ký hiệu là CN, vv…

II.3.3. Ghi chép, do vẽ, chụp ảnh di tích

- Phiếu hiện tượng: Ngoài việc ghi chép thông tin vào nhật ký khai quật thì mỗi một hiện tượng đều được mô tả trong một phiếu gọi là Phiếu mô tả hiện tượng khảo cổ học (gọi tắt là phiếu hiện tượng), phiếu hiện tượng được xây dựng theo nguyên tắc của phiếu điều tra xã hội học. Các thông tin được đề cập đến trong phiếu gồm: Tên hiện tượng; Vị trí xuất lộ (bao gồm cả tọa độ chiểu ngang, cao độ tính theo lớp đào và cao độ so với mực nước biển); Ảnh và bản vẽ mặt bằng, mặt cắt. Mô tả đặc điểm của hiện tượng, trong đó cần nêu rõ hiện trạng, cấu trúc, mối liên hệ với các di tích xung quan; tính chất, niên đại và các nhận xét của người nghiên cứu về hiện tượng. Do phiếu được xây dựng theo dạng phiếu điều tra xã hội học nên nó khá đầy đủ về mặt thông tin, dễ dàng sử dụng. Đặc biệt nó tạo ra một sự thống nhất nên thuận lợi cho việc tổng hợp viết báo cáo.

- Chụp ảnh: Ảnh chụp các hiện tượng nói riêng và di tích nói chung phải được chụp ở 3 cấp độ, mỗi cấp độ chụp ở nhiều góc độ khác nhau. Ba cấp độ gồm toàn cảnh, trung cảnh và cận cảnh. Toàn cảnh cho chúng ta biết vị trí của hiện tượng trong một khu vực lớn, trung cảnh cho phép chúng ta ghi nhận những di tích xung quanh và mối liên hệ của chúng với nhau và cận cảnh cho chúng ta cái nhìn chi tiết, cụ thể về hiện tượng. Các góc độ khác nhau cho phép chúng ta nhìn được các góc cạnh của hiện tượng

- Vẽ di tích:

+ Tỉ lệ bản vẽ: Các di tích kiến trúc thường có diện phân bố rộng mặt bằng lớn thì việc vẽ di tích được thể hiện ở tỉ lệ 1/20 và tỉ lệ 1/100, hoặc tỉ lệ 1/300. Bản vẽ tỉ lệ 1/20 là bản vẽ có khả năng thể hiện chi tiết các hiện tượng khảo cổ học, nhưng khó sử dụng khi nghiên cứu tại hiện trường do muốn nhìn tổng thể thì phải ghép nhiều bản lại với nhau, diện tích khai quật càng lớn thì việc sử dụng các bản vẽ tỉ lệ 1/20 tại hiện trường càng khó. Với bản vẽ tỉ l 1/100 hoặc 1/300 sẽ dể dàng sử dụng trong quá trình nghiên cứu tại hiện trường hơn, với tỉ lệ 1/100 diện tích khai quật đến 1000m2 cũng có thể được thể hiện trên một tờ giấy khổ A2 (40X55cm), như vậy nó dễ dàng cho việc xem xét, kết nối các hiện tượng đã xuất lộ từ đó đưa ra các phán đoán về hướng phát triển của di tích và có biện pháp xử lý phù hợp.

+ Tổ chức và quản lý bản vẽ: Căn cứ vào tỉ lệ bản vẽ, khổ giấy vẽ, Dựa trên sơ đồ lưới trắc đạc đã được xây dựng để tính toán số lượng bản vẽ và đánh ký hiệu của bản vẽ. Nguyên tắc đánh ký hiệu bản vẽ giống như ký hiệu bản đồ, chiều rộng của khổ giấy được quy định là chiều Bắc - Nam, chiều dài khổ giấy là chiều Đông - Tây. Tọa độ gốc của lưới trắc đạc là điểm xuất phát, theo đó với giấy vẽ khổ A2, tỉ lệ bản vẽ 1/20 thì mỗi bản vẽ tương ứng với 54m2 (6x9m) trên hiện trường và tỉ lệ 1/100 thì diện tích tương đương trên hiện trường là 1350m2 (30x45) trên hiện trường. Như vậy, trên cơ sở của khổ giấy, tỉ lệ bản vẽ và sơ đồ lưới người khai quật phải xây dựng sơ đồ bản vẽ, đánh ký hiệu bản vẽ trên sơ đồ, dựa trên sơ đồ này sẽ biết tọa độ cụ thể của từng bản vẽ, khi di tích xuất lộ ở vị trí (tọa độ) nào thì nó sẽ được vẽ trên bản vẽ tương ứng và như vậy chúng ta quản lý, lưu trữ bản vẽ vừa theo chiều dọc và vùa theo chiều ngang tức là vừa theo lớp và vừa theo tọa độ.

+ Quy trình vẽ và sử dụng bản vẽ tại hiện trường: Để kịp thời xem xét các hiện tượng đã xuất lộ trên hiện trường thì ngày sau khi hiện tượng được làm rõ phạm vi phân bố thì phải được ghi vào bản vẽ tỉ lệ 1/100, các hiện tượng chỉ được ghi lại trên bản vẽ 1/20 khi hiện tượng đã được nghiên cứu và thảo luận về tính chất, phạm vi phân bố. Điều đó có nghĩa là bản vẽ 1/100 có thể được sửa chữa trong quá trình nghiên cứu tại hiện trường, còn bản vẽ tỉ lệ 1/20 chỉ được thể hiện khi các nhận thức về hiện tượng và di tích đã được nghiên cứu kỹ lưỡng. Trong quá trình nghiên cứu trên hiện trường bản vẽ 1/100 sẽ giúp người nghiên cứu có cái nhìn tổng thể về các hiện tượng đã xuất lộ, từ đó đưa ra các phán đoán khoa học và phương pháp xử lý phù hợp trên hiện trường.

+ Số hóa các bản vẽ: Sau khi các bản vẽ hiện trường hoàn chỉnh, sử dụng máy Scan khổ lớn để scan lại toàn bộ bản vẽ, trên cơ sở các bản vẽ scan, với sự hỗ trợ của phần mềm Autocard bản vẽ được đồ lại dưới dạng bản vẽ Card. Với bản vẽ Card chúng ta vẫn đảm bảo độ chính xác của bản vẽ đồng thời dễ dàng sử dụng cũng như phục vụ các mục tiêu khác. Đối với khảo cổ học kiến trúc thì kết quả cuối cùng của việc nghiên cứu là phục dựng lại không chỉ mặt bằng mà còn là kết cấu, là phần mềm chuyên dùng trong lĩnh vực thiết kế nên AutoCard giúp việc nghiên cứu phục dựng dễ dàng hơn, không những thế bản vẽ Card cũng cho phép chúng ta lưu giữ và sử dụng tư liệu dễ dàng hơn.

Tài liệu tham khảo

1. COLIN RENFREW, PAUL BAHN (2007). Khảo cổ học lý thuyết, phương pháp và thực hành. Nxb Trẻ, Tp Hồ Chí Minh.

2. HÁN VĂN KHẨN (chủ biên) (2008). Cơ sở khảo cổ học. Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.

3. TỐNG TRUNG TÍN, BÙI MINH TRÍ, NGUYỄN VĂN ANH (2008). Báo cáo khai quật di tích Thái Lăng (Đông Triều – Quảng Ninh) năm 2007. Tư liệu Viện Khảo cổ học.

4. TỐNG TRUNG TÍN, BÙI MINH TRÍ, NGUYỄN VĂN ANH (2010). Báo cáo kết quả khai quật khảo cổ học di tích chùa Quỳnh Lâm (Đông Triều – Quảng Ninh). Tư liệu Viện Khảo cổ học.

5. NGUYỄN VĂN ANH (2010). Báo cáo kết quả khai quật thăm dò di tích đền Thái (Quảng Ninh). Tư liệu Viện Khảo cổ học.

Tiểu luận Chuyên đề Cao học "Phương pháp nghiên cứu khảo cổ học"

Học viên cao học Nguyễn Văn Anh (Viện Khảo cổ học)