החפירות לאורך חלקיו השונים של הרחוב המדורג (איור 1), שנבנה במאה הא' לסה"נ והוליך מבריכת השילוח בדרום ועד להר הבית בצפון, נערכו על ידי כמה משלחות החל משלהי המאה הי"ט לסה"נ (זנטון ואחרים תשפ"א, ושם תיאור תולדות המחקר; חג'בי ואחרים 2022; Szanton et al. 2019). החפירות הנוכחיות התנהלו בשישה שטחים לאורכו של הרחוב, והם יתוארו מדרום לצפון (איור 2: שטחים 15S, 17S, 11S, 12S, 16S, 6S). בחפירות אלה נחשפו חלקים נרחבים של הרחוב המדורג, ותועדו לאורכו מבנים ומתקנים. בחפירות העבר ובחפירות הנוכחיות זוהו ברחוב המדורג שמונה שכבות (VIIII; טבלה 1), המתוארכות למן המאה הא' לסה"נ ועד ימינו.
 
טבלה 1. הסטרטיגרפיה של חפירות הרחוב המדורג
שכבה
תקופה
שטחים
VIII
הרומית הקדומה (המאה הא' לסה"נ)
6S, 11S, 12S, 15S, 16S, 17S
VII
הרומית הקדומה — חורבן המרד הגדול (שנת 70 לסה"נ)
6S, 10S, 11S, 12S, 16S
VI
לאחר חורבן המרד הגדול (סוף המאה הא'–המחצית הראשונה של המאה הב' לסה"נ)
12S
V
הרומית המאוחרת (המאות הב'–הד' לסה"נ)
6S, 10S, 12S
IV
הביזנטית (המאות הה'–הז' לסה"נ)
11S, 15S
III
האסלאמית הקדומה (האומיית והעבאסית; המאות הז'–הח' לסה"נ)
15S
II
הרומית המאוחרת עד המאה הכ' לסה"נ
5S, 15S, 16S
I
ימינו (סוף המאה הכ'–ראשית המאה הכ"א לסה"נ)
16S, 17S
 
החפירות נערכו בסביבה עירונית תוססת, ושיטת החפירה הותאמה לכך. קודם לחפירות נערכו פעולות הנדסיות מורכבות לתמיכת העפר וייצוב השטח, ובהן קידוחי כלונסאות שיצרו מעטפת תמיכה מסביב לכל שטח חפירה. צורת מעטפת התמיכה, קשתית או מלבנית, נקבעה בהתאם לשטח החפירה. בכל שטח נערכה תחילה חפירה אופקית, פנימה מהחתך ועד לעומק של כ-1.5 מ', ולאחריה נמשכה חפירה אנכית.
 
שטח S15 (איור 3)
שכבה IV — התקופה הביזנטית (המאות הו'–הז' לסה"נ). נחשף משטח מרוצף (15050L) בהמשכה של רחבת האבן מימי הבית השני שמצפון לבריכת השילוח (רייך ושוקרון תשס"ו). אבני הריצוף (0.3 × 0.5 × 0.6 מ') מלבניות וחלקות בחלקן העליון, והן קטנות ביחס לאבני הריצוף מימי הבית השני. אבני הריצוף הונחו על גבי תשתית עשויה מחומר מליטה בצבע חום-אפור ואבנים קטנות; היא הונחה ישירות על סלע האם שלא הובחנו בו סימני סיתות וחציבה. בתשתית זו התגלו שברי כלי חרס, שהמאוחרים שבהם מתוארכים למאה הו' לסה"נ.
 
שכבה III — התקופה האסלאמית הקדומה (המאות הז'–הח' לסה"נ). השרידים משכבה IV נחתמו במילוי עבה של עפר בצבע חום כהה (כ-0.7 מ' עובי), שמעורבות בו אבני שדה קטנות. על מילוי עפר זה נבנה קיר דו פני (15030W; 1.75 מ' אורך, 0.6 מ' רוחב, 1.1 מ' גובה) בציר דרום-מזרח–צפון-מערב מאבנים שהוקצעו גס ולוכדו בטין; הוא השתמר לגובה שני נדבכים. בתוך ליבת הקיר התגלו שברי כלי חרס מהמאה הז' לסה"נ. ממזרח לקיר 15030 נחשף מתקן מלבני (15014L; 0.6 × 1.0 מ', כ-0.4 מ' גובה; איור 4), שנבנה מאבני שדה במגוון מידות והשתמר רק בחלקו.
 
שכבה II. נחשפה הצטברות של אדמה (כ-1.5 מ' עובי) שנסחפה מכיוון הר ציון. אדמת סחף זו הכילה ממצאים קדומים רבים, לצד ממצאים בני ימינו.
 
שטח S17 (איור 5)
שכבה  VIII— התקופה הרומית הקדומה (המאה הא' לסה"נ). נחשפה תעלת הניקוז המרכזית משלהי ימי הבית השני (כ-7 מ' אורך, כ-1 מ' רוחב), שנפגעה בפעילות מודרנית. התעלה תחומה בשני קירות (17001W, 17002W), שנבנו מאבני שדה ומאבנים מהוקצעות חלקית. קיר 17002 המזרחי לא השתמר בחלק הדרומי של התעלה, ובמקומו נחשפו אבני שדה גדולות (17007L). קרקעיתה של התעלה נבנתה מלוחות אבן (17009L), אשר נשתמרו לאורך של כ-3 מ' ולרוחב של כ-1 מ'. התעלה אינה מטויחת. השתמרו רק הנדבכים התחתונים של התעלה (17000L) לגובה של כ-0.6 מ' ולאורך של כ-3.5 מ'; חלקה העליון הוסר כתוצאה מהפרעות מודרניות.
 
שכבה I — ימינו (שלהי המאה הכ'–ראשית המאה הכ"א לסה"נ). בתוך תעלת הניקוז המרכזית משלהי ימי הבית השני התגלה עפר שהצטבר בה לאחר יציאתה של התעלה משימוש (17003L; 2 מ' גובה). הצטברות עפר זו ממלאת את התעלה לכל אורך חשיפתה. בעפר התגלו ממצאים המתוארכים למן שלהי ימי הבית השני ועד ימינו.
 
שטח S11 (איור 6)
שכבה VIII — התקופה הרומית הקדומה (המאה הא' לסה"נ). נחשף מתקן בנוי ומטויח בטיח בצבע אפור כהה (20391L; איור 7). המתקן כולל שני בורות איגום רבועים בנויים ומטויחים, הצפוני (20333L) גבוה מהדרומי (20327L), וביניהם מפרידה מחיצה בנויה. במרכז המחיצה עוברת תעלה (20301L), שחתכה דמוי קשת, המחברת בין שני הבורות.
 
שכבה VII — חורבן המרד הגדול (שנת 70 לסה"נ). את מתקן 20391 חתמה שכבת עפר אחידה (20328L) המתוארכת על סמך הממצא הקרמי לסוף ימי הבית השני.
 
שכבה IV — התקופה הביזנטית (המאות הה'–הז' לסה"נ). בתקופה זו נבנתה במקום כנסיית השילוח. הכנסייה נחפרה לראשונה בשנים 1894–1897 על ידי בליס ודיקי (Bliss and Dickie 1898), ונחשף ממנה שטח של כ-3.5 × 23.0 מ'. בחפירה הנוכחית נחשפו קטעים נוספים מהכנסייה. נחשפו חלקיהם המזרחיים של האטריום והנרתקס, המשלימים את התכנית המלאה של האטריום ותכנית חלקית של הנרתקס. באטריום נחשף ריצוף (20146L) של לוחות אבן גדולים מלבניים (0.25 × 0.50–0.67 × 0.80–1.30 מ') שהונחו בשורות. צמוד לקיר הדרומי של האטריום (20173W) נבנתה מדרגת אבן (20174L; 2 מ' אורך חשיפה, 0.5 מ' רוחב, 0.4 מ' גובה), שנבנתה מאבני גזית מלבניות (0.20 × 0.25 × 0.60 מ') שהונחו ישירות על גבי ריצוף האטריום. ייתכן שמדרגה זו שימשה ספסל.
כן נחפרה רצועת שטח צרה (2.0–4.5 × 20.0 מ') מחוץ לכנסייה ממזרח, ונחשפו בה שרידים שנוספו לכנסייה בשלב מאוחר יותר, כנראה במאה הו' לסה"נ, ובהם חדר מרוצף פסיפס וחדר קפלה.
החדר מרוצף הפסיפס (15.8 מ"ר שטח משוער; איור 8) נחשף רק בחלקו שכן הוא נמשך מחוץ לשטח החפירה. הוא נבנה צמוד לקיר 20278 ממזרח. הקיר המזרחי של החדר (20321W; כ-5 מ' אורך, כ-1.1 מ' גובה השתמרות) נבנה מאבני שדה ואבנים מסותתות בשימוש משני וטויח בטיח בצבע אפור כהה. הקיר הדרומי של החדר (20325W; 2 מ' אורך, כ-1 מ' רוחב, 3 מ' גובה השתמרות) נבנה מאבני גזית; צמוד אליו מדרום נמצא חדר הקפלה. רצפת החדר עשויה פסיפס לבן (20262L; 1 × 2 × 2 ס"מ מידות האבנים), שהונח על תשתית של אדמה בצבע אפור מלוכדת עם אבנים קטנות (20309L). חלקה המערבי של רצפת הפסיפס נבנה מעל קיר 20278. רצפת הפסיפס וקיר 20321 ניגשים אל קיר 20325.
חדר הקפלה (3.6 × 4.4 מ', כ-4.2 מ' גובה; איור 9) בנוי צמוד לאפסיס המרכזי של הכנסייה מצפון. החדר בנוי משתי יחידות אדריכליות זו מעל זו — קפלה במפלס העליון וקריפטה במפלס התחתון — והובחנו בו שני שלבי בנייה. מן המפלס העליון נחשפו שני קירות (20362W, 20393W; איור 10), התוחמים את הפינה הצפונית-מזרחית של החדר. בפינה זו שולבה אומנה (20353W; כ-1.5 מ' גובה גלוי לעין) שנחשפה רק בחלקה העליון והמשכה מטה מכוסה בטיח. בראש האומנה הוצבה אבן מלבנית (0.92 × 1.10 מ'), ששימשה מעין כותרת. על פני אבן זו סותתו רצועות קעורות, שנועדו לקלוט שתי קשתות אבן שיצאו ממנה, האחת לדרום והשנייה למערב. נראה כי קשתות אלו, וכפי הנראה גם נוספות שלא שרדו, שימשו תמיכה הנדסית לתקרת החדר. במרכזו של קיר 20362 נבנתה גומחה מעוגלת הפונה למזרח, שרוצפה בלוחות שיש לבן. בקיר 20393 התגלו ארבעה חריצים עמוקים, הסדורים בשורה ובתוכם ווי ברזל, ששימשו לקיבוע לוחות הרצפה של חדר הקפלה. במפלס התחתון של החדר (איור 11) התגלתה הקריפטה — גומחה בנויה מעוגלת נוספת, שנבנתה מתחת לגומחה של מפלס העליון. כיפת הגומחה מחופה בטיח ששימש תשתית לפסיפס קיר. בבסיס הכיפה נחשף מדף מעוגל, שנקבע אל תוך הקיר בתוך שורת חריצים. מפלס הסלע, שפולס כנראה, שימש רצפה לגומחה המעוגלת במפלס התחתון. בחזית הגומחה נבנתה מחיצת אבן נמוכה (0.78 מ' אורכה, 0.3 מ' רוחב, 0.73 מ' גובה), שטויחה בטיח בגוון אפור.
 
שטח S12
שכבה VIII — התקופה הרומית הקדומה (המאה הא' לסה"נ). נחשף קטע נוסף של הרחוב המדורג (12117L; כ-27 מ' אורך חשיפה; איורים 12, 13). בחלקו הצפוני של קטע רחוב זה נבנו מדרגות לאורך של כ-5 מ'.
 
שכבה VII — חורבן המרד הגדול (שנת 70 לסה"נ). מעל הרחוב, לאורך כ-17 מ' מהקטע שנחשף, התגלתה  שכבת עפר בגוון חום כהה (12145L; כ-2.5 מ' רוחב, כ-0.3 מ' עובי; איור 14). שכבת עפר זו הכילה חומר אורגני שרוף רב ושברי כלי חרס המתוארכים עד לסוף ימי הבית השני. השכבה כוסתה במפולות של אבנים (12142L; כ-1.2 מ' עובי), כולל אבני גזית, שמקורן כנראה במבנים שעמדו בצדי הרחוב.
 
שכבה VI — לאחר חורבן המרד הגדול (סוף המאה הא'–המאה ב' לסה"נ). נמשכה חשיפתה של חזית מבנה גדול (איור 12), שנבנה על חלקו המערבי של הרחוב (איור 13), שנחשף כבר בשנת 2017 (זנטון ואחרים תשע"ט). כן נחשפו שני מפלסי רצפה של גיר כתוש, זה מעל זה, הניגשים אל חזית המבנה ממזרח (12132L, 12135L). קיר החזית נבנה ברובו באבני שדה ואבנים מסותתות בגודל בינוני, ובמישקים שבין האבנים התגלה חומר מליטה בגוון אפור. הקיר נבנה מארבעה מקטעים שונים, שקווי החיבור ביניהם ברורים. חלק מן הקיר הושתת ישירות על אבני הרחוב המדורג, ללא שום חציצה. במהלך בניית הקיר סותת באחת מאבני הריצוף של הרחוב פתח מעוגל ששימש לניקוז מים מתוך המבנה אל תעלת הניקוז שמתחת לרחוב. רצפת גיר כתוש 12132 (15 מ' אורך, 2 מ' רוחב, 0.1 מ' עובי; ר' איור 14) הונחה על גבי שכבת עפר ששימשה תשתית. בתוך שכבת העפר נמצאו חרסים המתוארכים למחצית הראשונה של המאה הב' לסה"נ וכן נר ברונזה, שהוטמן אולי ביסודות המבנה כמנחת יסוד (ברוך ואחרים תשפ"א).
 
שכבה V — התקופה הרומית המאוחרת (המאות הג'–הד' לסה"נ). מעל רצפת גיר 12132, הניגשת לחזית המבנה ממזרח, התגלה מילוי מכוון של עפר בגוון חום כהה (12126L; כ-1.5 מ' עובי; ר' איור 14). בתוך מילוי עפר זה נמצאו חרסים שהמאוחרים בהם מתוארכים לתקופה הרומית המאוחרת (המאות הג'–הד' לסה"נ).
 
שטח S16 (איור 15)
שכבה VIII — התקופה הרומית הקדומה (המאה הא' לסה"נ). בשטח זה נחשף חלקו המזרחי של הרחוב המדורג (25 מ' אורך) עד לשפת הרחוב, שנבנתה באבני גזית. בחלקו הדרומי של השטח נחשפו שרידי חדר מלבני (16044L) שלו פתח שנפתח למערב אל הרחוב. מצפון לפתח החדר התגלו שני פתחים נוספים, שהוליכו כנראה גם הם אל חדרים שלא השתמרו. חדר 16044 נחפר רק בחלקו. מן החדר נחשפו הקיר הצפוני (16034W — 2.95 מ' אורך, 0.4 מ' רוחב, 1.2 מ' גובה השתמרות) והקיר המערבי ששימש חזית החדר (16038W — 2.1 מ' אורך, 0.4 מ' רוחב, 1 מ' גובה השתמרות); שני הקירות נבנו באבני גזית. בקיר החזית הפונה לרחוב שולב פתח צר (16041L; 0.35 מ' רוחב, 0.6 מ' גובה השתמרות). בחדר נחשפה רצפת אדמה מהודקת וגיר כתוש (16039L), ועליה ממצאים המתוארכים לסוף ימי הבית השני. החדר נמצא חתום תחת שכבת מפולת (להלן, שכבה VII). מצפון לחדר 16044 נחשף מתקן בנוי, כנראה מלבני (16022L; 1.15 × 1.20 מ', 1.3 מ' גובה השתמרות; איור 16). קירות המתקן (16018W, 16019W, 16024W) נבנו מאבני שדה קטנות וטויחו בצדם הפנימי בטיח הידראולי אפור.
 
שכבה VII — חורבן המרד הגדול (שנת 70 לסה"נ). נחשפו מפולות אבן (16004L, 16037L; 1.5–3.0 מ' גובה; איור 17), שכיסו את כל שטח החפירה. בתוך שכבת המפולת נמצאו שברי כלי חרס וכלי אבן האופייניים לשלהי ימי הבית השני.
 
שכבה II. נחשפה הצטברות של עפר אדמדם ואבני שדה בגדלים שונים (כ-1.6 מ' עובי), המשתפלת ממזרח למערב, ובה מעורבים ממצאים רבים המתוארכים למן התקופה הרומית המאוחרת ועד לימינו.
 
שכבה I — ימינו (סוף המאה הי"ט – המחצית השנייה של המאה הכ'). תועדו עדויות לשתי חפירות שנערכו במקום בעבר: של בליס ודיקי בשנים 1894–1897 ושל קניון (שטח N) בשנים 1961–1967. מחפירתם של בליס ודיקי התגלתה בחלקו המערבי של השטח אחת מתעלות החפירה. מחפירתה של קניון נחשף בצפון השטח קטע מחלקו המזרחי של הרחוב.
 
שטח S6 (איור 18)
שכבה VIII — התקופה הרומית הקדומה (המאה הא' לסה"נ). בשטח הרחוב נחשף משטח גיר כתוש (6410L; איור 19) במקום ריצוף האבן שהתגלה ביתר השטחים; מפלסו של משטח הגיר דומה לזה של ריצוף האבן. הסיבה לשינוי בריצוף הרחוב בקטע זה אינה ידועה. משטח הגיר מונח על גבי תשתית של עפר בגוון חום כהה ואבני שדה קטנות (6409L; כ-17 מ' אורך, כ-3.5 מ' רוחב, כ-0.5 מ' עובי). מתחת לתשתית זו, בדומה לקטעי הרחוב המרוצפים אבן, התגלתה תעלת ניקוז (6369L) מקורה באבנים מלבניות גדולות — התעלה המרכזית משלהי ימי הבית השני. במילוי אדמה מתחת למשטח הגיר הכתוש נמצאו חרסים המתוארכים למאה הא' לפסה"נ–המאה הא' לסה"נ. בחלק המזרחי של השטח התגלו מתחת למשטח הגיר שלושה מתקני בישול שנבנו מטין האחד על גבי השני (6421L; כ-0.5 מ' קוטר כל אחד, כ-7 ס"מ בממוצע עובי הדופן; איור 20). נראה כי הם שימשו את הפועלים שעבדו במקום.
הרחוב תחום בקטע זה ממערב וממזרח בחזיתות של מבנים, שנבנו בזיקה אליו והמתוארכים לשלהי ימי הבית השני (המאות הא' לפסה"נ–הא' לסה"נ). נחשפו רק החזיתות שאליהן ניגש הרחוב בברור (6401W, 6454W, 6457W). קירות החזיתות נבנו לרוב מאבני גזית, חלקן מעובדות היטב עם סיתות שוליים האופייני לתקופה.
 
שכבה VII — חורבן המרד הגדול (שנת 70 לסה"נ). נחשפה מפולת אבנים (6436L; כ-2.4 מ' עובי; איור 21), המכסה את השטח כולו מצד לצד. מקור האבנים כפי הנראה במבנים שניצבו משני צדי הרחוב. בין אבני המפולת התגלו ממצאים המתוארכים לסוף ימי הבית השני.
 
שכבה V — התקופה הרומית המאוחרת (המאות הג'–הד' לסה"נ). נחשפו שרידים מקוטעים של פיר בנוי (6327L) וקירות (6378W, 6385W, 6391W). בשלב זה אין לדעת האם שרידים אלה נבנו באותו זמן או שהיו חלק ממערכת אדריכלית שהתפתחה לאורך השנים.
פיר 6327 (0.60 × 0.35 מ', כ-2 מ' עומק; איור 22) דופן באבנים, ואליו ניגשים שני קטעי קירות, האחד ממערב (W6305) והשני ממזרח (W6307). הפיר מתחבר בחלקו התחתון אל תעלת ניקוז 6369.
קיר 6391 נבנה בציר מזרח–מערב והוא רחב במיוחד (3.5 מ' אורך ויותר, כ-2 מ' רוחב, כ-2 מ' גובה השתמרות; איור 23); הוא נמשך אל מחוץ לגבולות החפירה. הקיר נבנה ישירות על גבי לוחות הקירוי של תעלת ניקוז 6369 משלהי ימי הבית השני ולמעשה גם מעל למפלס הרחוב מתקופה זו.
קיר 6378 (כ-2.2 מ' אורך, 1.7 מ' רוחב, כ-2 מ' גובה השתמרות; ר' איור 23) נבנה בציר מערב–מזרח משני פנים של אבנים בינוניות מהוקצעות שהונחו ברישול, וביניהם אבנים קטנות וחרסים שלוכדו בחומר מליטה בגוון אפור כהה; הוא השתמר לגובה שישה נדבכים.
קיר 6385 (1.6 מ' אורך, 1.9 מ' רוחב, כ-2 מ' גובה השתמרות; ר' איור 23) נבנה בקפידה בציר מזרח–מערב מאבני גזית בינוניות וביניהן חומר מליטה בגוון צהוב בהיר; הוא השתמר לגובה חמישה נדבכים.
 
בעונות החפירה 2019–2020 נחפרו שישה שטחים לאורכו של הרחוב המדורג העולה מבריכת השילוח, שבדרום שלוחת עיר דוד, צפונה לעבר מתחם הר הבית. בשטחים אלה נחשפו שרידים של שמונה שכבות, המייצגות פעילות שהתקיימה לאורכו של ערוץ הטירופיאון ולצד הרחוב המדורג החל מימי הבית השני ועד ימינו. בחפירות אלה התברר כי במרחק של כ-300 מ' מצפון לבריכת השילוח חסר ריצוף האבן של הרחוב, ובמקומו נחשף משטח גיר כתוש.