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古建筑砖石墙体的结构性保护与施工

2015-03-30  LE的私家...

古建筑砖石墙体的结构性保护与施工

              

                                  张卓远 李世晓 邱熹峰

 

    我国古代建筑以木结构为主,砖石结构在古建筑中主要起围护分割空间、保暖等的作用。作为独立的建筑结构使用,我国砖石砌体除应用于一些小体量的功能性建筑物(如照壁、围墙等)外,还应用于礼制建筑、宗教建筑,以及一些攻防工程(城墙、城门等)等。明代中后期以来,随着社会的发展和中外经济、文化交流的扩大,砖石砌体在我国古代建筑体系中越来越发挥出巨大的作用。砖石建筑类型增加,工艺上也有了长足的进展;砖石墙体应用广泛,造型多样,在建筑科学、文化艺术的发展历史上占据着重要的地位,成为我国传统建筑一个重要的组成部分。

    长期以来,由于环境变迁、风雨剥蚀及各种社会因素干扰等原因,我国大部分古建筑中的砌体都程度不同地伴生有倾斜、裂缝、酥碱、空鼓等病害,严重威胁着古建筑的长久安全。对于古建筑砖石砌体结构的保护和施工,当前的做法主要有两种情况,一种是保守保护,或采取一些必要的辅助措施使其维持现状;另一种就是干脆拆除重砌。前一种做法只是一种暂时的抢险应对措施,没有解决砌体自身的危险状态,也没有对这种危险的产生原因进行干预;后一种做法虽然彻底解除了眼前的危险,但也从根本上损毁了古建筑本身所携带的历史文化信息,使其作为文物建筑的价值大打折扣。近年来,已有不少业内人士注意到这一问题,并分别从各个方面做了大量工作。下面就作者的感受谈一下对这一问题的粗浅认识。

    一、正确认识古建筑墙体价值的重要意义

    我国早期的古建筑以木结构为主要构架体系,墙体在古建筑的综合价值体系中不占主要地位。两汉至五代时期,民居、衙署等建筑很少使用砖来(外包)砌筑墙体。明至清早中期,随着社会的发展,砖墙在古建筑中的应用越来越广泛。砖石砌体除主要用作围护结构外,也用于小体量的功能性建筑,在建筑群中,主要起各单元的引导(图一)、过渡、分隔等作用。既保证了建筑物的使用安全,又体现了建筑本身的功能要求和设计理念,是古代建筑组群布局的重要组成部分。

古建筑砖石墙体的结构性保护与施工

                     图一 清河南淅川荆紫关关门

    在有些地区,重要的建筑物不但修建高大的墙体作为建筑立面,还用砖雕刻各种造型来营造建筑局部氛围(图二、图三);建筑的照壁、墀头等部位做出各种图案和砖雕,文化内涵丰富(图四),形象生动。清后期以来,我国传统建筑中的墙体逐渐从围护结构,向承重、造型功能方面过渡。部分墙体更多地吸收了西方建筑的元素符号,在门窗洞口、立面檐头、山花及分层分间体系等方面携带大量的异域建筑文化信息。这些建筑形式的存在有力地证明了中国传统建筑逐渐向近代建筑形式转变的历史进程。

    古建筑砖石墙体的结构性保护与施工
                   图二 清河南淅川荆紫关禹王宫
古建筑砖石墙体的结构性保护与施工
                     图三 清河南南阳武侯祠野云庵
古建筑砖石墙体的结构性保护与施工
                            图四 明河南南阳府文庙照壁

    此外,为了弘扬某一主旨或烘托局部空间环境的需要,部分公共或礼制建筑的墙体还用壁画来渲染气氛,墙体成为壁画的重要载体。因此,墙体在我国古代建筑结构体系构成中占据着十分重要的作用和位置,是我国古代建筑文化要素的一个重要组成部分。

    文物建筑的保护不但要保护建筑本体的存在,还要保护其赖以生存的环境风貌;不但要保护单体建筑的健康状态,更要保护整个组群建筑的布局完整。文物建筑的价值主要体现在其本身所携带的大量历史文化信息,主要体现在文物建筑本体存在的原真性。一座文物建筑一旦遭到了结构性的毁灭,依附于其身之上的历史信息将焉何存在?

    二、古建筑墙体结构、倾斜原因分析

    我国历史上的墙体,按砌筑材料分主要有砖墙、石墙、土坯墙、板筑土墙及砖石、砖土坯混合结构等墙体。明清以来以砖墙、砖石墙占多数,部分级别较低的建筑使用砖、坯混合结构的墙体也较普遍。就砖墙而言,由于主人身份、财力、建筑等级要求等的不同,墙身也存在多种的砌筑工艺,如干摆墙、丝缝墙、糙砌墙、碎砖墙等。不同的工艺,不仅体现了主人的政治经济地位,而且也体现了时人的审美水准和技术发展水平。

    我国古代两宋以前多夯土成墙,墙体多不承重,上部结构荷载由埋于墙体中的柱子来承担。由于夯土结构的特点,加上风化因素的考虑,多数墙体较厚。明清时期,砖石墙体沿用了夯土墙不承重的结构特点,但部分建筑由于形象设计的需要,仍采取厚墙的处理方式,给人以庄重肃穆的感觉。由于我国古代在墙体设计上没有科学的模数限制,墙体尺度的增厚给墙体结构的处理带来了一道难题,内外墙面砌砖之间压槎儿较少甚至不碰头,形成了砖墙结构处理上的一道自然缺陷。历史上普遍采用碎砖填馅儿加灰浆浇注的方式来进行处理,重要建筑还有用丁石拉结、铁条锚锔加固等处理措施等。由于传统使用的浇注灰浆粘结性能较差等原因,古建筑墙体发生空鼓、裂缝、“两张皮”现象十分普遍,这类墙体发生倾斜后极易产生坍塌,严重威胁着古建筑的安全。

    除却自身的结构性因素以外,古代建筑科学发展水平较低,对影响建筑物结构安全的外部地质环境认识有限,还没有一套普遍推行的勘察设计施工制度,更没有一系列针对不同地质条件的较详细的设计施工规范。

此    外,在后来的漫长的历史发展过程中,古建筑还会遭受各种自然和人为因素的影响和破坏,如地震、水灾、地下墓葬坑洞坍塌、场地用途的改变等。短期的能量释放或长期的环境作用引起古建筑墙体的歪闪、倾斜,严重威胁着整个古建筑的安全和寿命。

    三、古建筑砖石墙体结构的施工保护

    针对古建筑墙体发生的空鼓、倾斜、裂缝等严重病害,如果在施工时不加区别地一律采用拆除重砌的方法,虽然科学精心的施工可以在一定程度上达到“不改变原状”的目的,但是再逼真的工艺效果,与原结构相比也摆脱不掉“现代”的烙印(图五   a、b)。其实,古建筑砌体的歪闪倾斜虽然各有原因,除少部分由于自身状况或其它特殊情况外,绝大部分可以通过对地基基础采取工程技术措施予以纠正,最大限度地保护了文物建筑的原真性。

古建筑砖石墙体的结构性保护与施工

古建筑砖石墙体的结构性保护与施工
                      图五 清代某殿两山墙重砌维修对比

    首先,在对歪闪的古建筑砖石砌体结构准备进行施工前,应对该结构进行细致的勘察、勘测和了解,根据现状对照相应规范查验是否确有必要采取干预措施。

    对于达到或超过危险临界状态的砌体结构,仔细地分析查找倾斜产生的原因,再有针对性地采取治理和干预措施,多数可以达到预期的效果。古建筑砌体结构危险状态的形成,从时间上来说一般有三种情况:一是瞬间形成,如地震等,其危险状态在“瞬间”过后相对比较稳定,进一步发展的可能性不大;另一种是预先有隐患存在,如地下坑洞、不均匀地基等,当应力聚集达到一定程度以后,才会集中爆发,但其能量一旦释放,在很短的时间段之后便会稳定下来;第三种是长期形成的,如水浸基础、周围环境的变化等,这种因素对古建筑的影响是持续的,并且其破坏性是难以预测的。

    对于瞬间能量对古建筑产生的破坏,由于破坏产生的根源早已消失,在经过勘测确定古建墙体安全的前提下,可不对其施加干预或不对其施加重大干预措施。针对墙体因地下墓葬坑洞及局部地基松软产生的不均匀沉降,可采取树根桩、静压桩等加固地基的方法,并辅以钢筋混凝土托梁措施,来保证墙体的稳定。树根桩是现代地基基础加固中常用的一种小型桩,我国从上世纪八十年代初开始研究应用。它适用于各种不同的土质条件,基本可以不受场地的限制,因而非常适用于对古建筑局部地基的加固。对于由于环境变化,如水浸产生的不均匀软弱土地基,在彻底截断侵害源头的情况下,可采取加宽基础截面的方法,并配合石灰桩法、粉煤灰桩法或注浆加固法等措施,使地基恢复到原来的强度。

   在实际工作中根据初步调查结果,古建筑砖石墙体的保护施工有过半的案例都与地基基础有关。《古建筑木结构维护与加固技术规范》第七章真对地基基础与墙体的施工,也有专门的条款,但是作为一个强制性的国家标准,由于某些原因的存在,自1993年实施以来并没有得到很好的贯彻和执行。近年来,随着文物建筑保护理论研究的深入及人们对文物价值认识水平的提高,各地在文物建筑修缮过程中,在保护文物建筑的原真性方面做了大量的工作,积累了许多较为成熟的经验和做法。古建筑墙体的不拆除维修越来越引起人们的重视,并日趋为现代社会所认可。

    阿炳为生活在社会底层的我国近代著名民族音乐家,无锡阿炳故居为一座单层砖木结构建筑,墙体大多是乱砖和空斗砌筑,砂浆风化严重,抹灰斑驳。但为了保持原风貌不变,维修时保留原墙体残破现状和粉刷,只对墙体采取注浆帮结加固措施,最大限度地保留了原建筑的历史信息完整。

    南方某公司在对顺德一祠堂、佛山祖庙[1]进行维修时,采取双侧组合钢管支撑技术,对倾斜墙体进行不拆除矫正措施,也最大限度地保护了古建筑的完整。

   针对古建筑墙体的空鼓现象,除了加强监控及时发现,早预防早干预外,现在比较成熟的做法是更多地采用灌浆加固技术[2],以保证墙体结构的一体性。近年来,有关科研单位还积极探索,研制出一种针对土坯墙的粘合材料SV-Ⅱ型灌缝胶[3],为古建筑砖土坯混合结构墙体的保护开辟一条新的途径。

    四、加强文物保护意识,提高文物保护技术水平

    我国是一个具有悠久历史的世界文明古国,地域广阔,文物建筑数量众多。但是我国科学、全面的文物建筑保护工作却起步较晚,文物建筑的保护理念因建筑体系的差异而与西方国家不完全相同,文物建筑保护人才匮乏,文物保护工程较系统的管理体制尚不健全。国家在文物保护方面的投入有限,多渠道的资金募集体制尚未建立。这种现状决定了在短时期内,我国文物建筑的保护状况不可能有较大的改观。加强文物建筑的日常管理和维护,探索一条便捷有效的保护施工方法,切实利用好有限的保护资金是目前文物建筑保护领域的首先要务。

文物建筑保护科学是一门综合性很强的现代学科,它要求工程、环境、物理、化学等学科的广泛参与与合作。文物建筑保护工程的策划组织者,在工程实践中要多方征求这些学科的意见和建议。有些复杂保护工程,要请这些学科的专业人员来指导甚至主持。

    文物建筑保护工作的成效是衡量一个国家文化事业发展水平的一个重要指标。现阶段,保护经费的来源、勘查设计的水平、施工队伍的选择、工程监督管理的程度深浅等等,都是影响我国文物建筑保护水平的关键所在。作为一个具有责任心的文物保护工作者,应该切实担负起以保护文物为己任的重担,使祖国优秀的历史文化遗产在我们这一代手中流传有序。文物建筑的保护是一项需要用“心”去做的工程,我们每一位文物保护工程的参与者,在决策、制订、实施、监督的过程中都责无旁贷。任何一个环节的懈怠、疏忽和草率,都将对我们的文物建筑保护工作造成不可挽回的损失。历史文化遗产是祖先留给我们的重要精神财富,文物保护工作的成效也将作为历史,永远留存在我们每一位参与者的记忆中。

 

参考文献:

1、乔迅翔.宋代建筑地面与墙体营造技术[J].古建园林技术,2007(2):4-6

2、淳庆 胡石等.无锡阿炳故居修缮加固设计与施工[J].文物保护工程,2006(4):24-28

3、中华人民共和国行业标准,既有建筑地基基础加固技术规范,JGJ 123—2000, 2000年

4、中华人民共和国国家标准,古建筑木结构维护与加固技术规范,GB 50165—92,1992年

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