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砖石类文物建筑保护工程勘察设计实践

来源:用户上传      作者: 孙闯 袁江玉

  关键词:砖石类文物建筑;文物保护工程;明十三陵;德陵监;勘察设计
  中国文物建筑是以大木构架为主体的建筑结构体系,砖石类构造往往作为木结构的围护而居于次要地位。然而,自早期人类学会用红烧土建造房基、墙基开始,砖石建筑就始终伴随着木构建筑的发展而不断演进,展现出异彩纷呈的建筑形态。砖石类建筑材料似乎比木结构更为耐久,然而作为砌体结构,往往更容易经历人为的拆改干预,其原有的面貌有时更难以完整呈现。同时砖石类建筑出现结构失稳、鼓胀、倾侧、开裂,或是材料酥碱损坏时,砌体结构相比木结构面对的保护难度则更大。一旦拆砌,则难以保持原有的材料和砌筑效果。本文通过明十三陵德陵监保护工程的案例片段,试总结这一类文物勘察设计中所需关注的问题和方法。
  一、工程概况
  明十三陵除了熟知的皇陵建筑外,陵区内还有若干陵寝服务和管理机构,共同构成了这一庞大的皇家陵寝建筑群。其中,护陵机构“神宫监”,简称“陵监”,负责陵墓的看守、洒扫等日常事务,由太监负责管理。每个陵设一个陵监。陵监离皇陵不远,独立建成一个方形的大院儿,里面原本有太监执勤的衙署,现早已变成村落,大多只剩下些外围的院墙和门楼,内部则布满民居。在地图上现在只有“某陵村”这种名字,而没有“某陵监”的叫法了(图1)。
  德陵是明熹宗的陵墓,其陵监称作德陵监,约建成于崇祯五年(1632年)[1-3]。明陵监中德陵监的监墙保存最为完整,基本还可以看到完整的形
  貌。陵监朝北只开一座大门,监墙每面约长150余米,形成一个巨大的矩形院落。监墙青砖成造,墙厚1.5米、高(含墙帽)4米。因西南侧地势较低,此区域监墙砌筑了高大的砖石台基,台基最高处约5米。进入北墙大门,门内有影壁一座,并有少量回字墙遗迹,也就是内监墙。外监墙整体上无一段塌毁,仍然保持着监墙的连续性①(图2)。但由于年久失修和自然、人为侵害,高大的监墙已经伤痕累累。砖缝缺失严重,下部青砖酥碱极为普遍,墙帽则全部残缺,墙皮则也多处出现脱皮和鼓胀的情况,植物滋生严重,在有的段落,春夏时期已经全部被杂草覆盖,几乎看不到墙面(图3)。德陵监的北侧接临马路,由于路面抬高,东北段监墙墙基已被覆盖。陵监东侧是果园,其地势也明显抬高,由于土壤掩埋,排水不畅,墙体下部酥碱脱皮的情况更为严重。南侧和西侧由于地势较低,原台基多用卵石与青砖混合砌筑,也出现了局部脱皮的情况。监墙以内已经挤满了民房,很多住户的房子紧贴着监墙的里皮,院内的排水管穿出监墙,直排陵监以外,常年冲刷墙体,加剧了监墙的损毁。
  德陵监的主要病因无外乎年久失修,自然与人为的侵害,尤其是排水不畅,墙顶渗水、冻融破坏。修缮方法主要采取在墙面补砌、局部拆砌、补做勾缝、墙帽、清除植被、疏通排水等措施。
  二、工程勘察设计
  1.砌筑材料
  最初陵监皆为石头墙,自永陵监改用砖墙。在英宗裕陵监和光宗庆陵监的夹道中可看到这一变化(图4)。庆陵监紧挨着裕陵监建造,一个砖墙一个石墙,仅仅间隔着一条约3米宽的小路。石头墙由大块的河卵石砌筑,能在砌墙中保持适当的丁石拉结是很有技术含量的,河卵石尽可能把平整面留到了外侧,最大限度保证了墙面的平整。相对来说,青砖的强度自然是比不过石头的,但砖墙的优势就在于“规矩”,有了模数化的标准尺寸,就更好地实现了丁砖、顺砖的砌筑规律,加强了内部拉结,有效保证砌体的整体性。
  现存用砖砌墙的有永陵监、庆陵监和德陵监,其中庆陵监砖墙保存也较好,这类监墙都是用二城样按三顺一丁的方式铺灰糙砌,墙体厚重。
  2.勾缝与灰浆
  就砌筑方法来说,德陵监只能算是糙淌白。城砖并未见砍磨痕迹,按照三顺一丁的排法砌筑,其中丁砖也不要求一定对中,游丁走缝的情况时常发生,尤其灰缝较大,约在1.5~2厘米之间。然而这看似糙砌的大墙实则透着内在的匠心。俗话说“三分砌七分勾(缝)”,勾缝的效果对墙体的外观影响很大,精神不精神,勾缝占了很大比重。
  按现行的古建工艺“灰缝色调多与砖墙一致,故多以月白灰、老浆灰等灰色或深灰色调为主,但有时也追求灰墙黑缝或灰墙白缝的对比效果”[4]。德陵监墙的灰缝有的呈青灰色,有的则是白灰色。其青灰缝多为平缝,多少有点污染砖楞,白灰缝则为洼缝,而且还有不少处在青灰缝的压叠之下(图5)。细看可以发现白灰缝大多带有八字缝的特征,虽然压抹的并不十分精致,但这一细部还是能看出匠人的心思。所谓八字缝,又称风雨缝,是洼缝的一种常见做法,八字缝上楞内凹,下楞与砖楞取齐,形成一个斜面,型如八字。灰缝上楞内凹,可以使得砖缝阴影明显,更加富于立体感,而下楞取齐,则减少了局部窝水的可能。类似的案例可对照庆陵监,其白灰八字缝其实更加明显、更加挺直,而且显然白灰含量更纯一些(图6)。由此可以判断,德陵监原做应为白灰八字缝,后期修补时人们按照“灰墙灰缝”的审美习惯补做了青灰缝,但补做的青灰缝没有八字效果,做成了平缝。
  另外,庆陵监由于损毁严重,留下很多残垣断壁,通过这些残墙,可以清晰地看到庆陵监墙内部虽然是用掺灰泥砌筑的,但朝外的一两皮砖则使用了高纯度的白灰砌筑,其白灰八字缝乃是原浆勾缝而成,整体性非常好。但德陵监的白灰八字缝则只是勾缝那一层,内部则全是掺灰泥,论砌筑材料比庆陵监还略逊一筹。外墙皮比内侧砖石经受更多的风蚀、冻融等侵害,理应在这一层上加强材料性能。庆陵监墙虽然残缺严重(多为人为拆除),但很少出现表层脱皮的病害,德陵监墙虽然整体完整,但表层脱皮情况则较多,究其原因,与砌筑质量密切相关。
  对勾缝材料、勾缝方法、砌筑材料的勘察直接影响着修缮方案的质量。德陵监在找补灰缝时要求用八字缝的形式,青砖砌筑灰浆还是延续其原有掺灰泥为主,只在勾缝上使用白灰,保持其原有做法。但在白灰的颜色上后期做了一点调整:因为监墙上有以前补做的青灰缝,虽然做法不算精致,但整体性尚好。为了尽量减少对文物的不必要干预,并保留历次修缮的一些痕迹,对这部分牢固的青灰缝予以保留。那么新做的白灰缝就会与青灰缝、甚至老白灰缝形成较明显的色差。鉴于此,在方案中要求用“浅月白灰”补缝,以达到适当随色的效果。在实际操作中,施工现场特做出了多个样本,以尽量保持白灰的本色,但也照顾原有旧灰缝的整体色彩效果。修后的监墙没有灰缝污染砖楞的情况,整体看还较为精神利落。

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  3.外部排水
  无论是大木糟朽、砖石冻融,病因都在于水的侵害。德陵监内的排水除个别住户穿墙埋管直排外,大多已改造为地下管道排出。西墙和南墙外的地势较低,适当对墙根的土地整平坡度,是可以保证墙基不积水的。北墙和东墙都因为地势抬高掩埋了墙基,北墙外道路现为柏油路,整体排水倒也顺畅。东墙外则为果园,枯枝落叶堆满墙根,排水阻滞严重,相应的墙体下部青砖也多处出现酥碱、冻融脱皮的情况。针对东墙的情况,在方案中建议在监墙外侧适当的区域内降土,露出原有墙基和散水,在散水外侧挖掘排水沟,砌筑挡土墙,将墙基和散水裸露出来,实现排水效率,彻底解决覆土、积水的病患。在这部分勘察中,特别考虑到了方案的可实施性。因为陵监外地势北高南低,且南侧现为自然土地和菜地,如果在东墙拉一道南北向的排水沟,将雨水排向南侧土地中去是完全可行的,也不需要做集水井,也不用将降土后砌筑的排水沟过度延长,利用这一地利优势,可以有效地解决东墙基的排水问题。
  勘察中对墙基试掘了点位,没有发现整齐的砖散水,所以方案降土后的散水是按着灰土散水设计的,灰土散水外用青砖砌一道排水沟,排水沟外则用当地的河卵石砌筑500厚的挡土墙(图7)。选用河卵石是考虑材料上与青砖有所差别,并呈现较为乡土自然的构筑效果。工程实施中发现了部分青砖散水,其宽度达到1.7米,超过我们预估的降土宽度。为此特别向北京市文物局报审了相关文件,调整了降土区域。发掘出的青砖散水现状修整保留,其余部分因青砖无存,仍然依照原方案做灰土散水,宽度与实际青砖散水遗迹一致。实施完成的效果基本符合方案预期,在雨后观察没有大面积积水的情况。无论是排水效率还是降土后的外观效果都较理想。尤其露出了宽大的老散水,进一步澄清了原监墙的基本形制(图8)。
  4.大门和影壁
  德陵监还保存着大门和门内影壁各一座。大门通面阔6.2米,脊高5.5米。与大墙做法类似,也是城砖砌筑,整体做法简洁粗犷。但瓦顶现为干槎瓦,从衙署的级别来说,这一瓦顶形制过低,俨然和监内的民房做法一样。十三陵各陵监还保留着大门的只有6处,且大部分都经过后期的维修改造,大多呈现这种干槎民房的瓦顶效果。只有景陵监的大门是用的筒瓦,正脊两端还安设着望兽,二道监门则是筒瓦皮条脊无兽做法。因为景陵监大门现存状态也非原始构件,且是明早期所建,而德陵监是明末建造,是否在形制上有所差异很难定论。反复权衡,大门的修缮方案采取了较为保守的思路,仍按现状做法揭顶维修,重调皮条脊。其余残损则按常规的剔补、归安处理。维修后的大门基本解决了之前瓦面漏水、门楣下垂、水泥污染墙面的残破状态。
  影壁原本被水泥覆盖,顶帽缺失,基本看不出原有的形态。经过对永陵监残存影壁的对照勘察,制定了修复方案。实施中去除了表面的水泥抹面,露出了基本完整的方砖干摆硬心,恢复的墙帽也使得影壁整体较为完整。
  三、工程余论
  1.形制研究
  历史上遗留下来的文物建筑,虽然都存在一定的“制式”,但每一座文物建筑都会留存着当时匠人的技艺和时代特征。我们对历史的了解还有很多遗漏的角落,如果是做纯粹的研究,当然可以把精力聚焦在一些主旨明确的题目上,但作为保护维修和勘察设计人员要对保护对象有全面的了解。
  自中国营造学社始,文献与实物并重的勘察方法一直为建筑史研究与文物保护专业所奉行。文献虽不及实物客观,但作为实物遗存的辅助信息还是十分必要的。比如笔者曾经历的西陵崇陵宝城抢险修缮项目中,文献资料弥补了对隐蔽处的勘察空白。通过对崇陵工程做法册②的梳理,把宝城的每一层构造绘制成图,数据鲜有差错之处,所呈现构造关系也与建筑实测基本吻合(图9)。
  就德陵监而言,除了《帝陵图说》《昌平山水记》等少量文献偶尔提到陵监外,大多只能查到有关神宫监人员编制、值守的资料,对于建筑本身并未述及。鉴于此,我们只能在文物本体和相关案例上搜索信息,通过不同案例的片段,拼接出接近完整的陵监形制和做法来。同时,走访当地民众,从老人口中了解几十年前陵监的样子,也有一定参考价值。总之,通过文献、案例、访谈等多种渠道,明确文物建筑的形制,这个形制不是“制式”的形制,不是概括的形制,而是非常具体的样式和做法,尤其是关乎修缮的那些部分。
  2.勘察方法
  随着新型测绘技术的发展,文物勘察方法已远远超过了传统的手工直尺测量和人为经验评估。在德陵监的勘察中使用摄影测量方法,将150米的墙体拼接成接近正摄影像的图片,更为整体地观察病害分布情况并辅助量取病害面积(图10)。
  此外,利用三维激光扫描、航拍、实验室检测等技术手段,都可以大大拓展勘察视野。例如笔者曾参与的宝丰香山寺塔的修缮项目中,因砖塔存在整体倾斜,其倾斜角度利用了三维激光扫描和正摄影像技术,准确地反映了砖塔的倾斜数据。之后,又委托力学实验室用“有限元”分析方法,搭设力学模型,观察塔身稳定情况和应力分布。最终得出如将砖塔视为一个整体的前提下,塔身倒塌的临界倾侧角度要大于现状角度,从而排除了砖塔倾倒的危险。同时,模型中反映的应力集中分布区也与现状塔身裂缝分布相一致。后来制定的维修方案即是在加强塔身整体性上作为重点,对裂缝灌浆加固,并在塔身腰檐下增设外部铁箍,尽可能增强其砌体的整体性,避免因砌体松散产生的诱发塌毁(图11)。
  在德陵监的勘察中,也曾关注墙体基础的沉降问题。从上部墙体的保存状况看,主要在材料酥碱冻融脱皮,并未出现明显的开裂现象,故基本认定基础不会有严重问题。同时,陵监内的居民也没有反映有房屋地基沉降的情况。如果能辅助探地雷达或地勘等技术手段,用数据来量化病害程度,则会使得结论更为严谨。
  技术手段是人手的延伸,也是视野的扩展,但它最终是服务于人,如何能使技术手段科学合理高效地应用于工程勘察,仍是一个需要不断实践探索的课题,并非单纯的数据堆砌可以代替。
  3.工艺传统
  研究与勘察,最终要落在维修措施上,而措施的制定又要保证工艺的可靠性,对传统工艺的尊重与传承仍然是修缮工程的重要命题。作为勘察设计人员,对传统工艺应当有充分地了解并熟知其应用实施效果。如在陵监墙体勾缝的勘查中,原浆勾缝、风雨八字缝这些做法都是基本的传统工艺,严格按照施工规程施工,可以有效地保证工程质量和外观效果。同时也应指出,对待历史痕迹和不同时期的工艺手法也要有充分的识别和分析。就德陵监八字缝而言,显然由于灰缝本身宽度较大的原因,其八字深度也较一般做法更深。实施中,对八字的深度把握就适当考虑了老缝子的做法,最终完成效果既符合工艺要求,外观也较为和谐。
  通过十三陵德陵监这个项目的几个片段,笔者仅延伸探讨了文献资料、勘察方法、传统工艺等方面的问题。文物保护是个综合而全面的工作,还需要具备更多的知识和技术手段。但无论利用什么技术和方法,文物保护都需要对文物本体有充分的认识,对病害情况有全面的掌握,修缮方案既能延续文物生命又能延续历史信息,使它身上自带的个性与特征得以流传而避免湮灭。

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