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古建砖木结构倾斜产生的原因及修复施工工艺

【摘要】由于大部分的古建筑经历的时代久远,加之长期受到自然环境的侵蚀,加之地下水位的不断下降和周边建筑物的开挖建设等因素,导致古建筑出现了不同程度的倾斜和开裂现象。为了有效保护古建筑文化遗产,必须采取一定的措施对古建筑砖木结构的倾斜问题进行有效修复。基于此,笔者重点论述了古建筑砖木结构倾斜修复施工工艺。 

【关键词】古建筑;砖木结构;倾斜修复;施工工艺 
  一、古建筑砖木结构出现倾斜沉降现象的主要原因 
  (一)土层地质情况和水文地质变化 
  土体中孔隙的存在使土体具有可压缩性,是导致建筑物沉降的内在原因。土的不均匀性通常表现在有多种不同的组成和特性的土类,并以透镜体或局部的不规则地层出现。在这种情况下,古建筑地基的不均匀沉降很大,且是难免的。 
  地下水作为岩土体的组成部分,直接影响岩土体的性状和行为,同时地下水的赋存状态与渗流特性对古建筑结构基础承载能力、变形性状、稳定性与耐久性都起着不可忽视的作用。多数古建筑基础下水文地质条件复杂,因受地貌、地质、构造及岩性等因素的制约,地下水的贮存条件差异较大,同时由于大气降水的变化,以及古建筑基础向地表水渗透和蒸发排泄条件不同,使得地下水位或滞水位不断发生变化,基础各方向地基土含水量出现差异,使古建筑体压缩产生不等的沉降量。 
  (二)周围建筑及开挖 
  周围建筑相邻基础(荷载)的影响,地基中附加应力的向外扩散,使得相邻建筑物的沉降相互影响,造成不均匀沉降。古建筑周围的地基开挖,会使土层的侧压力释放,产生不均匀沉降。当建筑物建成以后,地基周围的土层都承受着一定的侧压力,以达到地基的受力平衡。当基础周围进行开挖时,土层厚度减少,那么原来地基土的侧压力就会扩散,使的基础产生一定的倾斜。如果再修建新的建筑,那么相当在原来建筑周围的地基土加大荷载,进一步加大了土层侧压力的扩散,同时也会产生不均匀的侧压力,改变原来的应力平衡,原建筑随之会产生不均匀的倾斜。 
  (三)人工回填和自然回填 
  人工回填土中带有大砖块、大石块、大硬土块。回填土中挟带块状物,妨碍土颗粒间相互挤紧,达不到整体密实效果;另一方面块状物支垫碾轮,产生叠砌现象,使块状物周围留下空隙,日后易于发生沉陷。有机物的腐烂,会形成土体的空洞。超过压实最佳含水量的过湿土,达不到要求的密实度,都会造成基础不均匀沉陷,还有带泥水回填的土层其含水量处于饱和状态,不可能夯实,当地下水位下降,饱和水下渗后,将造成填土下陷,危及古建筑基础的安全。 
  自然回填也是古建筑基础倾斜沉降的一个因素。随着长期的沙尘与灰尘的积累,会出现积土的增多,相对原来的基础标高增高,就形成了相对下沉趋势。此外加之日积月累的雨水或者水流的冲刷,也会导致基础土层厚度发生变化,从而影响到土层应力的变化,进而导致古建筑基础发生不同程度的倾斜。 
  二、砖木结构古建筑修缮原则 
  (一)安全为主的原则 
  砖木结构文物建筑都有百年以上的历史,留存于世的砖木结构文物建筑均有不同程度的风化或槽朽,如果以完全恢复原状为原则不但会花费大量的财力物力,还可能降低了建筑的文物价值。应以建筑是否安全作为修缮的原则之一。 
  (二)不破坏文物价值的原则 
  文物建筑的修缮应“修旧如旧”已成为法则,这个法则包含着:能粘补加固的尽量粘补加固;能小修的不大修。文物建筑的构件本身就有文物价值,将原有构件任意改换新件,虽然会很“新”但可能使很有价值的文物变成了假古董。只要能保证安全,不影响使用,残旧的建筑或许更有观赏价值。 
  (三)建筑风格统一的原则 
  经修缮的部位应尽量与原有建筑风格一致,维持原有的平面布局、造型和艺术风格等。如果在以前的维修过程中,人为因素破坏了原有风格,在重修时应参照最初的风格予以恢复。 
  (四)尽量利用旧料原则 
  利用旧料可以节省大量资金。从建筑材料的角度看,有时还能保留原有建筑的时代特征。在修缮时,人们或许对于旧石料舍不得轻易丢掉。而对于旧砖瓦往往重视不够。其实旧砖瓦是大有用处的。在修缮过程中选用完好的旧料适当使用,既可降低造价也可保持建筑原有风貌。 
  三、古建砖木结构倾斜修复施工工艺 
  (一)工艺原理及适用范围 
  通过支架顶撑五架梁(大梁),卸掉檐椽(屋面)荷载,拆掉山墙。设支点用 
  千斤顶逐根微量渐进地修正金柱的偏移,逐步一根一根恢复到原位,固定好。然后修旧如旧,按照原古建筑风格重新将檐椽瓦铺好,墙体砌起。经过油漆彩绘之后达到古建筑原有的整体艺术效果。本工艺适用于各类古建筑砖木结构倾斜、开裂的修复。例如山西省政协西园的傅公祠就是用本工艺施工流程进行的修复的。 
  (二)工艺流程 
  古建筑变形测量、平面弹线、支架托五架梁、拆除檐椽(屋面)、拆除山墙、 
  扶正金柱、找平梁架、砌墙体、檐椽瓦瓦、清理修补落架。 
  (三)操作要点 
  1.古建筑变形测量 
  施工前,用激光经纬仪观测古建筑各大角的竖向位移情况,绘制平面图做 
  好记录;用水准仪观测古建筑各大角柱的沉降情况,标注到平面图上。 
  2.平面弹线 
  根据古建实体,引测十字中线控制桩、外墙轴线控制桩、主建筑外转角45° 
  控制桩。用激光经纬仪将十字中线、外墙轴线投测在外控龙门桩上,放出各轴线位置,用45°角控制线进行校核,准确无误。 
  3.支架托梁 
  根据荷载验算的结果由架子工用 48钢管在五架梁下搭设脚手架将五架梁 
  拖住,脚手架受力即可,不宜过多顶起。 
  4.拆除檐椽(屋面) 
  在拆除前首先进行现状记录和照相、摄像,把原来的造型和结构保存好,保 
  证修复完后和原造型一样。拆除时将构件编码登记,轻取轻放,精心施工。将所有的构件按编号存放。避免扰动损伤地面的定位控制桩。 
  5.拆除山墙 
  拆除墙体要轻拆轻放,尽量保护好拆下来的砌块。 
  6.扶正金柱、找平梁架 
  开始前,根据荷载计算的结果,在建筑变形大的一侧设置地锚搭设支撑架, 
  作为水平向千斤顶反力支撑面。竖向千斤顶以坚实的地面为支撑。在扶正和找平梁架的过程中要缓慢进行不宜过快,根据实际情况每次修复宜控制在1cm-3cm之内,保证木结构相连结的榫头完好。扶正施工中,根据变形测量的结果,每次从变形最大的那一道梁架开始,先用竖向千斤顶将沉降的金柱项起1cm-3cm,用木楔临时时固定。再用水平向千斤顶扶正金柱1cm-3cm,木楔临时固定。仍从当前最大的那一道梁架进行修正,循环往复,直到金柱、梁架修复到原位。用激光经纬仪、水准仪进行检查、校正,复核无误后进行最终固定。对于蛀蚀严重及损坏的柱子要进行更换。固定好后,再修复屋面的一些小构件。 
  7.砌山墙墙体 
  根据设计方案施工完基础后,按古建筑原砌筑方式砌好墙体。仍保持其原 
  有风貌。 
  8.檐椽(屋面)瓦瓦 
  檐椽的椽子、望板铺钉好后,开始苫背,先抹护板灰,再铺防水卷材,接 
  着再铺灰背泥,随后抹青灰泥。开始瓦瓦,瓦板瓦时是压六露四,再瓦筒瓦,一陇一陇的瓦,瓦完后,再调脊,屋面完工后,喷刷油性防水涂料。 
  总之,由于古建筑的建设年代较早,加之自然环境的侵蚀以及地下水位的变化等因素,导致砖木结构的古建筑出现了不同程度的倾斜现象。我们应针对古建筑的具体使用功能以及地理位置等,选择合适的修复方法。本文提出的古建筑倾斜修复工艺适用于各类古建筑砖木结构倾斜、开裂的修复,因此可以广泛进行推广使用。 
  【参考文献】 
  [1]李燕,宣勇.古建筑修复和改建实践[J].施工技木,2008(06) 
  [2]周乾,闫维明.古建筑木结构加固方法研究[J].工程抗震与加固改造,2009(31)

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