古建筑修缮设计方法(5)

2019-01-10 11:48

·山西古建?

3.高台建筑灰土基础做法

灰土有两类,一种是建筑用灰土基础,另一种是地面用灰土基础,在宫殿

建筑群中的广场,庭院、通道等地面下都有灰土基础,本文拟对这部分灰土进行分析探讨。

1. 地面构造:

故宫一般的地面上都是地面面层砖,下部是墁砖用灰泥层,再下是砖垫层,垫层有一层砖的,两层砖的最多,极少是三层垫砖的。在墁砖用的灰泥下有一层灰土,灰土下有夯筑的素土,在重要的广场或甬路下也有夯筑碎砖粘土层的。在地面层中的这一层灰土,它的深度多在地面下50cm,很有规律。

2. 地面下灰土的形态:

从已见到的大量的地下实物资料中可以看到,这种灰土在地下时为深黄褐色,即潮湿的黄土色,坚而韧,很难挖掘。挖出的土块见空气后,表面逐渐出现白色,呈现泛白霜状态。土块里仍是湿的黄土色。待自然干燥后,呈不规则的土层,黄白相间,并且酥散。

为观察这类灰土的变化,曾将挖出的土样定时拍摄了一组照片。反映出灰土在空气随着时间的推移,在颜色上的变化再仔细观察干燥后的土层,其黄色部分 主要是黄胶泥土,间有碎砖渣和石渣,颗粒细小。白色部分是白灰层,只是薄薄的一层灰,裹在土块外面。有的白灰浆还渗透到黄泥的颗粒内,有的地方灰浆一直渗透到碎砖粘土层中。从地面挖开后靠近上部的碎砖粘土层,遇见空气即逐渐呈白色状态,这可能是渗透的白灰浆所致。

3. 灰土的化验结果:

化验的土样是选择了太和殿前广场地面下的灰土,此土中的元素有十六种之多,钙(Ca)、硅(Si)、铝(Al)三种元素都占10%以上,镁(Mg)、铁(Fe)、钛(Ti)各占5%,锰(Mn)、钡(Ba)、钾(K)、钠(Na)等元素都在3%以下。这些元素合成的主要物质有:

SiO2(二氧化硅)占总数量的55.84%, Al2O3(氧化铝)占总数量的12.5%, CaO(氧化钙)占总数量的8. 8%,

此外还有Fe2O3(氧化铁),CO2(二氧化碳),K2O(氧化钾)等等,它们的含

量都在5%或5%以下不等的数量。

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在这个分析中得出了灰土得构成。就元素钙(Ca)的含量来看约占10%,而合成物的白灰,即氧化钙(CaO)它的含量占8.8%,其白灰量是不多的。

灰土的物理指标是在取出灰土后送到试验室中测定的。其主要指标: 原状灰土的天然容重 γm=1.91g/cm3, 原状灰土干容重 γd=1.55 g/cm3, 原状灰土含水量 Wo=23%, 原状灰土比重 Gs=2.72, 原状灰土孔隙比 e=75.2%, 原状灰土无侧限抗压强度 gu=812.4KPa, 原状灰弹性模量 E=171MPa

以上这个理论指标是化验的结果。如何评价它,可以找些参照物来比较说明。从北京400多年前的城墙基础收集到的灰土,抗压强度打5.8MPa以上。容重达2300kg/M3。再以现代的3:7灰土做比较。在灰土的质量标准中,灰土的干容重是1.45~1.55g/cm3,在强度上“28天龄期的灰土抗压强度约可达0.5~0.7MPa,不论是用亚粘土或粘土制作的3:7灰土,在室内养护7天后,浸水48小时的变形模量为10~15MPa,养护二十八天,浸水48小时的变形模量为32~40MPa.”从化验结果看,地面下的灰土抗压强度要比3:7灰土低了很多,其用灰量也小得多。若从当时得历史条件看,对地面基础的强度要求应当是满足了。因为在这些地面上不会出现载重量过大的车辆通过或大量的堆积物。

4.施工工艺的分析:

从挖出的灰土看,它的厚度不等,有10cm,15cm,21cm,23cm,30cm等几种不同

的厚度。它的下面是夯实的黄土层。在黄土层上再筑这种灰土。从干燥后的土块看,土层厚度有2~3mm的,也有10~20mm的。土块外层的白灰似是一层白霜,好象是白灰裹着的土块,又象是土块在白灰中滚过了一样(不象是水化后的白灰与黄土的混合物)。从这种状态看,其施工方法似应是撒一层黄土,泼一层白灰浆。白灰浆顺着土颗粒之间的空隙渗透到土层中。这样一层黄粘土,一层白灰浆,铺到应有的厚度以后,适时夯打而成。再从原留在地下的碎砖粘土层基础的上层看,也有一定数量的白灰浆渗透下去,就更可以证明这类灰土的形式不是白灰与土的掺合,而是泼酒的白灰浆。

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4.临水建筑基础传统打桩方法

《营造法式》在“筑临水基”一条中讲到桩基和筏基的问题时说“凡开临流岸口,修筑屋基之制,开深一丈八尺,广随屋间数之广,其外分作两摆手,斜随马头布柴梢,令厚一丈五尺,每岸长五尺,钉桩一条(长一丈七尺,径五寸至六寸皆可用)梢上用胶土打筑令实”,在“卷辇水窗”一条中讲“造卷辇水窗之制,用长三尺,广二尺,厚六寸石造,随渠河之广,如单眼卷辇自下两壁开掘至硬地,各用地丁(木橛也)打筑入地。??”从以上两条可以看出在做桥券及沿河泊岸建筑时都要打桩,使用的筏形基础应是铺放的“柴梢”。

桩承台基础在故宫见到了几处,如城墙下面有木桩,城门墩台下就是桩承台基础。在1991年做消防管道时,还曾在雨水沟帮下见有木桩。这个沟的东沟帮为条石砌筑,下面还有木桩,西沟帮为城砖砌筑,沟底亦是城砖砌筑,在砖砌体下面未见有其他工程。石沟帮下的木桩长度有两种,一种长1.92M,一种长1.50M,直径大多是8cm或9cm..柱尖呈三角形,桩排列得很密,就所挖开的范围看,桩中距纵横都是25cm,桩是打在粉砂层上,桩顶在20cm高度内都是用石块填砌后灌注的白灰浆,上部再铺砌石版,石版的背后还有城砖砌筑的靠背墙体。用石版与砖联合砌筑做法,紫禁城的护城河,和内河帮都是这样做的。从此联想这条雨水沟应是先有条石砌体(可能是元代的诃帮),利用了这一现成的砌体,又加砖沟体,砖砌沟帮而成为雨水沟的。如以河帮而论,此墙临水,要用木桩加固地基,此处不过是五、六尺的短桩,称之为“地丁”。

粗大的桩木,往往是与排木筏(即承台基础)同时出现的。在故宫内看到的实物有东华门墩台、西华门墩台。像这样桩承台基础在慈宁宫东侧亦有发现,这是遗留的建筑基础。这里砖地面下有一砖砌体,砌体是向西延伸的,在砌体的北、东、南三个方向都是夯筑的碎砖粘土层,直挖到深3米时见青石版,再下是黄土垫层,二层排水。上层纵向排列,下层横向排列,排木下是桩在圆木之间的空隙用碎砖灰填空。排木的端头都有立桩护栏。可能是为防止排木滚动而立的。排木下有成排的立桩,排列很密,桩距纵横之间约450×350mm,桩径200—230mm都有。在此护栏东距1.8m又是一组相同的桩承台基础,在承台上是碎砖粘土夯筑层。

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六、壁画与彩画保护加固

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一.壁画的常规加固方法:

①、壁画原位加固举例:

1.用吸尘器、软毛刷、毛笔、吸耳球、手术刀、棉签、喷壶等按常规方法对全部画面进行清污。

2.使用2%的paraloid B72的丙酮溶液封护画面。 3.对脱落地杖的处理: A.铲除残余的地杖层。 B在土坯上钉麻钉,铺麻。 C抹压麻泥一道,厚1cm。 D掺灰泥,厚1.5cm。

E画面泥一层(麻刀、纸浆、煮浆灰、细土调匀),厚0.5cm。 4、对空鼓、离皮的处理:

A用尖嘴吸尘器将壁画背后的积尘、污土清理干净。 B在回填面的两侧用100:5的酒精漆片溶液涂刷一道。 C在空鼓部位灌注100:20的酒精漆片溶液。

D在回贴的画面上粘贴生宣、纱布各一道,用自制的回贴器具加压回贴壁画至原位。 E壁画顶部用麻刀泥、画面泥各一层封闭。

F画面泥一层(麻刀、纸浆、煮浆灰、细土调匀),厚0.5cm ②、局部揭取加固方法: 壁画揭取修复要求:

工序:支搭揭取架——画面除尘——表层封护——制安前后壁板——揭取——清理地仗层——地仗补强——过渡层制作——底托制安——安装——素面及背部素泥抹压。

工艺要求:天齐殿梁架间的壁画及后檐栱眼壁单体面积较小,与周边栱枋关系明确,根本不用另行分块切割,这样也就能保证原画的整体性。但揭取前对其摄影纪录还是必要的,其目的是为了修复后作二次比照,对不妥之处进行处理。全部揭、修、安的工艺以《中国古代建筑的保护与维修》第九章〈古代壁画修复技术〉中所述为基础,结合运用近年实践证明的材料与工艺进行。

a.画面清理与揭取前的加固。首先除去表面的积尘,使用软毛掸清尘后,画面上泥帘、泥印用竹刀软剔,再以微潮的毛巾擦去残迹;使用2%的Paraloid B72丙酮溶液进行表面封护;附贴宣纸,再外贴布一层。

b.制做尺寸略小于壁画边缘1~2㎝的前后壁板(前壁板位铺设软性垫层),


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