走文物建筑结构检测:科学“体检”,为古建安全保驾护航
北京5月2日电 (徐婧)水流潺潺环绕四方庭院,琉璃牌楼将大殿围于正中。“五一”假期,闭关十余天的北海公园标志性景观——小西天极乐世界建筑群(简称“小西天建筑群”)重新对外开放,迎接前来观光游览的市民。

  252岁“高龄”的小西天建筑群日前完成了建成以来的首次文物建筑结构安全性检测。预计今年6月,负责此次检测的北京市考古研究院将完成检测报告,北海公园将以此作为重要的依据进一步完善修缮方案,并上报北京市文物局和国家文物局。

图为小西天极乐世界建筑群外围的琉璃牌楼。 徐婧 摄

  防在治前,古迹“体检”必要可行

  《“十四五”文物保护和科技创新规划》明确,要强化文物古迹保护,提高预防性保护能力。“十四五”时期,基本实现全国重点文物保护单位从抢救性保护到预防性保护的转变。培育预防性保护工作机构,支持有能力的科研机构参与预防性保护。

  北京的文物古迹众多,如何对这些古老建筑进行预防性保护?记者近日来到小西天极乐世界,“围观”这座建筑群250多年来的首次全面结构安全检测。

  小西天极乐世界建筑群是全国重点文物保护单位-北海及团城的重要组成部分,位于北海公园西北隅五龙亭迤西,万佛楼普庆门以南,乾隆三十三年(1768年),乾隆皇帝为其母亲孝圣皇太后祝寿祈福始建,乾隆三十五年(1770年)建成。

  1200平方米的极乐世界殿是建筑群的主建筑,其横梁跨度13.5米,是中国最大的攒尖顶宫殿建筑。该殿四面环水,有桥可通,东西南北各有琉璃牌楼一座。整体建筑气势磅礴,雄伟壮观。20世纪80年代,小西天曾进行过一次整体修缮,距今已有36年。

  “保护好小西天这个建筑群,也是为了更好地传承和宣传公园悠久的历史文化”,北海公园文物保护科科长岳明介绍,小西天建筑群是北海公园体量最大、等级最高的建筑,无论是从形制上看还是从文化内涵上看,在公园的诸多建筑中都处于重要地位。

图为张涛用拾振器对极乐世界殿进行结构振动测试。 徐婧 摄

  4月12日至27日,北海公园委托北京市考古研究院对小西天建筑群进行全面结构安全检测。“此项工作是预防性保护、研究性修缮工作的前置必要工作。”北京市考古研究院副院长葛怀忠表示,所有检测中的资料及数据结果都将作为研究材料,为今后修缮方案的制定打下坚实科学依据及丰富的数据基础。

  从外到内,检测工序科学可靠

  北京市考古研究院科技保护研究室主任张涛介绍,此次对小西天建筑群的检测主要分为地基基础、上部承重结构和围护系统三部分。

  红外热成像仪、微钻阻力仪、含水率仪……这些日常生活中鲜少见到的仪器都是为古迹进行检测的重要工具,也是张涛工作中的好帮手。

  在地基基础部分,工作人员主要使用雷达或激光扫平仪查看地基的水平程度,判断有无沉降、变形和阶条有无断裂、内部有无空洞等。

  “古建筑的木构件特别容易糟朽变形,我们会使用微钻阻力仪、含水率仪进行木结构木材材质状态(内部有无空鼓、腐朽情况)和主要木构件无损检测,还要勘查木构件有无变形、偏转、倾斜,是否存在历次加固构件措施失效。”张涛说,上部承重结构是中国木结构古建筑中最重要的部分,也是最具有中国特色的部分,因此会着重对这一部分进行检测。

图为张涛和同事用微钻阻力仪检测木结构内部情况。 徐婧 摄

  其中,微钻阻力仪会将一根微小的探针打入木构件内部,通过进针时的阻力值来判断是否存在空鼓或者糟朽。张涛指着进针的方向说到,此处刚进针时有一个较小的阻力值,再往里就没有阻力了,说明这部分木构件的内部已经腐烂。

  围护系统检测则是整个检测过程中难度最大的环节,这一步需要检测者爬上近18米的梯子进入房屋的天花内部,使用红外热成像仪等对每一个木构件进行详细勘察。

  红外热成像仪的工作原理是通过检查木结构同一位置的温差,来判断此处是否存在渗漏、糟朽和断裂。虽然进入屋顶结构常让检测者“灰头土脸”,但却必不可少,因为这一环节不仅能测出房屋主要连接部位的工作状态,还能明确建筑结构构件和围护结构的变形与损伤等。

  通过上述三步,北京市考古研究院将对整个小西天建筑群的结构安全性做出结论,并对建筑群的修缮工作提出相应建议。

图为张涛和同事用红外热成像仪检测屋面渗漏情况。 徐婧 摄

  防患未然,降低古建安全风险

  目前,小西天建筑群文物建筑结构安全性检测工作已经完成,张涛介绍,总体来看,极乐世界殿的结构安全性较好,但也有一些亟待修缮的小问题。

  第一是极乐世界殿瓦面生长的杂草和小树,张涛说,这些表面上没有“杀伤力”的杂草小树不可忽视,它们在屋面土体下蔓延的根系可以直接导致屋面渗漏,甚至产生屋面松散滑坡的危险。

  第二是屋顶上的渗漏点,目前极乐世界殿的宝顶已经出现了渗水,如雨水渗透到藻井上,精美的纹饰图案可能受到损伤。长此以往,会导致天花上的木构架糟朽变形,还容易掉落砸伤游客。

  第三是在大殿的不同部位,一些木构件出现了不同程度的糟朽。为防止屋面变形或下陷,这些糟朽都需要尽快进行修复。

图为北海公园小西天极乐世界建筑群。 徐婧 摄

  “上述小的病害目前都比较好解决”,张涛表示,如果能在发现问题后及时处理,可以节省很多施工时间和工程成本。近几年,北京市考古研究院对雍和宫、历代帝王庙、十三陵等文物建筑都进行了结构检测,这一工作能为修缮提供更有说服力的数据依据,也为文物古迹排除了不少安全隐患。

  渐成趋势,结构检测走向常态

  葛怀忠指出,目前中国大部分古建筑都已经得到有效的抢救性保护和修缮,现在迫切需要做的就是预防性保护,也就是此次对小西天进行的这类结构检测。很多从外观看较为完整的建筑内部都存在安全隐患,如果不及时进行“体检”,这些隐患就会在日后成为更大的问题。

  比如,前几年团队在对一处古迹进行文物建筑检测时,发现了一根外表非常完整的立柱的根部已经完全糟朽。经检测,这根木柱的糟朽高度已经达到了半米以上,如不及时处理,将对整个建筑的承重造成影响。经沟通,文保管理单位立刻组织了抢险,在“萌芽”时将这一问题解决,也避免了建筑结构的坍塌风险。

  可喜的是,近年来联系北京市考古研究院进行文物检测的单位越来越多,团队已对40多处各地的文物建筑进行过结构安全的检测评估。张涛说,以北京为例,像北海公园这样历史悠久、古建众多,且保存较为完整的全国重点文物保护单位的文物保护意识和力度都在逐步增强。“我们相信,未来文物古迹的预防性保护检测会像人们每年体检一样,成为一项常态化工作,也成为全国文物保护的发展趋势。”(完)

【编辑:上官云】