三坊七巷古夯土墻的修復(fù)探討

■林世昌 ■福建省沿海建筑設(shè)計(jì)院，福建 福州 350000

素有“明清古建筑博物館”之稱的三坊七巷，位于福州城區(qū)南后街的東西兩側(cè)。占地面積40.2公頃，計(jì)661畝。是中國東南現(xiàn)存最大的古民居街區(qū)。馬頭墻是十足的老福州味兒，“馬頭墻“有平行階梯形、云形、馬鞍形等多種形式。通常為了防火起見，”馬頭墻”高出屋面和屋脊，隨院落空間高低變化而錯(cuò)落有致。屋脊的馬頭墻最高，隨屋面的傾斜而向下跌落。但大部分的馬頭墻由于自然環(huán)境侵蝕和人為破壞等因素已出現(xiàn)不同程度的損壞，部分墻體已嚴(yán)重?fù)p壞，處于危險(xiǎn)狀態(tài)。

1 夯土墻損壞的原因

(1)沉降引起的墻體傾斜、裂縫。從勘察資料來看，那里的地資剖面從上到下大致如下:1m左右的素填土，1～2m的粘性土，5～15m的淤泥。由于那時(shí)沒有設(shè)置地圈梁，基礎(chǔ)大多用小塊石干砌，寬度大多為600～1000左右，整體性較差，墻體高低不一，所以基底應(yīng)力大小不一，容易產(chǎn)生不均勻沉降。(2)后期加蓋的房子，離馬頭墻較近，后期基槽的開挖，引起舊墻體的基礎(chǔ)的沉降。(3)后期加蓋的房子的檐口排水，有的滴到墻帽上，長(zhǎng)期的侵蝕引起土墻的強(qiáng)度降低而破壞。(4)墻上長(zhǎng)樹，樹的根系侵到墻體，降低了墻的承載力。

2 修繕古建筑的目的

修繕古建筑既要以科學(xué)技術(shù)的方法防止其損毀，延長(zhǎng)其的壽命，更必須最大限度地保存其歷史、藝術(shù)、科學(xué)的價(jià)值，所以古建筑的修繕要做到以下四點(diǎn):(1)保存原來的建筑形制:古建筑的形制包括原來的平面布局、造型、藝術(shù)風(fēng)格等等;(2)保持原來的建筑結(jié)構(gòu):古建筑的結(jié)構(gòu)主要反映了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)各種建筑物的要求不斷提高，各個(gè)時(shí)期和各種建筑物的結(jié)構(gòu)方式都有所不同，它們是建筑科學(xué)發(fā)展進(jìn)程的標(biāo)志;(3)保存原來的建筑材料;(4)保存原先的工藝技術(shù):要真正達(dá)到保存古建筑的原狀，除了保存其形制、結(jié)構(gòu)與材料之外，還需要保存原來的傳統(tǒng)工藝技術(shù)，方可成功。

3 夯土墻構(gòu)造要求如下

3.1 夯土墻的用料

土墻以土為材料，土質(zhì)的好壞直接關(guān)于到土墻的堅(jiān)固性。一般選用黏性較好含砂質(zhì)較多的黃土，一般凈黃土干燥后收縮較大，夯成土墻易開裂，含砂質(zhì)則可降低縮水率以減少土墻開裂，有的摻合舊墻的泥土(老墻泥)也可以減少土墻開裂。摻黏土是為了增加黏性，保證墻體的整體性與足夠的強(qiáng)度。由于各地方土的含砂量千差萬別，因此黃土、黏土及老墻泥的配合比例完全由于經(jīng)驗(yàn)確定。通常不能直接使用生土，而要用熟土，這樣筑成的土墻強(qiáng)度高且不易開裂。更為講究的用料通常用“三合土”即黃土、石灰、砂子拌和夯筑，有的土中還摻入紅糖和糯米漿，以增加土墻的堅(jiān)硬程度。這樣的土夯成的土墻鐵釘都難以釘入，經(jīng)數(shù)百年風(fēng)雨仍完好無損。

3.2 墻身的構(gòu)造處理

墻腳用毛石或條石干砌，內(nèi)外兩面用泥灰勾縫，起到防水作用，通常高0.6～1m。墻厚從底層往上逐漸減薄，外皮略有收分，內(nèi)皮分層退臺(tái)遞收，一般每層減薄10～17cm，這樣在結(jié)構(gòu)上更加穩(wěn)定，又減輕了墻身的自重。為增加墻身的整體性，土墻內(nèi)還配筋，即在水平方向設(shè)置“墻骨”。通常的做法是將毛竹劈成約3～4cm寬的長(zhǎng)竹片，作為竹筋?yuàn)A在土墻之中，墻的高度方向每隔約50cm放一層竹筋，其水平間距約20cm。也有用小松木枝、小杉木枝作墻骨的。兩枋之間配長(zhǎng)的竹筋拉結(jié)，在模板底伸出，比模板長(zhǎng)約50cm。由于夯筑中上下枋之間在各層均錯(cuò)開以避免通縫，所以加上墻骨、拖骨的拉結(jié)使墻的整體性大大增強(qiáng)。外墻的轉(zhuǎn)角處還要特別布筋加固，即用較粗的杉木或長(zhǎng)木板交叉固定成“L”形(俗稱“勾股”)，埋入墻中，通常每三“版”土墻放一組“勾股”拉結(jié)，以增強(qiáng)墻角的整體性。夯好之后還要用尖頭鋼釬插入土墻，通常憑經(jīng)驗(yàn)以鋼釬插入的深度來判斷土墻夯筑的密實(shí)度，這種嚴(yán)格的檢測(cè)手段也是確保土墻質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

3.3 邊框體系的處理

夯土墻的轉(zhuǎn)角及沿長(zhǎng)度每隔5m左右設(shè)一構(gòu)造柱(磚柱)，沿高度方向每隔4m左右設(shè)一圈梁，圈梁可用配筋磚帶或木圈梁。構(gòu)造柱和圈梁形成了邊框體系有效約束了墻體，增強(qiáng)了墻體的變形能力。

3.4 新舊夯土墻的連接問題

在修復(fù)夯土墻過程中，為了最大體現(xiàn)歷史的原貌，一段墻有的只修其中毀壞的局部，保留其中質(zhì)量還可以的一部分，在新舊墻體連接處設(shè)磚垛過渡，磚垛與舊墻體的縫隙插入小生鐵片逼緊和灌注灰漿處理。

3.5 夯土墻的裂縫處理

有的夯土墻墻體強(qiáng)度還可以，只是由于不均勻沉降引起墻體小裂縫，為了保存它，在縫隙插入小生鐵片逼緊和灌注灰漿處理即可。

4 夯土墻的抗壓試驗(yàn)

對(duì)于用傳統(tǒng)工藝修復(fù)的新夯土墻，為了了解其抗壓強(qiáng)度，在實(shí)體中取試件做抗壓實(shí)驗(yàn)。構(gòu)件根據(jù)施工工藝的不同分為三種:木卡夯墻、木柱夯墻和連體夯墻。夯土墻材料配合比為:本地熟土32%、生土18%、殼灰12%、殼灰丁10%、碎瓦片、瓷片25%、糯米漿3%等，按一定比例進(jìn)行科學(xué)配料，混合均勻。

4.1 試驗(yàn)條件

由于我國暫無夯土墻材料試驗(yàn)的相關(guān)規(guī)范，本次試驗(yàn)參考《磚石結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ3－73)，試件采用邊長(zhǎng)為15cm的立方體試塊，試件均由現(xiàn)場(chǎng)夯土墻中取樣(取樣區(qū)域跨越不同夯循)，并切割成邊長(zhǎng)約150mm的立方體試塊，由于夯土墻材料強(qiáng)度較低，試塊在加工成型的過程中存在缺損情況，本次試驗(yàn)對(duì)于邊角輕微缺損的試塊采用水泥土材料修補(bǔ)平整，水泥土配合比例為淤泥:水泥:砂=10∶3∶3，摻水量經(jīng)以材料具有較好可塑性，修補(bǔ)容易成型為宜。試塊上下受壓面采用厚度約3mm的水泥砂漿找平。修補(bǔ)用水泥土制作3個(gè)試塊，與修補(bǔ)后的夯土墻試塊同條件養(yǎng)護(hù)。在夯土墻試塊抗壓試驗(yàn)的同時(shí)進(jìn)行水泥土試塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

4.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)加荷采用液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)，加荷速度為1.1kN/s。

4.3 試驗(yàn)結(jié)果

圖1～圖3所示為夯土墻試塊抗壓典型試驗(yàn)曲線。由圖1～圖3可見，荷載曲線在4～5kN左右曲線出現(xiàn)水平段，這是由于試塊兩個(gè)受壓面不完全平行，試驗(yàn)機(jī)球鉸在持荷狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)整，以使上下承壓面受壓均勻。隨著荷載增加，荷載－時(shí)間曲線呈線性增長(zhǎng)，約達(dá)到極限荷載70～80%時(shí)，試塊首先出現(xiàn)豎向裂縫，荷載曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)趨于平緩，隨后試塊出現(xiàn)多道豎向裂縫，并迅速產(chǎn)生橫向脹裂，試塊邊角部及外層剝落，此時(shí)荷載迅速降低，試塊破壞。

圖1 夯土墻試塊木柱03試驗(yàn)曲線

圖2 夯土墻試塊連體03試驗(yàn)曲線

圖3 夯土墻試塊木卡03試驗(yàn)曲線

5 結(jié)論

影響修復(fù)墻體強(qiáng)度主要有以下幾點(diǎn):(1)材料的影響:夯土墻材料直接影響墻體的承載能力，墻體材料的強(qiáng)度越高，墻體的承載力越大，影響土料強(qiáng)度的主要因素有:土的種類，含水率，摻料的種類及比例等;(2)施工方法及施工質(zhì)量的影響:兩板水平接縫處是夯土墻施工的薄弱環(huán)節(jié);(3)墻身構(gòu)造的影響:加構(gòu)造柱、圈梁及墻筋可以提高墻體的整體性，構(gòu)造柱可以使易受風(fēng)雨侵蝕的房屋轉(zhuǎn)角部位得到保護(hù)，提高房屋的耐久性。

[1]涂燁.三坊七巷夯土版筑施工工藝[J].福建建設(shè)科技，2013(4):22－23.

[2]黃儀.“三坊七巷”夯土墻材料性能試驗(yàn)研究[J].福建建設(shè)科技，2009(1):68－69.