塑造再生的城市細(xì)胞
——城市工業(yè)遺產(chǎn)的保護(hù)與再利用研究

文/陳曉敏 中鐵大橋局集團(tuán)武漢地產(chǎn)有限公司 湖北武漢 430070

城市工業(yè)遺產(chǎn)的保護(hù)與再利用是一項(xiàng)艱難而長(zhǎng)期的課題，需要法規(guī)、體制和評(píng)價(jià)體系，需要全民關(guān)注和公眾參與，更需要具可操作性的保護(hù)與再利用的規(guī)劃方法，利用既要服從保護(hù)，也要與老工業(yè)區(qū)更新整體規(guī)劃，采取政府主導(dǎo)實(shí)施、啟動(dòng)工業(yè)遺產(chǎn)利用的項(xiàng)目、優(yōu)先改善環(huán)境、多功能混合、小規(guī)模漸進(jìn)式實(shí)施等策略。工業(yè)遺產(chǎn)再利用與文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)、工業(yè)旅游產(chǎn)業(yè)等現(xiàn)代服務(wù)業(yè)結(jié)合，使工業(yè)遺產(chǎn)融入城市功能系統(tǒng)中得到有效保護(hù)。

1、工業(yè)建筑遺產(chǎn)保護(hù)與再利用的基本原則

工業(yè)建筑遺產(chǎn)的保護(hù)與再利用已經(jīng)成為當(dāng)代中國(guó)主要城市建設(shè)發(fā)展過程中所要考慮的重點(diǎn)問題之一，在這一發(fā)展過程中，如何在保持城市文脈、維系城市發(fā)展印記的前提下，為工業(yè)建筑注入新的活力、賦予新的功能、從而帶動(dòng)人居環(huán)境的優(yōu)化和城市的可持續(xù)發(fā)展。并在開發(fā)過程中兼顧各方利益、保持常態(tài)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，是我們所要著重關(guān)注的一系列問題。

1.1 城市區(qū)域功能的調(diào)整與優(yōu)化

當(dāng)代中國(guó)，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，原有城市的區(qū)域面積不斷擴(kuò)大、人口不斷增加，導(dǎo)致早期所形成的城市格局與面貌已經(jīng)無法承載新的城市功能。在城市的不斷擴(kuò)展中，大量的舊有工業(yè)區(qū)因生產(chǎn)滯后、空間局限等問題無法再適應(yīng)現(xiàn)代化的生產(chǎn)要求，迫使大量工廠向城市的郊區(qū)遷移，通過新建廠區(qū)使之重新煥發(fā)生產(chǎn)活力，而遺留下來的工業(yè)遺產(chǎn)則因缺乏使用功能而逐步淪為城市廢墟。要想使其整體區(qū)域重新與城市的功能相匹配，就必須注入新的功能使其煥發(fā)第二次生命。因此對(duì)于產(chǎn)業(yè)建筑地塊及建筑的保護(hù)不是靠簡(jiǎn)單的修繕維護(hù)，而是意味著新的創(chuàng)造，達(dá)到帶動(dòng)都市周邊環(huán)境復(fù)蘇的目的。將工業(yè)建筑的保護(hù)與重新利用同城市新的發(fā)展契機(jī)結(jié)合起來，滿足城市發(fā)展的要求，使他們煥發(fā)新的經(jīng)濟(jì)活力。同時(shí)對(duì)于城市區(qū)域經(jīng)濟(jì)的調(diào)整，也要充分利用工業(yè)遺產(chǎn)的自身特點(diǎn)和潛在價(jià)值，通過新的產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整使其成為城市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的有效手段之一，形成由工業(yè)建筑遺產(chǎn)為核心的經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)點(diǎn)，從而輻射周邊地區(qū)有效帶動(dòng)周邊整體環(huán)境的復(fù)蘇。

1.2 建筑功能的調(diào)整與置換

在對(duì)工業(yè)建筑進(jìn)行改造時(shí)，應(yīng)最大限度的保持其原有形態(tài)的特色，實(shí)現(xiàn)其功能空間的再利用。在不破壞其真實(shí)性的條件下對(duì)其多實(shí)行可逆性的改造方法，對(duì)建筑的破壞和影響必須降到最低程度，新加建的材料與結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠與原建筑有清晰的區(qū)分，使建筑呈現(xiàn)不同時(shí)期的改造痕跡。對(duì)建筑場(chǎng)所中喪失使用功能的生產(chǎn)設(shè)備，進(jìn)行藝術(shù)化的再處理，使其成為改造后新功能的附屬元素。巧妙的藝術(shù)再造可以使其轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌拇嬖谛螒B(tài)，呈現(xiàn)出一種藝術(shù)性與趣味性兼具的工業(yè)藝術(shù)品。

2、工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)與再利用

目前大家更多的會(huì)偏重于舊工業(yè)建筑室外空間和立面表皮的改造研究，較少關(guān)注其室內(nèi)空間。其中武漢某廠是屬于國(guó)家“一五”計(jì)劃建設(shè)項(xiàng)目之一，某廠車間的多種功能復(fù)合模式在武漢是第一次大膽嘗試，本文以武漢某廠車間為例，系統(tǒng)分析和梳理其室內(nèi)空間改造利用的方法。

2.1 某廠車間的功能置換

某廠車間的改造是一種復(fù)合置換類型，是將幾種文化藝術(shù)功能結(jié)合在一起，提供全面的文化藝術(shù)體驗(yàn)，通過各功能的融合，使藝術(shù)中心蛻變成為市民提供全方位、系統(tǒng)性歷史文化體驗(yàn)的高地，復(fù)合功能開發(fā)的新方式契合了某廠車間的實(shí)際情況。首先，某廠車間的再利用與大片住宅區(qū)開發(fā)相結(jié)合在武漢是首例，為改造后的藝術(shù)中心帶來了活力，同時(shí)改造后的藝術(shù)中心也為社區(qū)提供了一個(gè)公共空間、記憶空間、體驗(yàn)空間，為社區(qū)的生活提供了多樣文化體驗(yàn)。其次，作為文化創(chuàng)意與跨界融合的示范區(qū)，某廠國(guó)際藝術(shù)中心將文化創(chuàng)意和功能融合放在首位，提倡的是開放性和原創(chuàng)性，為城市提供一個(gè)文化交流的平臺(tái)，較為完整地保留工業(yè)生產(chǎn)生活的記憶。最后是功能的多樣性，某廠國(guó)際藝術(shù)中心包含展覽、演出、閱覽、辦公等多種功能，具有會(huì)展、商業(yè)空間和城市公園方式的典型特征，工業(yè)建筑再利用融合如此多的功能，在國(guó)內(nèi)比較少見。某廠車間的復(fù)合功能置換類型相比較其他置換類型具有明顯的優(yōu)勢(shì)：第一，更專注城市、社區(qū)的發(fā)展，根據(jù)所在區(qū)域的發(fā)展情況，將自身的發(fā)展嵌入社區(qū)的發(fā)展中，形成“激活式”、“補(bǔ)給式”的發(fā)展關(guān)系。第二，具有更強(qiáng)的多樣性、趣味性和開放性，復(fù)合功能開發(fā)更注重公共參與和市場(chǎng)調(diào)節(jié)，其功能的種類和比例可依靠后期市場(chǎng)機(jī)制調(diào)節(jié)自我更新發(fā)展，這種自下而上的發(fā)展模式一改工業(yè)遺產(chǎn)往日的枯燥和乏味，增添了更多的趣味性，具有更強(qiáng)的活力。第三，在廣度和深度兩個(gè)層面上，該類型所訴求的多樣性和開放性帶來的是較高的傳播力，使數(shù)量更多、層次更廣的受眾體會(huì)到工業(yè)文化的魅力。

2.2 某廠車間的重組與增擴(kuò)

車間內(nèi)部空間改造原則是以老建筑內(nèi)部空間為切入點(diǎn)，通過新空間的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)新功能，具體設(shè)計(jì)方法體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先，保留舊結(jié)構(gòu)、增加新構(gòu)件。通過結(jié)構(gòu)檢測(cè)可知原車間結(jié)構(gòu)基本合理，結(jié)構(gòu)傳力線路基本清晰，結(jié)構(gòu)構(gòu)造和連接基本可靠，只需要對(duì)部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，結(jié)構(gòu)的梁柱加固后基本保留，根據(jù)安全和功能需求增加柱子以表現(xiàn)空間的美感，保留原有的屋架及通風(fēng)采光的屋頂天窗，體現(xiàn)了工業(yè)的結(jié)構(gòu)美。最后，保持外部環(huán)境、擴(kuò)展新地下空間。原有工業(yè)建筑具有較高的文化保護(hù)價(jià)值，不宜在原建筑上進(jìn)行大面積改造，某廠藝術(shù)中心保留原始建筑的基礎(chǔ)上在相鄰區(qū)拓展地下空間作為運(yùn)動(dòng)中心，地下一層、地上一層，并以空中連廊形式與原廠房進(jìn)行搭接，具有新老空間共存的特點(diǎn)。

3、工業(yè)遺產(chǎn)再利用的加固技術(shù)

3.1 結(jié)構(gòu)概況

某廠國(guó)際藝術(shù)中心為既有某廠廠房加固改造再利用，原有廠房已使用47年，分為主廠房與西側(cè)輔樓，主廠房高8.4 米，為單層廠房，輔樓2 層，為車間辦公用房。按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年計(jì)算，已接近設(shè)計(jì)使用壽命。廠房結(jié)構(gòu)存在未進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)、混凝土碳化、墻體風(fēng)化、使用過程中破壞等情況。原廠房結(jié)構(gòu)形式為：獨(dú)立柱基，預(yù)制排架柱，預(yù)應(yīng)力折線桁架，預(yù)制大型混凝土屋面板。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，桁架改造后荷載為8kN/m2。為了解廠房結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，在加固設(shè)計(jì)前需對(duì)原廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面、系統(tǒng)的檢測(cè)。根據(jù)工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)特性，重點(diǎn)介紹了廠房主要部位——桁架的檢測(cè)加固技術(shù)。

3.2 桁架鋼筋檢測(cè)

采用探地雷達(dá)和鋼筋定位儀測(cè)量原廠房結(jié)構(gòu)的柱、基礎(chǔ)、屋架及屋面板混凝土的內(nèi)部鋼筋，確定了混凝土內(nèi)部鋼筋的數(shù)量、位置。探地雷達(dá)無損檢測(cè)法是一種用于確定地下介質(zhì)分布的廣譜電磁法，它具有無損、快速、準(zhǔn)確的工作特點(diǎn)，各種工程中相關(guān)的疑難問題都能在很短的時(shí)間內(nèi)得到解決。探地雷達(dá)工作的基本原理是向地下發(fā)送脈沖形式的高頻、甚高頻電磁波。電磁波在地下介質(zhì)傳播過程中,當(dāng)遇到存在電性差異的地下目標(biāo)體,如空洞、分界面等時(shí),電磁波便發(fā)生反射,返回到地面時(shí)由接收天線所接收。在接收到的雷達(dá)波進(jìn)行處理和分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)接收到的雷達(dá)波形、強(qiáng)度、雙程走時(shí)等參數(shù)便可推斷地下目標(biāo)體的空間位置、結(jié)構(gòu)、電性及幾何形態(tài)，從而達(dá)到對(duì)地下隱蔽目標(biāo)物的探測(cè)。本次檢測(cè)所用儀器為瑞典MALA 公司研制生產(chǎn)的RAMACGPR型高精度地探雷達(dá)系統(tǒng)。根據(jù)探測(cè)深度及探測(cè)目標(biāo)體等級(jí)，選用1000MH 屏蔽天線，該天線探測(cè)混凝土最大深度超過1 米，分辨率可達(dá)厘米級(jí)，符合檢測(cè)條件。桁架鋼筋檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1

3.3 桁架承載力檢測(cè)

選擇上述具有代表性的3 榀中間屋架進(jìn)行承載力檢測(cè)。在桁架下弦跨中、1/3 處和1/6 處各懸吊一鉛球，鉛球底部設(shè)百分表測(cè)量桁架撓度值，桁架承載力檢測(cè)布置，在加載平臺(tái)上堆置沙袋，桁架發(fā)生撓動(dòng)，由于本試驗(yàn)為非破壞性試驗(yàn)，試驗(yàn)中撓度過大會(huì)使混凝土桁架開裂，故并不需要知道結(jié)構(gòu)極限承載力，只需要驗(yàn)證結(jié)構(gòu)是否能滿足新的荷載要求。試驗(yàn)以設(shè)計(jì)單位提供的設(shè)計(jì)荷載8kN/m2 為堆載目標(biāo)，逐級(jí)加載，若加載至8kN/m2 時(shí)桁架撓度小于設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的限值，則認(rèn)為桁架承載力合格，不需補(bǔ)強(qiáng)。若桁架的承載力無法達(dá)到8kN/m2，桁架承載能力與8kN/m2（改造設(shè)計(jì)荷載）相差的部分需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。為了防止加載過程中對(duì)屋架造成破壞，加載過程中應(yīng)對(duì)屋架新增撓度和桿件最大應(yīng)變進(jìn)行控制，其中一項(xiàng)達(dá)到限值時(shí)立即停止加載。如果加載至8kN/m2 可能會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞。為防止加載對(duì)屋架造成破壞，將設(shè)計(jì)荷載下的驗(yàn)算撓度值設(shè)定為撓度限值，當(dāng)桁架的總撓度達(dá)到該限值時(shí)停止加載，將對(duì)應(yīng)的荷載視為桁架的承載能力。根據(jù)計(jì)算，8kN/m2 荷載下的撓度限值為2.76mm，扣除當(dāng)前測(cè)量撓度平均值1.23mm，因此加載過程中新增撓度應(yīng)控制在1.53mm 內(nèi)。為了使原結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)過程中不產(chǎn)生新的試驗(yàn)裂縫。

3.4 桁架加固設(shè)計(jì)與施工

（1）桁架加固設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及理論計(jì)算，推算出桁架可承受的荷載為1.2kN/m2，無法滿足8kN/m2 的設(shè)計(jì)使用要求。因此，需要對(duì)屋架進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目桁架為預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，腹桿截面尺寸小。為盡量減小加固對(duì)原結(jié)構(gòu)的損傷，在桁架加固設(shè)計(jì)中對(duì)桁架下弦桿采取8mm 厚Q235B 鋼材滿包鋼注膠加固，腹桿采取6mm 厚Q235B 鋼材滿包鋼注膠加固，屋架上弦桿件兩側(cè)及底面采取8mm 厚Q235B 鋼材滿包鋼注膠加固，屋架節(jié)點(diǎn)處采取8mm 厚Q235 鋼材包鋼連接綴板加固，為了防止二次裝修在屋架上進(jìn)行焊接對(duì)包鋼和結(jié)構(gòu)膠造成破壞，此次在屋架上預(yù)設(shè)了若干吊掛耳板，二次裝修可直接通過耳板連接吊掛，無需再焊接吊掛點(diǎn)。

（2）桁架加固施工。桁架包鋼注膠加固施工主要工藝如下：施工準(zhǔn)備→施工放線→結(jié)構(gòu)基層處理→鋼板制作并表面處理→拼裝焊接→封口→試壓、灌注結(jié)構(gòu)膠→養(yǎng)護(hù)固化→鋼材表面防火處理→驗(yàn)收。原結(jié)構(gòu)混凝土表面首先采用噴砂打磨工藝處理。噴砂打磨多見于混凝土橋面鋪裝施工中，利用壓縮空氣為動(dòng)力，以高速噴射束將高強(qiáng)度磨料以一定的速度和角度噴射到混凝土表面，利用磨料的沖擊力對(duì)混凝土表面進(jìn)行切削，在清理原結(jié)構(gòu)碳化層及其它污染物的同時(shí)使得混凝土表面清潔、粗糙，增加混凝土表面的附著力。既不破壞原混凝土表層骨料又不降低混凝土表層的強(qiáng)度，又最大限度的保存了原結(jié)構(gòu)的有效截面。本項(xiàng)目采用粒徑0.8mm-0.63mm 硅質(zhì)河沙，噴嘴入口最小空氣壓力0.5Mpa,噴射角30-75度，噴距800-200mm。噴砂打磨后在原混凝土表面形成了均勻、細(xì)致、粗糙的宏觀和微觀結(jié)構(gòu)，為高質(zhì)量粘鋼提供了有利條件。噴砂打磨工藝較傳統(tǒng)手持砂輪打磨節(jié)約40%的工期，取得了良好質(zhì)量效益和經(jīng)濟(jì)效益。打磨完畢后對(duì)屋架結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)包鋼鋼板精準(zhǔn)下料。為保證加工好的鋼構(gòu)件安裝位置正確，對(duì)制作好的構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)標(biāo)示。鋼板安裝采用專門卡具以及墊片箍牢、頂緊，在鋼板與混凝土面每隔一定距離粘貼小墊片，使鋼板與混凝土之間留有2-3mm 的縫隙，以備壓注膠液。包鋼焊接通過驗(yàn)收后方可灌注結(jié)構(gòu)膠，灌膠壓力控制為0.2-0.4Mpa，從低向高逐步灌注，當(dāng)下一個(gè)灌漿嘴出現(xiàn)膠漿后停止加壓并維持10分鐘左右，確保結(jié)構(gòu)膠能夠更好的充滿鋼板與混凝土結(jié)構(gòu)間的間隙，封閉灌漿嘴，再按照以上方式灌注下一個(gè)灌膠嘴。直到整個(gè)節(jié)點(diǎn)全部灌滿。待縫內(nèi)膠液達(dá)到初凝而不外流時(shí)，可拆下灌膠嘴，再用環(huán)氧樹脂膠泥把灌膠嘴處抹平封口。灌膠結(jié)束后，應(yīng)全數(shù)檢查補(bǔ)強(qiáng)效果和質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)及時(shí)處理，確保工程質(zhì)量，嚴(yán)格控制灌膠密實(shí)度達(dá)95%以上，節(jié)點(diǎn)區(qū)域不得空鼓。

城市工業(yè)遺產(chǎn)的保護(hù)與再利用成功與否，很大程度上取決于其功能與空間能否有效植入城市，可持續(xù)發(fā)展；取決于其衍生的政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)問題能否得到合理的解決；取決于對(duì)待歷史的態(tài)度，把城市工業(yè)遺產(chǎn)的保護(hù)與再利用當(dāng)作是起點(diǎn)還是終點(diǎn)；取決于是否具有可操作性的城市規(guī)劃控制與引導(dǎo)。這是一項(xiàng)復(fù)雜而長(zhǎng)期的課題，需要多學(xué)科的參與，多角度的分析，全民的關(guān)注。