杭州西湖景區(qū)典型近代建筑現(xiàn)狀調(diào)查及保護(hù)技術(shù)探究

陳 宇，姜麗南，劉 潔，郝澤奇，劉嘉誠，王穎紅，錢天華，沈 靈

（1.浙江省建筑科學(xué)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310012；2.杭州西湖風(fēng)景名勝區(qū)岳廟管理處（連橫紀(jì)念館），浙江 杭州 310017；3.浙江大學(xué)藝術(shù)與考古學(xué)院，浙江 杭州 310007；4.杭州古博文?？萍加邢薰?，浙江 杭州 310023；5.浙大城市學(xué)院，浙江 杭州 310015）

1 概 述

杭州西湖世界文化景觀遺產(chǎn)核心區(qū)包含了大量文物建筑（如秋水山莊、云亭等）、歷史建筑（如省廬、菩提精舍等）及歷史風(fēng)貌建筑（如初陽臺(tái)等），見表1。而集中最多近代建筑的是“開放式近代建筑博物館”北山街歷史文化街區(qū)和清代皇家行宮遺址的孤山景區(qū)。在我國(guó)進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)近代建筑遺產(chǎn)活化利用的背景下，如何在城市有機(jī)更新中可持續(xù)地保護(hù)和安全有效地利用近代建筑，延長(zhǎng)其安全利用期限，讓這些百年建筑再放光芒，促進(jìn)城市漸進(jìn)永續(xù)的有機(jī)更新，是有關(guān)部門一直密切關(guān)注的問題。因此，評(píng)估北山近代建筑的保存現(xiàn)狀，并在遵守“不改變?cè)苍瓌t”下，有針對(duì)性地探討適用于鋼筋混凝土類以及巖石類建筑的可持續(xù)性保護(hù)措施，是研究的當(dāng)務(wù)之急。

表1 調(diào)查區(qū)域近代建筑概況

2 杭州西湖景區(qū)典型近代建筑現(xiàn)狀調(diào)查

2.1 研究目的

評(píng)估西湖景區(qū)北山街歷史建筑保存狀況，并探討一種對(duì)這類建筑干擾小且可持續(xù)性的保護(hù)修復(fù)技術(shù)。

2.2 研究方法與參考標(biāo)準(zhǔn)

研究由兩部分組成（圖1）。第一部分為現(xiàn)狀勘查工作。根據(jù)建筑的材質(zhì)、形制、功能以及所處位置，選取6座歷史風(fēng)貌建／構(gòu)筑物（圖2）作為研究點(diǎn)。分別是位于寶石山山腰的寶燦亭（圖2a）、寶云亭（圖2b），位于寶石山山頂?shù)某蹶柵_(tái)（圖2c），位于寶石山山腳的石質(zhì)洞穴式墓葬遺跡葛園（圖2d）、關(guān)岳廟昭忠祠牌坊（圖2e）以及位于寶石山山腰的棲霞嶺23號(hào)建筑（圖2f）。對(duì)選定的建筑進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)病害調(diào)查、無損檢測(cè)分析以及風(fēng)化產(chǎn)物檢測(cè)，總結(jié)病害類型、分布及影響因子，確定相應(yīng)的環(huán)境優(yōu)化策略和預(yù)防保護(hù)措施。病害圖繪制參考《石質(zhì)文物病害分類與圖示（WW／T 0002-2007）》，現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)采用ZC4型回彈儀，檢測(cè)方法參考《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程（JGJ／T23-2011）》。相關(guān)工作遵照《中華人民共和國(guó)文物保護(hù)法（2017修正本）》《中國(guó)文物古跡保護(hù)準(zhǔn)則（2015）》《浙江省文物保護(hù)管理?xiàng)l例（2014）》《樣品采取、制備和保管（SPB-HYS-201-A）》等法律、準(zhǔn)則及條款進(jìn)行。

圖1 勘察檢測(cè)方法

圖2 寶石山上六處典型近代建筑

第二部分為風(fēng)化產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)室表征。其中包括材料成分的檢測(cè)，使用儀器為Rigaku UltimaIV粉末型X射線衍射儀，以及建筑材料中可溶鹽含量評(píng)估，使用儀器為離子色譜儀。

2.3 調(diào)查分析

2.3.1 病害類型及分布

通過對(duì)杭州西湖近代建筑進(jìn)行系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)病害調(diào)查后，發(fā)現(xiàn)磚石質(zhì)建、構(gòu)筑物病害方面，寶石山山腰通風(fēng)條件較好的亭子石質(zhì)構(gòu)件部分建筑風(fēng)化程度較弱，集中在柱腳位置。而山腳建筑的風(fēng)化程度則比較高，病害也比較嚴(yán)重?？锥礌铒L(fēng)化、表面酥粉、片狀剝落、生物病害及裂隙這幾種病害類型最為常見，且?guī)缀踉诿刻幗ㄖ隙加蟹植迹}析和水漬病害較少（表2～4）?？锥礌铒L(fēng)化穴及表面酥粉的形成通常與鹽風(fēng)化、干濕循環(huán)和凍融作用有關(guān)。杭州市水系發(fā)達(dá)，地下水位較高，其中富含的可溶鹽極易通過毛細(xì)現(xiàn)象進(jìn)入到建筑本體當(dāng)中。在外界溫濕度反復(fù)波動(dòng)變化的影響下，可溶鹽在巖體內(nèi)部及表面結(jié)晶析出，對(duì)巖石內(nèi)部組成之間的粘結(jié)力造成破壞，進(jìn)而加速巖石風(fēng)化。隨著全球變暖的影響，杭州市未來夏冬兩季氣溫可能會(huì)持續(xù)增加并伴隨降雨量同步加大，將進(jìn)一步加速鹽風(fēng)化作用以及生物風(fēng)化作用對(duì)建筑本體的破壞。降雨量增大所引發(fā)的暴雨等極端氣候?yàn)?zāi)害的發(fā)生還會(huì)對(duì)已然風(fēng)化的部分帶來毀滅性沖擊，酸雨也對(duì)磚石材料有較大的腐蝕作用。

表2 寶燦亭、寶云亭主要病害類型及分布

關(guān)岳廟昭忠祠牌坊的病害問題主要為鋼筋銹蝕誘發(fā)的混凝土脹裂、裂縫發(fā)育以及碳化（表5）。病害主要發(fā)生于建筑物的較高部位，如牌坊頂部。濕熱環(huán)境下鋼筋銹蝕程度非常高，銹蝕脹裂破壞混凝土保護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)建筑自身安全及穩(wěn)定性威脅極大。除此之外，頂部植物生長(zhǎng)、構(gòu)件缺失也是其中較為明顯的破損特征，已嚴(yán)重影響該建筑的整體外觀。

表3 初陽臺(tái)主要病害類型及分布

表4 葛園主要病害類型及分布

表5 關(guān)岳廟昭忠祠牌坊主要病害類型及分布

2.3.2 巖石成分及風(fēng)化產(chǎn)物檢測(cè)結(jié)果

對(duì)寶燦亭、寶云亭巖石基座和初陽臺(tái)、葛園表面剝落巖層進(jìn)行物相檢測(cè)。表征譜圖顯示巖石本體主要成分為石英、正長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、金云母，并檢出生石膏二水合硫酸鈣。

建筑表層風(fēng)化產(chǎn)物鹽霜的檢測(cè)結(jié)果顯示：三處巖石本體中的硫酸根離子與鈣離子含量較高，尤其是初陽臺(tái)東南墻以及葛園洞穴墓葬遺跡的南向崖體外立面。這說明了可溶鹽更傾向于向這兩個(gè)面遷移沉積，從而在這兩個(gè)里面造成更嚴(yán)重的鹽害現(xiàn)象。在后續(xù)的加固保護(hù)工作中，需多加關(guān)注。

2.3.3 建筑材料強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

本研究以現(xiàn)場(chǎng)回彈數(shù)據(jù)為參考，評(píng)估各建筑中巖石構(gòu)件以及混凝土不同高度處的強(qiáng)度變化規(guī)律。以此作為判斷建筑中受風(fēng)化影響更大部位的依據(jù)。

檢測(cè)結(jié)果顯示（表6），寶燦亭、寶燦亭、初陽臺(tái)檢測(cè)表面強(qiáng)度都呈現(xiàn)隨著高度的下降而降低的規(guī)律。關(guān)岳廟昭忠祠牌坊柱石表面強(qiáng)度同樣呈現(xiàn)上高下低趨勢(shì)。這表明建筑底部風(fēng)化程度更高，葛園外立面不同高度強(qiáng)度變化不大。

表6 現(xiàn)場(chǎng)回彈換算強(qiáng)度值

2.3.4 鋼筋銹蝕程度的實(shí)驗(yàn)室評(píng)估

棲霞嶺23號(hào)建筑整體老化破損嚴(yán)重，一樓天花板鋼筋銹蝕嚴(yán)重，可見部分銹蝕鋼筋暴露。經(jīng)酚酞試劑涂抹檢測(cè)，暴露的混凝土斷面未出現(xiàn)變色，表明鋼筋保護(hù)層已完全被碳化，鋼筋銹脹。為測(cè)試該鋼筋銹蝕程度，從現(xiàn)場(chǎng)剝離部分鋼筋銹蝕體，通過實(shí)驗(yàn)室極化曲線分析，測(cè)得腐蝕電壓為-291.8 mV（vs.SCE），腐蝕電流密度為1.28μA／cm2。檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)樣Q235鋼片數(shù)據(jù)（-457.4 mV（vs.SCE），2.39μA／cm2）對(duì)比可知腐蝕電流密度較低，鋼筋已氧化，銹蝕嚴(yán)重，且有加速腐蝕趨勢(shì)。這對(duì)建筑的安全及穩(wěn)定性有極大威脅。

3 保護(hù)修復(fù)對(duì)策

通過上述檢測(cè)分析可知，這些近代建筑都出現(xiàn)了不同程度的風(fēng)化裂化，需要對(duì)其進(jìn)行一定的保護(hù)措施，以延長(zhǎng)它們的保存時(shí)間以及最大程度的保留其自身的歷史、藝術(shù)、科學(xué)、社會(huì)及文化價(jià)值。文物建筑的修繕講究保留其自身“原真性”和“完整性”。這些近現(xiàn)代建筑雖還未被列入文物行列，但其自身同樣承載著特殊時(shí)代的社會(huì)、文化、藝術(shù)與科學(xué)價(jià)值，因此對(duì)其原貌和形制的保存同樣重要。在這種共識(shí)的基礎(chǔ)上，我們認(rèn)為探討一種對(duì)原材料干擾性小且可持續(xù)性的保護(hù)手段是非常有必要的。

3.1 電化學(xué)保護(hù)技術(shù)應(yīng)用于近代建筑保護(hù)的可行性

電化學(xué)保護(hù)技術(shù)是一種干擾性較小的加固保護(hù)方法，可通過人為誘導(dǎo)促進(jìn)加固材料在建筑材料中的遷移。具有綠色環(huán)保特征的電化學(xué)技術(shù)對(duì)近代建筑的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能的影響，這其中雙向電遷移技術(shù)是一種新型、高效、環(huán)保、耐久的電化學(xué)保護(hù)方法。針對(duì)鋼筋混凝土建筑，該方法可去除鋼筋中的有害氯離子，并誘導(dǎo)阻銹劑加速通過混凝土層到達(dá)鋼筋表面，提高鋼筋的防腐蝕能力，達(dá)到長(zhǎng)期的保護(hù)效果。

電化學(xué)保護(hù)技術(shù)同樣適用于對(duì)石質(zhì)文物的保護(hù)加固。它可以幫助加固材料通過電位差在缺陷部位沉積，從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)貼敷、噴涂方法難以對(duì)保護(hù)區(qū)域形成均勻且致密保護(hù)層的缺點(diǎn)，與此同時(shí)還可大大提升保護(hù)層的形成效率。

3.2 其他保護(hù)措施

1）綠化控制：對(duì)生長(zhǎng)于建、構(gòu)筑物周圍和表面以及裂隙中的植被進(jìn)行定期修枝，適當(dāng)清除或在屋面使用除草劑，在建筑修繕時(shí)換用釉面瓦，避免植物持續(xù)生長(zhǎng)對(duì)建筑本體造成破壞。并對(duì)建、構(gòu)筑物進(jìn)行表面蒸汽及溶劑清洗控制微生物病害。

2）危巖加固：臨近建筑的山體砌筑石擋墻，防止土石下滑，建、構(gòu)筑物周邊的危巖進(jìn)行加固治理，避免因巖石崩塌、滑動(dòng)對(duì)建筑帶來危害。

3）排水措施：在建、構(gòu)筑物周圍做好排水工作，條件允許的情況下可在建筑周邊增設(shè)散水、外墻勒腳及截水溝，降低地下水位，從而減弱地下水毛細(xì)現(xiàn)象而帶來的風(fēng)化破壞以及水反濺柱礎(chǔ)、基座、墻腳產(chǎn)生的微生物侵蝕。

4）建、構(gòu)筑物防水防潮措施：在建筑修繕時(shí)，完善給排水設(shè)施，補(bǔ)配檐溝、落水管。對(duì)于酥堿的磚墻注射增水劑增設(shè)防潮層，外墻勒腳和散水采用強(qiáng)度較高、防水性能較好的材料，混凝土地面施工時(shí)加入混凝土密封固化劑。在允許的情況下適當(dāng)增加出檐深度，預(yù)防酸雨侵蝕。在屋面翻修時(shí)，通過荷載計(jì)算判斷是否增加水泥砂漿鋼絲網(wǎng)及防水卷材層。

4 結(jié) 語

2021年是杭州西湖申遺成功十周年，北山街歷史文化街區(qū)保護(hù)規(guī)劃、寶石山區(qū)域綜合整治和孤山建筑修繕項(xiàng)目，使我們得以在西湖文化景觀世界遺產(chǎn)核心區(qū)進(jìn)行該項(xiàng)研究，探索磚（石）質(zhì)文物保護(hù)和鋼筋混凝土病害控制新技術(shù)。在實(shí)現(xiàn)近代建筑遺產(chǎn)的預(yù)防性保護(hù)的同時(shí)探討促進(jìn)城市有機(jī)更新的適用技術(shù)，適宜的實(shí)施條件和工藝可以提高近代建筑遺產(chǎn)的保護(hù)效果，為近代建筑的保護(hù)的提供了科學(xué)的理論基礎(chǔ)和方法。使西湖世界文化遺產(chǎn)的保護(hù)管理更加科學(xué)、環(huán)保、智能、可持續(xù)。讓西湖建筑遺產(chǎn)更好地與環(huán)境和諧相處，逐漸成為中國(guó)世界文化遺產(chǎn)保護(hù)利用的典范。同時(shí)，也為電化學(xué)修復(fù)在近代建筑保護(hù)修復(fù)工程應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)，并可惠及江南地區(qū)其他近代建筑的可持續(xù)保護(hù)和利用。