大型古建筑文化遺產鼓脹病害修繕技術的研究與應用

摘要：南京城墻是明代的都城城墻，是全國重點文物保護單位，是我國目前規(guī)模最大的磚石結構城垣建筑，是“中國明清城墻”申遺體系中最具“都城”性質的城墻，在人類文化遺產中具有獨特的文物價值。南京城墻本體多為磚石結構，歷經600余年滄桑，墻體存在局部失穩(wěn)、鼓脹、裂縫、表層風化等多種安全隱患，嚴重影響了南京城墻作為文化遺產的真實性和完整性。文章以南京城墻鼓脹病害為研究對象，通過實地調研與文獻資料研究法，對病害進行梳理、匯總，分析鼓脹病害的分布情況、產生原因和危害程度，提出具有針對性的修繕技術及應用案例，為大型古建筑文物鼓脹病害的預防性保護、日常性保護、搶修性保護提供了可借鑒的思路。

關鍵詞：南京城墻；磚石建筑；鼓脹；修繕技術；科學保護

一、背景與目的

中國城墻是人類筑城史上最早的城墻之一，最早的城墻為約4000年前出現的土筑城墻。中國城墻具有復雜多樣的形制、豐富的文化內涵、龐大的數量，如今保留下來的以明清兩代修建的為主，“中國明清城墻”具有龐大的規(guī)模和有序的布局。

南京城墻始建于1366年，建成時全長35.267 km，現存25.091 km[1]，其不僅體現了我國古代高超的建造技術與先進的規(guī)劃思想，也綜合反映了明初的科技、文化、經濟發(fā)展水平。由于歷史朝代更迭及城市發(fā)展等原因，南京城墻總是處在一種建、毀、修的狀態(tài)下，研究、保護、利用和開發(fā)一直存在很多方面的困難。慶幸的是，新中國成立后，特別是近30年來，文化遺產保護理念日益深入人心，在各級政府與各地學者、文物工作者的倡議和保護下，逐漸形成了科學的保護體系。尤其是在“中國明清城墻”被列入世界文化遺產預備名單后，各地政府紛紛將古代城墻列為文物保護單位，并開展大規(guī)模的修繕及保護研究工作[2]。

南京城墻全線很長，其建筑材料與工序經過數百年時間的洗禮，粘合劑逐漸失效，拉結能力下降，并且隨著城墻頂部、立面等防排水裝置的損壞，使得雨水滲入城墻的表面和內里，進一步加速了墻體的風化、剝落、松動等各種病害的產生和發(fā)展，導致城墻自身強度降低，嚴重影響了南京城墻的真實性和完整性。因此，對南京城墻開展針對性的保護研究具有一定的必要性。

二、現狀調查

南京城墻主要病害類型包括裂縫、鼓脹、不均勻沉降、植被病害、風化等。病害調查方法包括兩種：一是參考近年日常保養(yǎng)方案中的病害種類；二是對南京城墻進行實地調研，通過拍照、病害特征描述、病害范圍確定等方式進行記錄，最后開展分類統(tǒng)計。

南京城墻中華門至東水關段以自承重式結構為主，其中，中華門至雨花門局部地段為包山式結構。其病害主要以風化、水溶為主，墻面存在裂縫、鼓脹等現象，局部地區(qū)植物生長茂盛，多為爬藤類植物和雜木，多發(fā)于墻面中下部分。墻面內側存在墻磚缺失、松動、風化等嚴重現象。城墻頂部海幔保存較好，兩側排水溝無雜物堆積，排水較通暢。

南京城墻東水關至標營門段為包山式城墻，內外墻從上到下均用城磚包砌，內墻高度隨山勢起伏而變化。由于城磚較新，存在輕微的泛堿現象，墻面基本完好，個別地方出現裂縫，無嚴重破損現象。城墻頂部海幔保存較好，兩側排水溝無雜物堆積，排水較通暢。

南京城墻標營門至太平門段因靠近富貴山，有一段墻體屬于包山墻。墻體外側采用城磚包砌筑的方式，城墻內側高低根據富貴山的山體走勢而建，其病害以局部墻磚松動缺失、裂縫、鼓脹、風化剝落、大面積孔洞為主（圖1）。城墻頂部大多為近年新修，保存完好。逢雨季，大量雨水匯集城墻根部，對城墻危害較大。

南京城墻太平門至解放門段屬于南京城墻典型的山體處包山墻，該墻體的內側為土體，外側為明城磚砌筑，砌筑方式為自上而下的包砌筑方式，城墻內側的高低根據附近的山體地勢而變化[3]。該段城墻外側為面向湖面，水分濕度較大，外墻潮濕并出現大面積青苔，磚體表層風化剝落嚴重，墻面出現多處大面積塌落和墻體開裂等險情（圖2）。內墻病害以局部墻磚松動缺失、裂縫、風化剝落為主，城墻頂部一些地方長滿雜草，兩側排水溝有雜草、樹葉等堆積，排水不暢。

南京城墻解放門至神策門段屬包山墻，外墻以城磚包砌為主，下方為條石基礎，內墻根據所在山體走勢而建，墻體內外高差較大。經過近年來的多次維修，保存相對較好。城墻內側主要為景觀綠化帶、居住用地和公共設施；城墻外側大部分為玄武湖公園。內外墻大部分都有不同程度的風化現象，且在許多位置剝落現象十分嚴重，部分墻面出現裂縫、輕微鼓脹的情況，損傷程度為中等類型。墻上保留排水口與排水路徑，保存狀況較好。城墻頂部保護較好，兩側排水溝無雜物堆積。

南京城墻神策門至獅子山東入口段為城墻遺跡，近年修復，目前本體保存狀況較好，僅受排水口漏水、爬藤類植物影響。然而兩側建筑雜亂，低矮密集且距城墻距離過近，威脅城墻本體安全且破壞城墻遺跡景觀風貌。

南京城墻獅子山東入口至定淮門段屬于包山墻，主要病害為墻面植物根系破壞、墻體多處出現裂縫。儀鳳門到挹江門主要問題為風化剝落嚴重，局部輕微鼓脹。城墻頂部部分女兒墻缺失，兩側排水溝有雜草、樹葉等堆積，排水不暢。

南京城墻定淮門南至漢西門段為包山砌法，該段墻面的墻體下方多有巖石露出，石頭表層有較嚴重的風化現象，以及潛在的坍塌風險。外側墻上有多處修補痕跡，能夠看出在原有墻面上又進行了補砌，該段墻體局部可見明顯的裂縫及開裂現象。

南京城墻漢西門至中華門西段城墻多為條石砌筑，從砌塊的狀況推斷修補時間較近，墻面總體上比較完好，沒有發(fā)現過于嚴重的病害。少數條石有開裂現象，注水口下方潮濕，破損程度為中下等。城墻頂部海幔保存較好，兩側排水溝無雜物堆積，排水較通暢。

三、原因分析

南京城墻本體各段結構及病害的主要影響因素為溫度、凍融、雨水和植被，一般凍融和雨水的影響會比較嚴重，植被對于玄武湖一側的墻體影響比較嚴重，山體內的水分較多且排疏不暢，對包山墻段的影響也比較嚴重，溫度和日照對全線的影響較為輕微。東線包山墻段以及北線沿玄武湖、琵琶湖段的保存狀態(tài)較差，南線多段保存現狀較好。

由于自然因素和人為因素的破壞，南京城墻產生了許多病害，主要表現為墻面風化剝落、表面鼓脹、墻體開裂、墻芯脫空、頂面防排水失效、墻體坍塌等。

墻體鼓脹容易發(fā)生在中上部位，由于城墻頂面老城磚的自然風化，表面欠平整，必定存在局部水分滯留的狀況，水泥砂漿滲水性差，水分無法通過磚縫及墊層向下滲透，導致頂面城磚滯水、吸水增加。冬季溫差大，增加凍融破壞，城墻頂面老城磚的破碎、風化病害加劇，進而形成惡性循環(huán)。頂面的積水下滲且排水不暢，在接近城墻底部的位置積蓄，形成水平側壓力，導致局部墻體發(fā)生鼓脹。

墻立面鼓脹是對城墻建筑危害性較大的一種病害，隨時可能塌落或引起周圍建筑物出現部分倒塌。造成墻面鼓脹的主要因素有：灌木、喬木等植物植株根部的擠脹，并引起根系周圍建筑物和內部墻芯的脫落；歷史修繕中采取貼墻法，外墻面的墻芯沒有采用相應的拉結方法，極易出現鼓脹；由于城墻內部建筑材料如碎磚、水泥等，在雨水的影響下材質優(yōu)劣變化、水泥體流失，都極易導致鼓脹病害的發(fā)生。

四、關鍵技術

砌體鼓脹為城墻的外層拉結強度較低，砌塊區(qū)域因受到周圍環(huán)境、降雨、積水、地質災害等影響，使灰縫松動、逐漸鼓起，并與內層墻面脫開，形成空腔的現象，當墻面的整體性過低時就會伴隨有剝落現象。多數墻面周圍有較長的斜向裂縫，個別脫落特別嚴重的區(qū)域，脫落邊緣清晰顯眼。多數鼓脹墻面表層都比較潮濕，很多有青苔生長，鼓脹空腔極易造成墻體內部水分的積累，進一步加深了空腔的擴張與深化，引起突發(fā)坍塌現象。

對于城墻各區(qū)段鼓脹程度、寬度、深度的不同，需要采用不同的修繕措施。

城墻的邊墻采用條石、塊石砌筑的鼓脹區(qū)域修繕技術，宜進行拆除與重新砌筑。若內部芯墻及邊墻整體性較好，則減少對城墻本體的干預，并根據其內部的實際情況采取局部滲透灌注水泥漿進行加固或不加固。在拆除過程中，應對條石進行編號以便后面恢復；為了防止芯墻發(fā)生坍塌，根據墻體高度的不同，頂部向內拆除設置2 m—6 m進行放坡，且采用水泥水玻璃雙液漿對周邊芯墻進行灌注，以提升其整體性。重新砌筑的邊墻應設置玻璃纖維分布筋，邊墻與芯墻之間設置玻璃纖維拉結筋。考慮到部分砌筑對粘結材料有較高的強度要求，重新砌筑的塊石墻部分與條石部分的粘結材料均采用水硬性石灰。

在拆除局部鼓脹區(qū)域時，應采取有效的安全措施，確保局部拆除對相鄰部分不構成顯著的安全影響；拆除區(qū)域的排水明溝、滴水槽、宇墻等均按原狀進行恢復。

鼓脹區(qū)域墻體進行植物根系的清除與修補，清除根系后留下的孔洞采用水硬性石灰進行修補（填塞）。在施工過程中，如果發(fā)現邊墻內部存在較大的孔洞現象，應采用水泥水玻璃雙液漿進行灌注，以增強其整體性。

有明顯鼓脹及磚塊脫落的磚墻墻體均進行拆除重砌：對于深度小于4 cm、寬度小于2 cm的裂縫，在明確其對城墻本體不會產生明顯不利影響的條件下，保持原狀；對于深度在4 cm—10 cm之間的裂縫，為了保證內外新舊墻體拉結及增強整體的穩(wěn)定性，采用錨筋的方式進行咬合。垂直于內部穩(wěn)定墻體做錨筋拉結，錨筋采用φ6螺紋不銹鋼，錨筋后尾采用100 m燕尾做有效固定，通過無應力鉆孔的方式，入射角度15°，錨筋成孔孔徑為14 m，鉆孔后使用強度在M10的水泥漿灌注填充，灌漿應采用低壓力自流灌漿。置入內側墻體，間距800 m，從灰縫打入，錨筋長度深入內部舊墻體500 m左右。左右新舊墻體處設置水平方向鋼筋，錨筋長度深入內部舊墻體500 m左右，豎向間隔1000 m（約八皮磚）。

對于砌體灰縫脫落和出現的細小裂縫，采用石灰砂漿將磚石表面的砌縫重新勾抹嚴實，注意將殘碎灰縫剔除清理干凈后再進行修補。砂中黏土含量應不大于5 %，勾縫砂漿中砂的最大粒徑應小于砂漿厚度的1.2 mm，如用作砌筑砂漿，最大粒徑不超過1.5 mm。其目的是減少砌體的透水性，減少灰漿的老化、粉化，保護砌體強度不受損害，延續(xù)其完整性和耐久性。

墻體拆砌時，施工單位需采取臨時性保護措施，防止墻體坍塌，確保安全施工。砌體砌筑完畢后，新舊墻體之間的裂縫采用乳膠水泥漿灌縫。

五、總結

本文以南京城墻為研究對象，對其全線存在的鼓脹病害現狀以及存在的主要問題進行簡單介紹，對于鼓脹病害的修復處理也在遵循傳統(tǒng)技術工藝的基礎上進行分類處理，這些都是值得重視的。南京城墻的保護現狀既有獨特性，也有普遍性，因此大型古建筑文化遺產的保護修繕與研究工作需要在充分現狀調查及原因分析的基礎上，逐段、逐區(qū)域甚至逐個病害點進行專項技術論證，進而開展保護修繕工作，確保文物安全。

參考文獻：

[1]楊國慶，王志高.南京城墻志[M].南京：鳳凰出版社，2008.

[2]于富業(yè)，史天亮.南京神策門段明城墻的保護與開發(fā)研究[J].江蘇第二師范學院學報，2016，32（03）：50-53.

[3]王南南，王羿，姚年康.不可移動文物修復保護研究——以南京城墻為例[J].藏天下，2023（04）：68-73.

作者簡介：

陳啟東（1972—），男，漢族，江蘇儀征人。大學本科，文博館員，研究方向：文物保護、文化遺產保護研究等。