■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)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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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
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.
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