山西省运城市盐湖区太平兴国寺塔修缮设计与实践

阴 田芳

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摘 要:通过对山西运城盐湖区太平兴国寺塔现状的评估分析,提出对塔体加固的技术方案,并成功指导工程实践,为砖石古塔的保护做出应用示范。

关键词:古塔 修复 加固

太平兴国寺塔,又名南海观音塔,俗名安邑塔。位于山西省运城市盐湖区安邑办事处东北隅,原为太平兴国寺主要建筑之一,现寺已毁,唯塔独存。《安邑县志》载,唐贞观年间(627—640

年)建;《山西通志》载,建于宋嘉祐八年(1063

年);清顺治十八年《太平兴国诸寺并古阴阴》碑载,隋仁寿年间(601原604 30 年(1941

年)所建,民国 年)补修。结合当地宋代砖塔结构及风格、做法分析断定,该塔为宋代遗物。2013 5

年 月公布为全国重点文物保护单位。2012 年编制保护修缮方案,2013

年动工,2016

年竣工。

一、残损状况评估

(一)自然及环境因素

1.

地震灾害的破坏太平兴国寺塔(图一)高十三级,70

余米,历经明代嘉靖、万历年间及民国九年的三次地震以及其他自然因素损伤。2008 5 12

年 月 日,四川汶川地震波及此塔,致使塔身通体开裂加重,塔顶及第十二、十三层塌毁,十一层仅存局部。现状残损如下。

(1)塔身:太平兴国寺塔正东、南、西、北四面均设有拱券门窗,在地震灾害下,塔体的主要四道大裂缝贯穿于此四面的门窗处,门窗砌体大多塌

1683mm;塔身西南、西北、东毁、损坏,塌落最宽达

500 ~北、东南四面墙体有不同程度裂缝,长5200mm,宽 1~4mm,深 310mm。塔内各边交接处有

1200 ~5200mm,宽 4 ~10mm,深明显裂缝,缝长300~400mm。表砖亦有局部脱落现象。

(2)塔之平座:毁坏处集中于各层东、南、西、 北面中间部位大裂缝贯穿处,西南、东南、东北三面亦受波及,尤其二、三层毁坏严重,90%毁坏无存,仅三层西北面保存较为完好,铺作攒数明确、结构清晰。四层东、南、西、北四面大裂缝贯穿处撕裂,宽

1000mm,深达塔心,其余四面保存较为完好。达

(3)塔之出檐:一层毁坏严重,仅西面保存较完整补间铺作三攒,其余各面可辨泥道栱隐刻之

90%。痕迹,转角铺作不存。毁坏率达二层至四层毁坏处集中于各层东、南、西、北、

100%西南面中间部位大裂缝贯穿处,严重者出檐毁坏无存,如二层西、西南面;轻者结构完整,局部有开裂现象,如四层东南、东北面。

五至十一层残存局部,毁坏处集中于各层东、

南、西、北面中间部位大裂缝贯穿处,西南、西北、东南、东北面多有细小裂缝。其中东面顶部尚存十层,仅余右侧局部砌体;南面顶部存十一层,仅余

85%;左半侧砌体;西面顶部存十层,毁坏严重,达

15%墙体;西南面顶部北面顶部存十层,仅余右侧

60%;西北面顶部存九层,存十层,砌体坍塌,仅存

10% 20%左侧局部毁坏,达 ;东南面顶部存九层,

10%残余砌体。毁坏无存;东北面顶部可辨十二层

(4)运城属暖温带半干旱大陆性季风气候。夏季炎热,冬季比山西省其他地方气温高,早晚温差

500~600适中。夏秋雨水丰沛,年均降水量 毫米,热量资源充足,地表水蒸发,通过砖体毛细向上扩散,周而复始,致使太平兴国寺塔一层墙体下部向

1200mm

上 内,砖返碱、风化、脱落严重。(二)塔体自身结构缺陷通过对太平兴国寺塔本体现状的观察分析,塔体的主要撕裂、坍塌部位,在各层券门部贯穿,

90%,并波及周边砌体,如二、三层平座毁坏率达几乎全数不存。造成这种现象与塔体自身结构缺陷密不可分。

主要表现在:1.

塔体内部中空、直桶式,塔身各面垂直向上延伸呈天井状,各层无横向结构拉结,紧靠塔身厚度和塔檐垂直受力,空间整体性差。2.

塔之各层出檐下部砌体内顺八角方向施横木,横木独立放置,结构间无咬合、拉接,券门上部紧承横木,当受到外力侵袭时受力点集中于券顶,成为薄弱环节,故观塔之撕裂严重者均在拱券门处。(三)塔体沉降

2010 3

年 月,文物管理单位聘请天津大学建筑学院,利用三位激光扫描仪等设备对太平兴国寺塔进行测绘,数据显示塔基无沉降,2—9

层砌体-50mm ~个别方向稍有变形、下沉,变形区间为“

30mm 47

”,相对于现存 米高有余的塔体,其沉降可以忽略不计。

二、塔体加固措施

(一)技术依据太原永祚寺宣文佛塔,建于明万历三十六年

13 4援至四十年。平面呈八角形,共 层,最低层边长

6 54援78米,全塔总高 米,是典型的楼阁式空心砖塔。该塔的塔座为沙石条砌筑,质朴坚固。塔身为一色青砖研磨对缝砌成,塔上的斗栱、飞檐、枋、

13椽、柱(垂柱),均为青砖仿木结构砍磨而成, 层塔檐都用孔雀蓝琉璃瓦砌造边沿。

永祚寺由于其地势险要,在解放前夕成为军阀阎锡山固守太原,负隅顽抗的军事要塞。到新中国建立前夕,已是满目疮痍,几乎倾覆。

塔体表砖风化、酥松,拱门和塔内转角部位裂

1~12cm(图二)。修缮时经过多缝尤为严重,宽度次实验,施以聚乙稀醇水泥溶液灌浆及铁箍加固(图三),成功修补塔身裂缝。施(10伊150)mm

铁箍

HRB335 级螺纹钢拉栓加固。1984及 年维修工程全部完成,至今没有发生任何变化(图四)。

施用同种办法的还有大理崇圣寺三塔———千寻塔,在历史上多次地震的影响下,塔身砌体沿薄弱环节剪切破裂,拱门和塔内转角部位首当其冲,

1~10㎝,愈上愈宽。修缮时采用聚合水泥裂缝宽度2%聚乙稀醇水溶液拌合的水泥〈砂〉浆)压力

(即灌浆法修补塔身裂缝。1980

年维修工程全部完成,至今没有发生任何变化,巍然屹立。(二)灌浆加固

2%聚乙稀醇水溶液拌针对塔身裂缝一律用合水泥(砂)浆灌注坚实。聚乙稀醇用水溶法溶解, 2%浓度的水溶液调入水泥(42.5

以上)灌缝补强,可以使水泥砂浆由沉淀液变为悬浮液,抗压强度

1~1.4 1。

提高 倍,配比见表2%聚乙稀醇水溶液配制如下:在 98

公斤热水

2

中,投入 公斤聚乙稀醇树脂,在水溶液加热至

100益直至聚乙稀醇树脂颗粒全部溶解为止。将水泥倒入聚乙稀醇水溶液内不断搅拌,至拌合为止,粉砂同水泥一起搅拌。

裂缝灌浆工艺十分重要,主要工序分为表面处理、布咀、剔糟、封缝和灌浆。首先用水冲洗墙体裂缝中的杂物,但须特别注意防止因过量用水造成台基软化;然后布咀、封缝,每灌缝一段需布咀两个,一个是注浆咀,一个是透气咀;封缝材料为1颐2

白灰砂浆。灌浆前先在每个灌浆咀注入适量清水,然后灌注聚乙稀醇水泥溶液,直到不进浆或邻近咀子溢浆为止。灌浆顺序自下而上,灌浆压力控

2~3㎏/cm2

制在 左右。主要设备有灌注压力泵或空

7~8气压缩机。空气压缩机,最大压力 公斤,容量0.6m3;空气压浆罐,耐压 7 40

公斤,容量约 升。(三)塔檐及平座层的修复与加固根据设计图纸,参照现存塔檐、平座铺作实物,用白灰青砖垒砌毁坏的出檐与平座,椽、飞、勾、滴缝内安隐蔽铁活构件加固。

ABCD根据塔檐及平座的形制特点,将其归为

四类。A 100mm、厚 20mm,长分

类铁活加固构件宽

540mm、570mm B

两种规格。 类铁活加固构件宽100mm、厚 20mm 680mm、540mm、150mm

,长分 三种规格。C 100mm、厚 20mm,长

类铁活加固构件宽

540mm、150mm 两种规格。D

分 类铁活加固构件宽100mm、厚 20mm,长分 540mm、150mm

两种规格。20mm铁活加固构件的前端向上曲 的直角勾,勾在上层砖的槽内,后端插入砖缝内。铁活加

2固构件在安装前刷防锈漆 道,以延长构件使用寿命。

(四)铁箍、螺纹钢拉栓加固为使补砌体与旧塔身更加牢固,将在塔身采

HRB335 28,域取铁箍及螺纹钢拉栓,即 级( 级 钢)加固措施。

1.

根据塔体结构特点,塔身一层设铁箍三道;二至四层于平座上方、出檐下方共设铁箍二道;五至十层设铁箍一道;十一至十三层隔层设置,即十二层设箍一道。

150mm,厚 10mm,长随各层周长而定。铁箍宽打铁箍时注意设在隐蔽处。铁活加固构件在安装

2

前刷防锈漆 道,以防生锈损坏构件。

2.

根据塔体结构特点,塔身一层内分三层段设拉栓,第一层段于西南、东南、西北、东北四面各设螺纹钢拉栓一道,共计四道;第二层段于东、西两面设拉栓一道,共计二道;第三层段与西南、东南、西北、东北四面设拉栓,共计四道。

二、三、四层平座于西南、东南、西北、东北四面各设螺纹钢拉栓一道,每层共计四道。二层出檐于东南西北四面各设螺纹钢拉栓一道,每层共计四道。

五至十层于西南、东南、西北、东北四面各设螺纹钢拉栓一道,每层共计四道。

十一至十三层隔层设置,即十二层于东、南、西、北四面各设螺纹钢拉栓一道,共计四道。

2铁活加固构件在安装前刷防锈漆 道,以延长构件使用寿命。

三、塔体自重及铁活加固构件自重计算

根据《建筑结构荷载规范》GB50009—2001

附A

录 常用材料和构件的自重规定,黏土砖自重12耀15KN/m

(古塔青砖自重超过次数据),钢自重3 78.5KN/m3。根据 V=sh=仔r2h、自重计算公式(总重量=体积伊密度)及铁活加固统计表的数量统计,得出太平兴国寺塔塔体自重及本次加固使用铁箍及

2。

螺栓的自重,见表

根据总重量=体积伊密度的计算公式,得出:太

2560.2伊(12耀15)=(30722.4耀平兴国寺塔塔体自重为

38403)KN,自身荷载(30722.4耀38403 98.92=

)∕ (310.6耀388.2)KN,合(31耀38.8

)吨;铁活加固自重95.22KN,即铁箍自重为 1.44伊78.5=113.04(KN);

0.1136伊78.5 =8.92 (KN

螺栓自重为 )。外加荷载121.96∕98.92=1.23KN,合 0.123

吨。根据以上数0.123

据可知,外加荷载为 吨,即太平兴国寺塔每

1

平方米增加荷载在 吨以内,说明其外加荷载不会对塔体造成威胁。

恢复历史原貌的太平兴国寺塔(图五),再现“安邑县,好高塔,高天不过丈七八”的雄伟壮阔气魄。在太平兴国寺塔的修复设计与实践中,我们总结吸取前人的成功经验,并在实践中再次研究、运用,在技术与材料应用上不断探索,希望我们的文物保护技术达到新高度。

参考文献

1. 侯卫东《中国古代砖石建筑及其保护修复概述》,《中国文物科学研究》2012年第2期,总第 26 期,50~53 页。

(作者工作单位:山西省古建筑维修质量监督站;太原理工大学建筑土木工程学院研究生〈在读〉)

图一 修缮前的太平兴国寺塔

图三 宣文塔铁活加固实照

图二 宣文塔局部残损

图四 修缮后的宣文塔

图五 修缮后的太平兴国寺塔

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