无锡惠山浜祠堂木柱修缮技术_张福彪.pdf

Construction Technology营造技术24张福彪1陈书砚*朱琨（1 天津大学建筑设计规划研究总院有限公司 硕士 助理建筑师）（天津仁爱学院 博士 副教授 建筑系副主任）（日本京都工艺纤维大学 博士研究生）#基金项目：国家重点研发计划资助（2020YFC1522400，2020YFC1522405）摘要 中国世界文化遗产预备名录中的无锡惠山古镇，以规模宏大的祠堂群为鲜明特色，惠山浜祠堂是其中重要的遗产片区。天津大学文物建筑测绘研究国家文物局重点科研基地持续跟踪记录申遗整修工程，获取大量的一手资料。本文以木柱作为研究对象，梳理针对不同的残损类型所采用的修缮措施，详细总结修缮技术工艺，展现香山帮工艺在遗产保护工程中的现代传承实况。ABSTRACT:The ancient town of Wuxi Huishan in the preparatory list of Chinas world cultural heritage is characterized by large-scale ancestral temple groups,among which the Huishan Bang ancestral temple is an important heritage area.Tianjin University Key Scientific Research Base for Historic Building Survey and Recording State Administration of Cultural Heritage continued to track records of the renovation project,and access to a large number of first-hand information.In this paper,the wooden column as the research object,combing the renovation measures of different types of damage,summarizing the restoration techniques in detail,showing the modern heritage of Xiangshan Bang technology in heritage protection projects.关键词 木柱；修缮；墩接；打牮拨正；香山帮KEY WORDS:Wooden Column;Restoration;Column Pier Connection;Correct Displaced Member;Xiangshan Bang无锡惠山浜祠堂木柱修缮技术#Restoration Technology of Wooden Column ofHuishan Bang Ancestral Temple in Wuxi惠山浜祠堂，属于中国世界文化遗产预备名录中的无锡惠山古镇，2017 年开展全面整修（图 1）。天津大学文物建筑测绘研究国家文物局重点科研基地对其展开全面的修缮跟踪记录。在此过程中发现，由于中国江南地区闷热潮湿植被茂盛的气候及生态因素，对木质材料影响严重。防潮技术难以抵抗木柱根部的糟朽腐烂与动植物侵害；又因基础的不均匀沉降，带来结构变形，构件牵拉开裂。木柱作为主要结构构件，一旦产生病害将严重威胁文物建筑的生命，着重对其进行修缮，是惠山浜祠堂整修工程的重点。1 遗存概况惠山浜祠堂地处无锡市北塘区惠山古镇的宝善桥东侧，通惠西路与古华山路交界西图 1：2017 年 7 月惠山浜地块航拍总图Construction Technology营造技术25图 2 陈文正公祠一进祠门木柱、鼓磴残损情况图 3：陈文正公祠修缮前图 4：露明柱图 5：半露明柱图 6：暗柱南，总面积 27688.4 平方米，共遗存 7 座祠堂，是唐代至民国惠山古镇百余座祠堂遗产本体的组成部分。惠山浜祠堂整修项目由苏州市计成文物建筑研究设计院作为修缮设计单位，以考古报告为基础，保护工程设计指导下修缮遗存祠堂、恢复祠堂和祠田的格局。2 残损情况无锡属冬冷夏热地区，对木结构不利的干湿交替、霉腐、动植物侵害等威胁长期存在，甚至还存在极端气候带来的冻胀破坏，因此木构建筑需要精心维护。建国后，惠山浜祠堂划拨市民居住，多户杂居在单一组群内的情况较为普遍，由于生活空间局促，进而私搭拆改十分混乱。惠山祠堂群整修项目动迁后，又用作临时停车场，长期以来未获得文物认定，缺乏保护资源。经勘察发现，大木结构现状十分危急，而其病害较多来自木柱问题。2.1 梁架歪闪7 处祠堂遗存普遍梁架歪闪，甚至局部屋面和墙体倾圮。地块东侧的陈文正公祠大门最为明显。陈文正公祠现存两进院落，通面阔 13.78 米，通进深 44.43 米，包括祠门、享堂、寝堂三座建筑，皆为单层，坐北朝南，由东侧备弄连通。祠堂大门共四间，为正三间加西侧一边间形式，进深六架，前设卷棚翻轩，内四界，脊柱落地，后出廊川。大门木构架情况危急，大部分出现糟朽、劈裂或拔榫的现象。数个木柱鼓磴缺根直接落于阶台，不但标高较初始位置下移，而且失去了最后一道防潮防水的保护（图 2）。由柱根标高变化带来木构架整体歪闪，致使祠门南侧屋面严重坍塌（图 3）。在木柱沉降稳定后，保持为现状的倾斜状态。2.2 木柱残损惠山浜祠堂中的木柱长期受环境、地面以及墙体的潮气侵害，多有残损。独立于墙体的露明柱，如边贴以外的廊柱、金柱等。鼓磴保存完好的木柱，与地面隔离，抗腐蚀能力较强，糟朽情况较轻，残损多为开裂，柱根偶有糟朽（图 4）。鼓磴缺失的木柱，在梁架的荷载下，逐渐下沉至地面，致使梁架歪闪，同时受地面水汽腐蚀，柱根糟朽严重。部分砌在墙体内而不易发现，部分裸露在墙体外的半露明柱和完全砌入墙内的暗柱，与墙体接触面积大，极易受到潮气腐蚀，需将墙体打开判断和修复（图 5、6）。3 修缮原则惠山浜祠堂修复工程以遗产的真实性、完整性为核心，为求原材料、原工艺施工。最大限度地保留原构件和历史信息，并清晰真实地跟踪记录施工全过程。以木柱原材料原构件应保尽保为前提，首选修缮措施为墩接、挖补、填充等加固手段，新添材料尊重原有构件质地、成份、颜色，并记录干预位置，力求准确全面1。修缮施工主要由香山帮工艺传人与无锡当地掌握传统工艺的工匠组成，使用传统工具和工法实施保护工程。4 拆卸勘察正式开展大木修缮工作前，首先要对施工现场进行清淤，拆除私搭构件，清运杂物。对小木作装修编号记录后，拆卸暂存保护。搭设满堂脚手架，卸除屋面上的瓦件椽Construction Technology营造技术26望，经专业人员评估后，淘汰其中破损严重者，对保留构件编号，并码放整齐。待木构架完全显露后，详细勘察木柱歪闪、残损以及沉降情况。先勘察四根角柱，选择柱根无糟朽且沉降较浅者，综合考量阶沿石和磉石的沉降情况，确定柱根标高，再根据该角柱现状柱头高程和柱身侧角，评估其它角柱位置偏差，进而确定所有柱子的柱头高程和沉降数据。原则是以实际情况为准，参考修缮设计，并现场确定调整数据。5 打牮拨正惠山浜祠堂的木构病害，主要由木柱残损导致歪闪和失稳威胁，仅靠修正加固已不能解决问题，故选择打牮拨正的修缮措施；大梁以上支撑力普遍保持良好，则无需落架，可尽多保留文物遗产的信息。后文仍以陈文正公祠大门的木构矫正工程为例。打牮拨正主要使用圆木牮杆、木垫板、千斤顶、吊线铅锤、墨斗墨线、锤子、撬棍、扁铲等工具。牮杆的高度应根据打牮需要进行锯截合适，断面直径在 15 到 20 cm 之间不等，视建筑大小而定，以使用轻便、打牮安全为宜。将杉木垫板置于千斤顶下（尺寸同柱底磉石、6 cm 厚），起到稳定作用，保障施工安全。在牮杆顶部同样放置木垫板平衡受力，防止木梁的油饰、雕花在打牮过程中损坏。用墨斗墨线在柱身上打中线，与吊线锤配合，监测拨正方向。锤子、撬棍以及扁铲用于移动鼓磴、磉石，同时可处理一些土工。打牮拨正前，需将构件交接处的榫卯缝隙清除干净，若有加固的铁活也应暂时拆卸，解除构件约束。打牮拨正一般从角柱开始，自外向内逐贴进行，若部分梁架歪闪沉降严重，应从重点部位开始，避免扩大伤害。一般情况下，选择木构架边贴中沉降较大的一侧，在靠近角柱的大梁底皮支好牮杆，顶端放置木垫板保护木梁。一人站在脚手架上负责观察和调整牮杆的位置，另外两人在底端用垫置木垫板的千斤顶将牮杆缓缓升起（图 7）。时刻注意相邻构件的情况，若出现异响等特殊情况，应暂停工作，待查明原因采取补救措施后再继续操作。待柱头到达预设标高，移开鼓磴，清理磉石表面浮土。再用扁铲将磉石周围土层刨开，直至露出磉石底部边缘，为后期填充灰浆做准备。以阶沿石设计高程为基准，沿磉石两边线设置两条高度定位线，作为磉石垂直高度的调整参照兼顾水平定位。然后使用撬棍撬开磉石一侧，在其下干铺灰浆，待一侧达到定位线高度后，再调整另一侧，来回往复，直至磉石完全到达设计指定位置。接着用锤头顶部反复夯实底部填充的灰浆，放回鼓磴，控制千斤顶将牮杆逐渐降下，木柱虚落在鼓磴上。用锤子隔着木块轻击鼓磴和柱子，配合吊线铅锤和柱身的中线，将其调至设计位置，最后撤去牮杆。再用同样的方法打牮边贴另一侧角柱，使得这一贴梁架基本归正后，钉上临时固定木斜撑再去调整其他贴的柱子，完成第一次打牮拨正。为保护构件榫卯连接处不受到破坏，除个别轻微沉降，归正过程需要重复多次，逐步抬平拨正，才能完成。打牮拨正这一步骤，可以让整体木构架在不落架的情况下进行有效的修正，且施工应力增量最小，如遇到下沉柱根糟朽的情况，需采取墩接法替换失去结构承载力的部分后再撤除牮杆2。陈文正公祠祠门严重倾斜的木构架，属先从木柱沉降最严重的正贴梁架开始打牮拨正的情况。对于发生倾斜、拔榫的木柱，则需要在架好牮杆后，用麻绳将其柱头与相邻柱水平缠绕一周，然后在两柱中间利用一根木棒垂直旋转将绕柱的麻绳拧成一股。随着木棒旋转圈数的增加，逐渐加大麻绳对两侧柱头的牵引，配合千斤顶，使倾斜、拔榫的部位重新归位（图 8）。要注意的是在牵引过程一定要稳而慢，将木柱缓缓归正，妥善保护好原构件。此外传统古建筑在打牮拨正中还需在梁下加一根架木，防止千斤顶在打牮过程发生意外，损坏木构件榫卯接口，发生安全隐患3。6 木柱修缮针对惠山浜祠堂修复工程中木柱残损情况，主要采取三种修缮措施。（1）包镶法：适用于柱根表面糟朽，柱心木质完好，仍具备一定的承重能力，糟朽深度不超过柱径的 1/5。（2）墩接法：柱根糟朽严重，糟朽面积占柱截面 1/2 或有柱心糟朽现象，露明或半露明柱糟朽高度小于柱高的 1/5，暗柱糟朽高度小于柱高的 1/34。（3）木柱完全糟朽，无法用墩接方式来进行修缮时，则原样复制替换。6.1 包镶（镶补）包镶主要使用羊角锤、凿子、铁钉等工具。用羊角锤和凿子将木柱柱根糟朽部分完全剔除，直至见到好木为止。将木柱边缘加工为易配补的几何形，方便包镶木料的加工。包镶木料应选择干燥的旧木，最好是原建筑更换剩余的木料，可以防止修缮后因木料含水量的问题发生新的形变，再次产生破坏。包镶木料依据原木柱的式样和柱径，加工成与镶补部位相吻合宽度的木条，边缘做成楔形，加大胶合 面积。接着将木条与木柱楔紧严实，用胶粘结后，再用铁钉固定。待胶干后用刨子对外表面初步找平，再用手工刨光柱身，最终加工成柱身的曲线（图 9）。若柱子镶补处太多，则需加 12 道铁箍，并涂抹聚氨酯防水涂料。要注意的是，铁件一定要嵌入柱身与外表面齐平，隐而不露。这种修缮木柱的方法不需要牮杆支顶，依旧保持原木柱落地，避免了新旧材料在接缝处因加载全荷载后发生再次沉降的可能。6.2 墩接木柱墩接主要使用的工具有：木工锯、刨、斧、凿、锤、墨斗墨线、水平尺等。先使用木工锯剔除糟朽木柱，以及切割墩接木Construction Technology营造技术27料。用墨斗墨线和水平尺在木料上划出辅助线，以便加工。接着使用木工锯、凿子和锤子加工榫头和榫眼，处理榫卯结构的细部。最后涂胶拼接安装，使用刨子处理柱身找平，使柱身光滑，完成木柱墩接工作。墩接柱的不同榫卯式样配合不同的施工工艺，主要有以下三种做法。6.2.1 插肩榫墩接边柱以半露明柱或者暗柱为主，柱身被墙体所包裹，需先将柱根周围墙体拆除，暴露木柱糟朽部位，腾出操作空间。在保持牮杆支顶的情况下，使用木工锯沿木柱糟朽边缘水平切割，去除糟朽木料。选取尺寸合适的旧木作为墩接木柱，用刨找平，使其柱径和原木柱大致吻合。在原木柱底端以柱径中线为轴沿墙体垂直方向做通长榫眼，宽为 3/10 到 1/4 柱径，高为 11.5倍柱径，长度同柱径。可直接使用手工锯开槽，然后用凿子进行细部加工（图 10）。按相同尺寸和位置在墩接柱上端做通长榫头，先用水平尺在墩接柱端头画好辅助线，用木工锯沿辅助线进行切割，最后用凿子去除多余木料，完成榫头制作（图 11）。在制造榫卯的过程中，要时刻注意墨线位置，多次校对榫头榫眼的尺寸，做到榫眼的宽度与深度略大于榫头，接触严实并留有胶水粘接缝隙为宜。否则，榫头宽度大于榫眼，安装时会导致榫眼开裂，而过度挤压会导致胶液失去胶合强度；榫头低于榫眼，可避免由于榫头端部加工不精确使榫头撑住榫眼的底部，形成榫肩与原木柱间的缝隙，同时又可以贮存少量胶液，增加胶合强度。经过多次比对以及对接实测，确保墩接木柱和原木柱对缝严实后，胶粘并用铁钉固定。再经刨子处理，使柱身表面平滑（图12）。为防止墙体内潮气再次对木柱进行侵蚀，需要对新修柱脚及接缝涂抹聚氨酯防水材料，最后撤去牮杆，将周围墙体回砌。这种墩接柱的榫卯式样同祁英涛先生在中国古代建筑的保护与修缮提到的“螳螂头榫”做法极为相似，区别在于“螳螂头榫”在榫头端部做了放大处理，能够加强墩接后木柱的整体稳定性，但在榫卯制作上较为复杂，在狭小空间中的操作难度较高。未能从匠人口述中得到准确的工艺名称，作者根据榫卯交接的形式，以插肩榫作为其墩接式样名称。6.2.2 阴阳巴掌榫墩接部分木柱除柱根糟朽外，在柱身还出现单侧糟朽的情况，处理这类柱子采取阴阳巴掌榫的墩接式样。同样在柱子墩接前，提前支顶牮杆，使柱子虚离鼓磴。首先，用木工锯将柱根糟朽部位水平切除，直至正常木质的断面面积超过直径一半以上为止。在柱面中线以及柱身中线处弹上墨线，确定切割位置。为保证木柱墩接后的承载力，一般切除柱头直径的 1/2，切割长度图 7：打牮拨正示意图与流程图图 9：包镶流程图图 8：使用麻绳牵引拔榫、倾斜木柱Construction Technology营造技术28图表来源图 2：无锡惠山浜修复工程项目部经理沈伟军提供本文中未标注来源的图表均为作者自摄、自绘。参考文献1 云俊.“不改变文物原状的原则”是文物保护和维修的根本原则 J.东南文化,1999(01):3-5.2 欧 善 清,顾 仁 杰.南 昌 万 寿 宫 合 同 巷 古 建筑 木 柱 墩 接 整 体 抬 高 技 术 实 践 J.建 筑 技艺,2018(S1):83-86.3 汤崇平,周彬.古建筑木柱的损坏与修缮 J.古建园林技术,2018(02):18-22+61.4 马炳坚.中国古建筑木作营造技术(第 2 版)M.科学出版社,2003.5 祁英涛.中国古代建筑的保护与维修 M.文物出版社,1986.应为柱径的 22.5 倍。需要两名匠人各持木工锯的一侧，左右配合沿墨线向上切割木柱（图13）。操作要稳而缓，齐头并进，甚至可分段进行，要保证切割面垂直，不可切割过度，损伤原木柱。用同样的方法制作墩接木柱，要做到拼接完整，对缝严实。然后在搭接内部上下各做一个暗榫相插，目的为防止墩接后柱头滑动移位，同样需要两名匠人在弹墨线后，配合使用木工锯切割，细节要求同边柱墩接。暗榫尺寸随柱径大小变化，宽约 2 cm，高约 4 cm。基本制作完成后，开始涂胶拼接，直径小的木柱可用长钉钉牢，粗大的柱头可用螺栓或外用铁箍加固。其铁箍的厚薄宽窄则视柱径具体情况酌定，铁箍的搭接处，用适当长度的钉子钉牢。若柱、梁过于粗大，铁钉可加工特制。同样，铁件要嵌入构件内，与木柱外皮取齐，防止油饰起鼓。这样的墩接式样既能较多的保留原木柱材料，又能加强墩接后木柱的整体用的墩接方法。6.2.3 丁字形插接榫墩接若糟朽只发生在木柱柱根的一侧，另一侧没有失去承载力，只需替换墩接木柱糟朽一侧，保留木质完好部分。先用牮杆将上方梁架支顶，清理鼓磴并将其移向木柱未发生糟朽的一侧，暴露糟朽一侧的柱底，腾出操作空间。接着根据柱根糟朽的面积，在柱身打上墨线确定切割位置。然后需要两名匠人手持手工锯沿墨线对原木柱进行切割，去除糟朽部分。再根据原木柱尺寸，选择柱径合适的半侧墩接木柱，使用刨子处理柱身，使其与原木柱嵌补完整。接着在搭接处制作三个暗榫，分布在两侧和外皮中线处，宽高深为 244（厘米），具体尺寸根据柱径进行调整。先制作墩接木柱榫头，再根据榫头尺寸和位置，用凿子在原木柱上制作榫眼。涂胶拼接后，三个暗榫相互衔接，能够防止墩接木柱发生位移（图14）。最后移回鼓磴，待木柱落地后，用长钉将墩接木柱与原木柱钉牢，完成墩接。基于三个暗榫成“丁字形”分布，作者以丁字形插接榫作为其墩接式样名称。这样墩接的榫卯式样是基于“巴掌榫”的一种灵活应用，相较其他墩接方式，能保持原木柱依旧接地，避免梁架重量下压后，拼接缝压缩，牵动梁架变形。7 结语惠山浜祠堂木柱的修缮方案实施中以设计为总控，根据实际勘察情况确定最终工法，综合位置、损坏程度以及病害原因来确定使用的修缮方法，像中医一样“望闻问切”，找到问题的根源，追求更持久保护木构件不受到损坏。感谢天津大学文物建筑测绘研究国家文物局重点科研基地给予的一手宝贵资料，感谢无锡市文旅集团副总裁鲍坚强、惠山古镇文旅公司总经理陈方舟、园艺景观部长金石声、团队成员陈笑的鼎力相助，特别感谢惠山浜项目部经理沈伟军对我方驻场工作提供的便利与支持。感谢科研项目负责人，天津大学朱蕾老师及其团队成员张恒媛、孙泽鑫等同学。图 10：制作榫眼图 11：制作榫头图 13：阴阳巴掌榫图 12：墩接完成图 14：丁字形插接榫