山西省运城市盐湖区太平兴国寺塔修缮设计与实践

□田芳

山西省运城市盐湖区太平兴国寺塔修缮设计与实践

□田芳

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。

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□□》碑载，隋仁寿年间（601-604年）所建，民国 30年（1941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年5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年5月12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，门窗砌体大多塌毁、损坏，塌落最宽达1683mm；塔身西南、西北、东北、东南四面墙体有不同程度裂缝，长500～5200mm，宽1～4mm，深310mm。塔内各边交接处有明显裂缝，缝长 1200～5200mm，宽 4～10mm，深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，宽达1000mm，深达塔心，其余四面保存较为完好。

（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痕迹，转角铺作不存。毁坏率达90%。

二层至四层毁坏处集中于各层东、南、西、北、西南面中间部位大裂缝贯穿处，严重者出檐100%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。

图一 修缮前的太平兴国寺塔

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，仅余左半侧砌体；西面顶部存十层，毁坏严重，达85%；北面顶部存十层，仅余右侧15%墙体；西南面顶部存十层，砌体坍塌，仅存60%；西北面顶部存九层，左侧局部毁坏，达10%；东南面顶部存九层，20%毁坏无存；东北面顶部可辨十二层10%残余砌体。

（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，早晚温差适中。夏秋雨水丰沛，年均降水量500～600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上1200mm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，并波及周边砌体，如二、三层平座毁坏率达90%，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年3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层砌体个别方向稍有变形、下沉，变形区间为“-50mm～30mm”，相对于现存47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至四十年。平面呈八角形，共13层，最低层边长4.6米，全塔总高54.78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、椽、柱（垂柱），均为青砖仿木结构砍磨而成，13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缝尤为严重，宽度1～12cm（图二）。修缮时经过多次实验，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（10×150）mm铁箍及HRB335级螺纹钢拉栓加固。1984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，裂缝宽度1～10㎝，愈上愈宽。修缮时采用聚合水泥（即2%聚乙稀醇水溶液拌合的水泥〈砂〉浆）压力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

针对塔身裂缝一律用2%聚乙稀醇水溶液拌合水泥（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，抗压强度提高1～1.4倍，配比见表1。

2%聚乙稀醇水溶液配制如下∶在98公斤热水中，投入2公斤聚乙稀醇树脂，在水溶液加热至100℃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。

表1 配比表

图二 宣文塔局部残损

图三 宣文塔铁活加固实照

图四 修缮后的宣文塔

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∶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，灌浆压力控制在2～3㎏/cm2左右。主要设备有灌注压力泵或空气压缩机。空气压缩机，最大压力7～8公斤，容量0.6m3；空气压浆罐，耐压7公斤，容量约40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。

根据塔檐及平座的形制特点，将其归为ABCD四类。A类铁活加固构件宽100mm、厚20mm，长分540mm、570mm两种规格。B类铁活加固构件宽100mm、厚 20mm，长分 680mm、540mm、150mm 三种规格。C类铁活加固构件宽100mm、厚20mm，长分540mm、150mm两种规格。D类铁活加固构件宽100mm、厚20mm，长分540mm、150mm两种规格。

铁活加固构件的前端向上曲20mm的直角勾，勾在上层砖的槽内，后端插入砖缝内。铁活加固构件在安装前刷防锈漆2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，将在塔身采取铁箍及螺纹钢拉栓，即HRB335级（28,Ⅱ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。

铁箍宽150mm，厚10mm，长随各层周长而定。打铁箍时注意设在隐蔽处。铁活加固构件在安装前刷防锈漆2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。

铁活加固构件在安装前刷防锈漆2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附录A常用材料和构件的自重规定，黏土砖自重12～15KN/m3（古塔青砖自重超过次数据），钢自重78.5KN/m3。根据 V=sh=πr2h、自重计算公式（总重量=体积×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螺栓的自重，见表2。

表2 太平兴国寺塔铁活加固统计表 单位mm

图五 修缮后的太平兴国寺塔

根据总重量=体积×密度的计算公式，得出：太平兴国寺塔塔体自重为 2560.2×（12～15）=（30722.4～38403）KN，自身荷载（30722.4～38403）∕98.92=（310.6～388.2）KN，合（31～38.8）吨；铁活加固自重95.22KN，即铁箍自重为 1.44×78.5=113.04（KN）；螺栓自重为0.1136×78.5=8.92（KN）。外加荷载121.96∕98.92=1.23KN，合0.123吨。根据以上数据可知，外加荷载为0.123吨，即太平兴国寺塔每平方米增加荷载在1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。

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〉）