地震重灾区古迹受损应急修复技术研究*

李冬薇

(开封大学 艺术设计学院，河南 开封 475000)

地震不仅会对当地人民生命安全产生威胁，也会造成当地名胜古迹受损或者直接坍塌损毁。在古建筑自身建立结构上，同西方强调历史可读性和续接性不同，我国古代建筑更多崇尚韵律美，所以大多为木质结构，在地震灾害来临时更容易遭到大规模破坏。传统的震后古迹修复方式不仅修复周期长，而且没有考虑短期抗震因素，很容易遭受二次损害[1]。针对传统古迹修复方式的弊端，提出了古迹受损应急修复技术。先对受损建筑进行整体测绘，确定具体受损区域，对受损面进行可溶盐处理后对古迹受损面进行裂纹处理和抗震巩固处理，完成地震古迹应急修复[2]。

1 地震重灾区受损古迹表面处理

1.1 古迹表面破损情况测绘分析

古迹表面材料破损情况测绘是灾后对古迹受损特征进行明确鉴定的基础方法。之所以用“表面”一词，主要是为了将古迹“室内”和“室外”进行同化分析，以同样的测绘方式对待古迹的一切表面[3]。

对灾后古迹的受损区域测绘需要获取古迹材料、内部破坏情况、材料破损演变以及破坏速率等参数，更好地反应出古迹的修复程度以及视觉传达的美感。因此需要在测绘系统中引入我国区域地理信息系统作为信息资料参考，在ADAMS/View软件中以灾后古迹建筑表面材质以及内在破损的数据库化参数为依据，在PC端建立的模拟古迹影像和区域标识，对古迹中所包含复杂的历史门类信息和建筑材料信息进行系统化和图形化成像[4]。之后通过成像可以直接对灾后古迹受损区域材料面积以及受损比例，进行分析、比较和处理，并将图形和数据进行有机结合，对后续应急修复提供成因原因分析和应急保护处理方案参数。

表1中，古迹的不同部位其受损程度不同，所需要的修复方法也不同。未受损或受损面积小于30%的区域进行简单维护即可，受损超过30%的区域需要使用设计的古迹受损应急修复技术进行后续处理。此外，通过古迹破损测绘，可以获取古迹结构参数和相关材料，提高修复精度，在视觉上为人们带来更多的美感。

表1 古迹受损程度及维护方式

1.2 古迹表面破损区清洗和可溶盐处理

古迹表面存在的可溶盐(NaCl)与硫酸镁会产生直接置换，在水分子的作用下，将氯离子和钠离子留在古迹表面，不会再对古迹产生任何威胁[10-14]。

利用涂抹敷剂粘土这种去盐方式可以有效降低古迹表面在地震影响下，所形成的的可溶盐含量，降低古迹表面易碎度。涂抹持续时间与受损情况、墙体构造、墙体表面凹洞数量有关，通常情况下为3 d左右。此外，在涂抹古迹敷剂前后，均需要对古迹受损区域进行明盐度检测。检测深度一般分为0～25 mm、50～80 mm以及75～100 mm。敷剂移除后，一些未干燥的可溶盐有可能会溶解在墙体表面的参与水溶液中，需要先进行墙体干燥，然后检测古迹墙体含盐量。

2 灾后受损古迹应急修复技术

2.1 灾后无裂纹古迹应急修复

在对古迹表面进行了上述全部准备工作以后，即可正式进行应急修复工作。根据1.1的古迹建筑检测参数，对受损程度小于1/3且未出现明显裂纹的古迹受损区可以先进行高压水清洗，注意调节压力幅度，以免对古迹表面破损区产生再次伤害。清洗后，涂抹古迹抗氧化增强剂。等到其完全风干，使用木粉或砖粉或古迹专用的建筑材料，对古迹表面损坏程度在3 mm的部分进行修补，并利用泥沙浆对接缝处进行勾缝处理。

受损区完全修复后，在古迹表面涂抹完全无色透明渗透型憎水保护液，对古迹墙体进行抗水修复。如果古迹墙体受损区受损程度超过1/3需要直接进行掏砌和剔砌操作。

先拆除古迹受损砖体或木材结构，用高压水枪清洗剔孔杂质和四周灰缝。选择适合古迹结构或建筑材料的替换材料和新灰泥，用大口钝刀将其敷底，然后填充更新材料并进行勾缝。如果古迹受损区为柱状结构，可以进行墩接，就是将包括受损区在内的原料柱直径1/2的区域直接削去，开辟搭接空间，搭接长度为圆柱直径的1到1.5倍。搭接两端设置半椽以免发生位移。也可以将原柱横截面按十字线分割为平衡的四部分，削去对角的两瓣，然后进行搭接操作。如果受损原柱为明柱，墩接高度不能超过墩柱长度1/5。当古迹表面受损区超过1/3时，需要直接进行材质更换。

2.2 灾后有裂纹古迹应急修复

灾后古迹裂纹通常有竖向裂纹和横向裂纹两种[15]。竖向裂纹通常是由地震导致的古迹墙体结构承载力不足，如果不能及时修复，裂纹的开荷作用有可能会导致古迹墙体进一步被破坏。修复竖向裂纹可以通过扩大古迹裂纹区域上部构件的整体体积，使其压力作用点转移到古迹中部，或者扩大古迹墙体称重体积进行裂纹修复。此外古迹的竖向裂纹也有可能是地震引起的横向拉力引起的。例如一个无内筋的竖向砌柱开裂的原因有可能是地震时，其某一侧相邻构件对它施加的横向水平拉力，而另一侧受到其他方向框架结构的约束保持原状态，从而产生竖向裂纹。对待这项裂纹需要使用U型钢箍进行裂纹收紧。U型钢钉有埋入是锚头，规格为3/4 in×6 in共计12个。裂缝闭灌注无缝收缩浆，消除裂缝。

古迹横向裂纹，大多是在地震引发的古迹底部沉降所产生的应力作用下形成的[16-17]。如果裂纹较小且稳定可以不进行修复，如果发现裂纹是古迹墙体过弯或框架结构收缩的结构，需要对古迹墙体按照固定距离间隔，切割水平接缝[18]。

此外对于古迹表面裂缝修复所使用材料的内在组成成分、质感、以及表面颜色要与原古迹表面材质和色彩兼容[19]。所以需要使用环氧树脂材料，根据裂缝实际大小选择适合的注射方式，对裂缝进行树脂填补。尽量避免使用现代工业水泥，因为其膨胀系数与原始古迹表面用砖差异较大，很容易对古迹表面产生破坏效果。

3 地震重灾区古迹加固

由于地震重灾区时常发生余震，所以对修复完毕的古迹必须进行地震加固，防止二次破坏。对古迹进行整体加固时，首先需要考虑的问题是防止古迹二次倾倒[20]。根据以往的经验来看，古迹开裂和倾倒大多产生于古迹顶部和中部，对此可以将古迹顶部而中部连成一体，并将底部与地锚固。在受损区需要增加构件材料，补强地震承载强度。先用铆钉支撑需要加固的古迹修复区，将加固材料锚固于古迹修复区，并整体用补强构件进行对接夹紧。夹紧就是将铆接处与钢板固定构件相连，防止受损区再次开裂，同时锚接时不能将构件收缩过紧，以免木质构件失去水分无法收缩。铆接再进行缝合操作，缝合是将之前锚紧的锚栓或螺旋铆钉栓进加固构件的劈裂部分，从而起到连接作用。锚栓将古迹开裂区稍微闭合即可，如果强制完全闭合，有可能导致加固构件另一侧开裂。

4 仿真实验

为了保证设计的地震重灾区古迹受损应急修复技术的有效性，设计仿真实验。整个实验以某受地震影响的古迹进行应急修复，为了保证实验的真实性和有效性以传统古迹修复常用的原物重建法进行修复时间和修复结果的修复效果比对。

4.1 古迹修复实验参数

为了保证仿真试验过程的准确性，对需要修复的古迹试验参数进行设置，本文试验对象是受损古迹，由于需要直接对比修复效果和修复时间，因此，试验过程中需要保证古迹受损情况和外环境参数的一致，方便两种方式直接对比。古迹具体参数如表2

表2 修复古迹参数表

4.2 古迹修复实验效果评价

古迹修复效果评价是一个比较复杂的过程，需要在充分了解古迹损毁状况的情况下，设计有针对性的评价因素指标，在资料与数据的基础上采用定性和定量结合的方式进行综合实验评价。修复效果评价整体结构为：在做好前期准备的前提下，对所研究的内容进行设计，设计的同时将构建评价因素以及方法的应用进行明确，收集效果参数，分析参数。在对参数进行分析时可以利用摄影、问卷、观察、文档等采用定性与定量的方法进行分析，最终得出评价的结果，并对结果进行反馈。

4.3 对比试验结果

试验过程中，使用不同古迹受损应急修复方式对实验设定的受损古迹进行修复实验，并利用模拟抗震演示仪，模拟余震效果，检测古迹修复区抗震实际效果，获取直观参数对比如表3所示:

表3 实验效果参数对比

根据对比参数可以发现，本次设计的地震重灾区古迹受损应急修复技术在修复时间上比传统的原物重建法修复时间减少1/3，在修复地震引发的古迹破损横纹和竖纹中，效果优于传统的原物重建法。墙体可溶盐方面，运用传统的修复方法，墙体能够看到明显的可溶盐，本文的方法能够有效地避免可溶盐的存在。此外在对实验对象进行余震模拟时，因为有加固构件的存在，所以使用本次设计的修复技术的实验古迹抗震性要明显优于对比对象，具有一定抵御重灾区余震的能力。在修复精度以及视觉传达效果方面，传统处理方法在美与经典的表达上仍然存有欠缺。本文所提的地震重灾区古迹受损应急修复优化技术，能够在古迹受损的第一时间将古迹恢复如初，不会在修复的过程中对古迹形成二次破坏。

5 结束语

此次涉及的地震重灾区古迹受损应急修复技术可以有效针对古迹表面测绘参数，对古迹受损区先进行清洗和可溶盐处理，有效降低古迹脆化可能性，并在古迹修复的基础上进行加固处理，可以大大降低余震对古迹的二次伤害，提高古迹修复的精准度，在视觉传达上提升视觉美感。实验证明本次设计的应急修复技术可以减少1/3的修复时间，使古迹在表面150 mm内看不到明显的可溶盐，并能承受一定的余震破坏。