砖石古塔结构特点及防震减灾对策刍议——以德阳孝泉龙护舍利宝塔抢险支护为例

永昕群

（中国文化遗产研究院，北京 100029）

1 龙护舍利宝塔震后抢险及修缮概况

龙护舍利宝塔（以下简称龙护塔）位于四川省德阳市旌阳区孝泉镇三孝园内，东邻孝泉师范学校。塔外观13层，塔高34.75 m，是四川省现存唯一的元代砖塔。三孝园内除龙护塔外，尚有文物建筑藏经阁以及其他附属建筑，塔西南侧为一水池，内有泉眼（图1）。该塔所在的孝泉镇属于8度区，毗邻汶川“5·12”特大地震重灾区绵竹。

图1 修缮后龙护塔及塔院全景（来源：作者自摄）

2008年5月12日，龙护塔在四川汶川特大地震中损毁严重。2008年5月28日，国家文物局童明康副局长率专家组到现场指导工作，中国文化遗产研究院张廷皓院长亲自上塔踏勘（图2、图3），判断该塔状况非常危险，极有可能在随后的余震中倒塌，当场承担了该塔的抢险与修缮任务，回京后迅速落实，选派项目组于6月4日到达灾区现场。该项目组是第一批次入川开展文物建筑抢险修缮设计的团队。到达现场后，项目组即冒着不断发生的余震，在塔内外并登到残损最为严重的塔顶层进行初步测绘与现场勘察。6月6日，初步完成现场工作，手绘抢险加固方案，现场报告四川省文物局。四川省文物局当即同意立即开展抢险工程。根据现场初步勘察所掌握的震损情况及危急程度，项目组将龙护塔的维修分为震后抢险支护与全面维修加固两阶段。另外，工程内容还包括塔前藏经阁维修与塔院内景观环境整治。

图2 龙护塔南侧震损外景（来源：张廷皓摄于2008年5月28日）

图3 塔顶层震损内景（来源：张廷皓摄）

2008年7月底，率先完成了对该塔的抢险支护工作。随后开展详细勘察、研究分析与设计，启动维修加固施工。2011年年初，全面维修加固与环境整治基本完工，2011年12月，通过四川省文物局组织的竣工验收。该项工程整合抢险支护、维修加固、环境整治等防震减灾与保护利用措施于一体，是一次完整的建筑遗产减灾与保护修缮实践。经完工近10年来的观察，维修加固效果达到预期目标（图4）。

图4 震损后与修缮后龙护塔照片对比（来源：作者自摄）

本文主要介绍第一阶段震后抢险支护工作，第二阶段全面维修加固另文撰述。

2 龙护塔价值、形制与做法

“5·12”地震时龙护塔为四川省文物保护单位，现为全国重点文物保护单位，是四川省现存唯一的一座元代砖塔。该塔早期建筑形制特征明显，是研究四川砖塔演变过程的重要实物例证，具有重要的历史价值。龙护塔内部空间丰富，光影动人，具有很高的艺术价值；外观挺拔秀美，是孝泉镇的制高点与视觉中心，在城镇空间与景观中占据重要地位。

龙护塔历经史上多次地震，虽遭受严重破坏，但终能屹立不倒。其结构特点与建造方法具有重要的科学价值，承载了大量相关历史信息。另外，龙护塔不仅是德阳市尤其是历史文化名镇孝泉镇的标志性古建筑，而且是历史上重要寺庙遗存，因此具有重要的文化与社会价值。

龙护塔为13层密檐式方形砖塔，高34.75 m（自刹顶至最下层基座南侧底部），逐级迭缩，内部5层，上有天宫。塔身坐落于2层基座之上，一层塔檐用砖叠涩12层挑出，挑檐第12层用单砖砌出菱角牙子。第2至第8层每层都有开拱券形窗，两侧为破子棂窗，9级开3扇拱券形窗，10至13级当中仅设拱券形窗，两侧均不开窗。塔身外罩白灰抹面。塔内共5层，另有1层天宫，第1至第5层塑有佛像；每层中为塔心室，第1至第4层室顶有砖砌斗及藻井；第5层顶为空井，与天宫相通；天宫为一穹顶，贯通外观第11至第13层。第1至第5层间设磴道相通，磴道位于塔体外壁与内筒之间，属壁内折上式结构[1]（图5、图6）。

图5 龙护塔立面、剖面测绘图（单位：mm）（来源：永昕群、何蓉、富玫妹、刘忠平、张秋艳、吴育华测绘，2009）

图6 龙护塔部分仰视平面测绘图（单位：mm）（来源：永昕群、何蓉、富玫妹、刘忠平、张秋艳、吴育华测绘）

本塔为方形平面，叠涩出檐，外观上整体保存唐代砖塔遗制，但内部空间较唐塔复杂，与建于北宋末年的宜宾旧州白塔颇为近似。外观上看：上部叠涩檐接近直线而非凹曲线；下部叠涩檐略微凹曲。整座塔轮廓线下部峻直、几无收分，上部5层收分明显，与唐、宋类似砖塔的柔和抛物线式轮廓线有着明显差异，这些反映出龙护塔晚期砖塔的特点，这可能与前述民国《德阳县志》所云建塔时分为两个阶段施工有关。

龙护塔砌体材料为青砖，里侧采用黄泥砌筑，外侧采用白灰砌筑。砖有长方形、方形多种尺寸，塔内第5层外壁内侧砌筑个别的菱形纹砖，具有早期汉晋风格。塔身外涂麻刀灰，厚约10 mm，外罩石灰刷白，内壁顶棚抹灰，砖雕处白灰罩面。塔檐部及部分洞口边灰塑刷饰为黑色。塔身外表面存在晚期维修时，局部用水泥修补情况。每层4角悬挂铃铎，为近年修缮时补配，但大部分已丢失或损坏（图7～图10）。

图7 塔内部第2层前室人字（来源：作者自摄）

图8 塔内部第2层塔心室彩画与八棱柱（来源：作者自摄）

图9 塔内第5层外墙内侧砌筑的菱形纹砖（来源：作者自摄）

图10 塔顶第12层檐下早期彩画遗存（来源：作者自摄）

3 龙护塔震后清理中的新发现

据民国版《德阳县志》，龙护塔始建于元顺帝至正二年(1342年)①西安人赵文德(陕西棉花商)发愿独修塔13层，至7层而中止(传因赵文德水土不服，得病后回陕西病故)。赵文德病故后，其弟赵文礼续修6层，到至正十三年(1353年)竣工，前后历经12年建成。明成化十七年(1481年)，僧明谌补葺塔巅；明正德十三年(1518年)僧宝印置琉璃宝顶，故称为“龙护舍利琉璃宝塔”；到清乾隆二十五年(1760年)，僧禅宗培修塔脚；乾隆末年，有狂人攀援而上，毁其顶，僧寂稳重修塔顶；嘉庆十六年(1811年)，延祚寺住持天祥又进行维修。1934年，僧能海、贯一、昌圆、法光见塔上砖石破裂，“发愿培修……三载竣工，焕然一新”。。本次地震后，龙护塔震损严重，9层以上大量塔檐砖掉落，清理现场时发现带有砖刻题记的方砖一块，印证了传世文献的记载（图11）。铭文曰“安西府施主赵文德□□财重修一十三层宝塔至正二年正月题”②当地现场清理人员有德阳市文物考古研究所所长刘章泽，旌阳区文管所姚筱萍、邓丽、陈勇，孝泉镇文化专干郑殊，旌阳区文体局王明聪等。德阳市文物考古研究所拓印建塔砖铭文，此处铭文由德阳市文物考古研究所刘章泽识读。。这是首次发现的记载此塔建造人及准确建造年代的实物。

图11 地震掉落的元代建塔铭文砖（来源：刘章泽、邓丽摄）

在临时抢险加固工程施工过程中，清理鎏金塔刹锈迹后发现其上正面为六字真言梵文，背面一方框中为发愿文（图12），为中华乙亥（“中华民国”二十四年，公元1935年），铭文为“三宝弟子陈能怡奉献塔顶一尊，愿法界众生离苦难，川省人民息兵灾，历世父母生西方，自他速证菩提道，中华乙亥夏敬立”③塔刹铭文由永昕群识读、标点。。下层塔基西南角也砌筑有“中华民国二十四年培修舍利塔”的铭文砖④此砖铭文由永昕群识读。，与记载相合，且可补充文献不足（图13）。

图12 鎏金宝顶发愿文（来源：作者自摄，PS处理）

图13 塔基1935年修缮铭文砖（来源：作者自摄）

本次施工中发现塔内第4至第5层之间存在一个南北向矢高很浅的砖砌筒形拱构成的低矮夹层，并向西开口与第9层西窗相通（图14），较为罕见，此前未在其他砖塔中发现类似做法⑤施工中工人发现5层地面缝隙有光透入，经永昕群现场勘察分析推测可能与西侧外墙窗洞有关，遂通知德阳市文物考古研究所所长刘章泽、旌阳区文旅局王明聪副局长、文管所所长邓丽等到现场共同指示工人揭除地面砖，发现这一夹层，夹层中未发现任何物品。。推测有可能是赵文礼续修时所建用于瘗藏的空间，但其中未发现遗物[2]（图15、图16）。

图14 塔内第4至5层之间筒形夹层图（来源：永昕群、何蓉、富玫妹、刘忠平、张秋艳、吴育华测绘；单位：m）

图15 揭除塔内层地面砖探查（来源：作者自摄）

图16 自西侧洞口看新发现的砖筒形拱上皮（来源：作者自摄）

据唐·释道宣《集神州三宝感通录三卷》记载[3]，隋大业初，益州名僧道卓在已有塔基上造雒县寺木塔，“益州郭下法成寺，沙门道卓有名僧也。大业初雒县寺塔无人修葺，才有下基。卓乃率化四部造木浮图，庄饰备矣。塔为龙护，居在西南角井中，时有相现。侧有三池，莫知浅深。三龙居之，人莫敢临。贞观十三年，三龙大斗，雷霆振击水火交飞，久之乃静。塔如本住，人皆拾取龙毛，长三尺许，黄赤可爱”⑥大正新修大藏经/第五十二册 史传部四/二一○六 集神州三宝感通录三卷/卷上/隋益州晋源县塔缘十四。检索自网络汉籍电子文献瀚典全文检索系统。。另《法苑珠林》卷二十九“蓝摩国(中印度)多空城。城东南有佛塔，减百尺，昔初八分之一分舍利也，灵光时起。其侧有清池，龙变为蛇，出绕其塔。有野象采华以散之。无忧王欲开，龙护不许”⑦释道世.法苑珠林校注[M]. 周叔迦,苏晋仁,注.北京:中华书局,2003.。雒县位于今孝泉附近，因此孝泉龙护塔很可能是由于附会著名的雒县塔与无忧王之故事而命名。龙护塔西南方向有泉眼及水池，也与《法苑珠林》神话相契合。

4 地震对龙护塔及孝泉镇的影响

孝泉地处成都断陷西部边缘构造带内，其西侧即为龙门山断裂带，历史上强烈地震频繁。对照文献关于龙护塔的修缮记录与历史地震分布图[4]（图17），从1934年僧能海、贯一、昌圆、法光见塔上砖石破裂，“发愿培修……三载竣工，焕然一新”，以及现有塔刹1935年铭文可推知，1933年8月25日临近孝泉的四川叠溪7.5级大地震对龙护塔影响较大。从地图上看，叠溪大地震与汶川大地震同是距孝泉距离最近的大地震，该塔当时必定受到严重震损，塔刹毁坏，因此才不得已进行较为彻底的维修，维修时间达3年。1976年松潘平武7.2级地震对塔体造成一定破坏，1988年龙护塔进行了一次维修。1996年，又对塔外檐及铃铎进行了修缮与补配。

图17 灾区历史地震分布图，1933年8月25日叠溪地震震中在孝泉西北 （来源：参考文献[4]）

根据实测的地震波，2008年汶川地震的加速度最大峰值为424 cm/s2。峰值出现时间为地震开始后第65～82 s，地震持续时间为182～194 s。根据国家地震局发布的汶川地震烈度分布图（图18）可知[4]，孝泉镇在汶川地震中的烈度为8度，故龙护塔应按照8度进行震损结构分析。孝泉镇位于震中映秀镇东北约100 km处（东偏北15.9°），因此汶川地震的地震波对于龙护塔是接近东西方向的⑧汶川地震灾害地图集编委会.汶川地震灾害地图集[M]. 成都:成都地图出版社,2008.。

图18 汶川地震烈度分布图（来源：底图引自参考文献[4]）

孝泉镇在2008年汶川地震中建筑破坏严重。毗邻龙护塔的孝泉师范学院新建教学楼出屋面结柱子折断，多幢学生宿舍楼与教师住宅楼布满交叉裂缝，已无加固意义，震后被拆除（图19）。由此可见龙护塔确实承受了巨大的地震荷载，作为孝泉镇内最高的建筑，遭遇远高于当地设防烈度的特大地震（2008年德阳抗震设防烈度为6度，震后调整为7度）[5]，虽然破坏严重，但未发生倒塌，达到了国标建筑抗震设计规范提出的“大震不倒”的设防目标⑨建筑抗震设计规范：GB 50011——2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.，表现出较好的抗震性能。汶川特大地震造成四川等省区古建筑的重大损失，10余座砖塔开裂、掉头，甚至全部倒塌[6]，龙护塔属于未倒塌或局部倒塌砖塔中破坏严重的典型。

图19 龙护塔邻近建筑震损情况（来源：作者自摄）

5 “5·12”地震龙护塔震损概况与减灾措施

5.1 震损概况

（1）自塔底到塔顶出现南北向的贯穿裂缝，塔身内部南北向贯通开裂遍布各层中部，塔身越往上层裂缝越大，塔体被震为东、西两个部分，整体性严重受损。

（2）塔身开裂破坏程度沿高度加剧，外观9层（内部第5、第6层）至塔顶破坏严重，尤以东北角与西南角破坏更为严重，最大裂缝宽度达10 cm（内部第5层）。内部5、6层墙体向东侧外闪（图20～图24）。

图20 龙护塔上部东侧震损情况（来源：作者自摄）

（3）外观9～11层塔檐塌落，残破严重。

（4）塔内部1～4层南北方向的拱券顶部全部开裂，内部每层的拱顶中间都出现贯通裂缝，裂缝沿高度增加，内部第5层拱券顶部砖垮塌。

（5）各层券窗破坏严重，外观第8层（内部第5、第6层）以上券窗塌落、开裂严重。

（6）经目测，塔基未见沉降变形。

（7）部分塔基栏板垮塌。

图21 龙护塔上部北侧、西侧震损情况（来源：作者自摄）

图22 塔顶南北向裂缝（来源：作者自摄）

图23 塔内部第5层东北角部墙体开裂（来源：作者自摄）

图24 第3层塔心室砖藻井南北向开裂（来源：作者自摄）

5.2 震损结构概念分析及估算

整个塔体被震为两部分后，塔身刚度大幅度下降。刚度下降后，易与长周期余震产生共振，发生整体垮塌。同时，风荷载对塔身结构稳定的不利影响加大。整个塔体被震为两部分后，各部分基底面积减小一半，其重心与形心重新分布，塔身整体倾覆危险显著增加。塔体上部外部第9层（内部第5层）至塔顶破坏严重，在风荷载、地震荷载及雨水作用下，易产生进一步外闪、崩塌，造成塔“掉头”的结果。就震后状况来看，塔基稳定性较好。以上是建立在现场初步勘查基础上的概念分析，供抢险方案设计之用。同时，鉴于现场紧急情况，按当时的国标《建筑抗震设计规范》GB50011——2001，采用底部剪力法手算求得每层结构水平地震标准值，验算外箍槽钢所能承受的拉力，并将这一估算结果作为设计参考。

采用Q235A10号热轧普通槽钢，截面积12.74 cm2，抗拉强度按照设计值，取235 MPa，则每根槽钢所能承受的拉力为：，每圈槽钢在一个水平方向上有2根，承受拉力共为598 kN，塔体每层（按内部算）分布按6圈算。与各层结构水平地震标准值对比可知，基本满足结构安全要求。因为是临时性抢险工程，槽钢抗拉强度可按照标准值计算，安全度更大[7]。

减灾措施设计应遵循如下原则：认真贯彻“保护为主、抢救第一”的文物保护工作方针；确保文物本体的安全性，防止局部或整体倒塌；特别要注重不得损害文物的真实性，最大限度地保存文物信息；强调保护措施的科学性与可再操作性，充分考虑与下一期全面维修工作的衔接。

5.3 主要减灾措施——抢险支护

抢险支护是龙护塔实施的震后主要减灾措施，包括：

（1）搭建塔体保护脚手架，塔顶覆盖防水篷布，塔身四周设防护网，形成临时保护棚，脚手架设置避雷装置。防止雨水灌入松散塔体造成坍塌等二次灾害（图25）。

图25 龙护塔震后抢险减灾临时保护棚（来源：作者自摄）

（2）塔身各层外部加钢箍保护。

（3）塔内部内外筒之间用木方支顶，有效传递水平荷载。对内部券门顶部进行支顶。

（4）清理塔上部外檐、券窗震损的碎砖。

5.4 塔体外加设钢箍

为加强塔身整体性，防止在余震中造成进一步损坏或倒塌，作为抗震抢险加固工程的主要措施，在塔体外加设钢箍（图26～图28）。

图26 底层钢箍（来源：作者自摄）

（1）一层（外观）设4道钢箍，自檐下均分；2～13层（外观）每层设2道钢箍，分布于檐部上、下。钢箍采用10号热轧普通槽钢，在角部与等边角钢焊接，每层形成小框架。

（2）钢箍与塔体之间垫以边长10 cm木方，不得直接与塔体接触，以保护文物本体。施工中应注意保证木方的位置，尤其是角部木方不得出现移位。

（3）钢箍在地上加工后，在塔上焊接、拧螺栓。钢箍用螺栓加紧，使钢箍与木方、塔身紧密接触，钢箍四角与中间结点均用节点板焊牢，形成固接的形式，减少变形与位移。

（4）采用Q235A10号热轧普通槽钢及10号热轧等边角钢。槽钢与角钢节点板之间采用围焊，焊缝宽度不小于6 mm，焊条为E43型。中部节点螺栓直径为14 mm，安装时手工拧紧，各层全部安装结束后，用角钢节点板焊牢。钢箍外罩刷防锈漆（图29）。

图27 中层钢箍（来源：作者自摄）

图28 上层钢箍（来源：作者自摄）

图29 钢箍加固详图（来源：作者自绘）

5.5 塔体内木方支顶

龙护塔平面布局为内外筒形式，为保证水平力有效传递，并顾及内筒已开裂墙体的稳定性，对内部楼梯及1～5层内外筒墙体用木方进行支顶，支顶木方与墙体间垫以边长10 cm通长木方，分散集中力，避免局部承压过大。同时，对塔内各层券门用木方进行支顶（图30、图31）。

图30 第5层外廊木方支顶（来源：作者自摄）

图31 第5层中央拱券木方支顶（来源：作者自摄）

5.6 减灾措施效果

汶川5·12特大地震后，德阳市余震不断，这些余震对塔体造成了进一步的破坏。2008年7月2日凌晨3点58分什邡、彭州交界地震，第二天笔者勘察塔体，发现1～5层（塔内部层数）南北塔檐新的裂缝明显，犹以2～4层为烈（图32），顶部各层也存在破坏加剧的情况。8月1日及5日，在北川与平武及北川及青川又发生6.1级破坏性余震。8月1日的6.1级余震孝泉震感强烈，龙护塔长时间大幅度摇摆，幸运的是当时抢险工程的外钢箍与内木撑已完成，塔身整体性得到及时、有效的加强，这次严重余震没有对塔体造成进一步毁灭性破坏，避免了二次倒塌的次生灾害。为此，国家文物局将此次龙护塔抢险支护情况作为“文物要情”（总第444期）上报中央[7]。

图32 7月2日余震后新增及扩大的裂缝（来源：作者自摄）

5.7 为全面修缮创造条件

基于前文的价值评估，龙护塔需满足原址、无二次倒塌、现状加固、全面修缮、环境提升等多方需求，才能真正做到基于价值的保护并展示传承。相关保护工作即围绕此目标展开。

龙护塔抢险支护的减灾措施及时、得当，没有在余震中发生局部或整体坍塌，结构较为稳定，为接续下来的全面修缮创造了条件。随后在此基础上，系统开展了详细的勘察、测绘、检测与深入全面的设计。贯彻真实性与可识别性的理念，综合、协同运用传统勘察、设计手段与多项先进技术，立足对砖石古塔结构特性的把握，对完好塔体、残损现状塔体及考虑加固措施塔体均开展了有限元建模与数值分析，同时结合主要施工工艺的试验研究，实现了塔身严重震损情况下的现状加固，避免了大规模拆砌对文物真实性造成的负面影响[8-9]。

6 中国砖石古塔块体堆叠的结构特点

6.1 中国佛塔类型及流变概览

中国佛塔传自印度，随佛教而兴。早期佛塔大都为土木混合结构，如北魏洛阳永宁寺塔，但均已不存。学术界公认的中国现存最早的佛塔是河南登封嵩岳寺塔，初建于北魏正光四年（公元523年），该塔为砖塔，黄泥浆砌筑，历经1 500年风雨侵蚀，仍巍然屹立。晚唐、五代、辽、北宋属于木塔与砖塔共同繁荣的时代，出现了北宋开封开宝寺木塔（区别于现存的开封“铁塔”）、辽应县佛宫寺释迦塔（应县木塔）等楼阁式木塔杰作，也出现了如唐西安大慈恩寺塔（大雁塔）、荐福寺塔（小雁塔）、北宋定州开元寺塔（辽敌塔）、苏州云岩寺塔（虎丘塔）、辽南京（今北京）天宁寺塔、辽庆州白塔等密檐式或楼阁式砖塔的高标。

但由于天灾人祸，木构不永于年，至今楼阁式木塔仅余应县木塔岿然独存。除此以外，中国目前所有遗存的古塔都是砖石塔，尤以砖塔占绝大部分。砖塔主要有楼阁式（含砖内筒木檐廊式）与密檐式两种，以及少量华塔、覆钵式喇嘛塔、金刚宝座塔等形式。其平面主要有正方形、八角形、六角形，内部又分为单筒中空、单筒带塔心刹、内外筒及实心等几种平面布局形式。

6.2 中国砖石古塔砌筑灰浆强度超低

中国砖石古塔虽然是砌体结构，但与西方古罗马以来的主流砌体结构较大不同之处在于：中国砖石古塔的砌筑灰浆胶结能力很差。西方自古罗马以来混凝土就运用到大跨度穹顶、拱券等建筑结构，有赖于混凝土将离散的砌筑块体胶结成完整的结构体，砌筑灰浆的抗剪强度是砌体抵抗地震等水平力的关键指标。这一传统一直贯通到现代砌体，只是提高了混凝土强度以及在其中添加钢材等各类加劲材，形成完整结构体的基本思路未变。

大部分中国古塔采用黄泥浆砌筑，不含石灰等胶结材料，或石灰浆含量很少（部分晚期古塔采用白灰浆砌筑），相当多的早期承重砖砌体砌筑灰浆强度为0或近似为0，且经千百年自然风化已经粉化，起不到黏结松散砖、石块材为一体的作用，其砌筑效能主要是垫平，防止应力集中。这在结构的意义上就是说，中国砖石古塔的砌体整体性不强，总体上以松散块体堆叠的形式存在，其之所以能够形成一个完整高层结构并屹立几百上千年，抵抗住风荷载与地震的破坏，是因为其独特的结构特性与抗震机制。

6.3 中国砖石古塔具有块体堆叠的结构特点

中国砖石古塔独特的结构特点即是由砌筑的块体堆叠而成：主要依靠砌筑块体自身重力产生的摩擦力抵抗侧向作用（地震与风）而非灰浆胶结力，建构方式类似于搭积木。这种结构原理广泛应用于早期建筑中，包括本文主要的对象砖石古塔；还包括木结构建筑，如单层的佛光寺东大殿、多层的应县木塔。辉煌的古希腊大理石神庙与砂岩和角砾岩砌筑起来的柬埔寨吴哥古迹亦是如此。

这种结构具有隔震能力，与内力连续分布的西方罗马以降或近现代砌体结构相比，上部地震作用会减小，但同时整个砌体的水平抗剪强度则会下降。更因为越到顶部重力越小，摩擦力亦即水平抗剪能力也相应减小，加之高耸结构普遍具有的鞭梢效应，导致砖塔的震害也经常表现为上部较严重，包括塔刹震落或震歪、顶部开裂严重或震塌、掉头等。塔体灰浆抗剪强度差还会直接影响砖塔中心因塔心室及外墙门洞等造成的结构薄弱处的砌体垂直抗剪能力，常出现沿塔竖向中轴线的劈裂等。

7 砖石古塔防震减灾对策思考

龙护塔震后抢险支护措施及时、简捷、有效，在短时间快速完成，抵御了较大余震的破坏，有效防止二次倒塌造成的次生灾害，由此引发几点对砖石古塔防震减灾对策的粗浅思考。

（1）加强预防性保护力度。相比木结构古建筑而言，砖石古塔的结构特点决定了其是震害高危类型，历代古塔遗存及近几十年内几次较大地震对砖石古塔的破坏均表明了此点。著名的定州北宋开元寺料敌塔（图33）、明代扶风法门寺砖塔（图34）、都发生过1/4或1/2倒塌的情况。唐山地震与汶川地震后数十座砖塔震损（图35），个别整体倒塌[6]。砖石古塔震损除自身破坏外，还会对内部壁画、彩塑等附属文物造成不可挽回的损失。非常有必要加强砖石古塔结构评估研究，并在项目安排与方案评审方面，倡导针对性提高结构安全度的措施，应适当放宽砖石古塔预防性保护干预力度。

图33 北宋定州开元寺料敌塔（来源：崔兆忠摄）

图34 明代扶风法门寺砖塔（来源：阿莹，法门寺之佛，光明日报，2016年4月15日 第13版）

图35 辽代蓟县白塔⑪《口述 | 吴梦麟：对“京津唐地震考古组”调查工作的回忆》，载2016年4月22日《北京文物报》。（来源：吴梦麟摄）

青海玉树藏娘佛塔曾于2003年左右修缮时，在覆钵墙体顶部及各层方台顶部加设了钢筋混凝土圈梁⑩天津大学建筑学院王其亨教授团队勘察设计（2002——2003年），笔者参加了勘察、测绘，并设计了加固的钢筋砼圈梁。，2010年玉树地震后，塔体基本完好，无局部垮塌，也保护了覆钵内部墙体上珍贵的南宋时期壁画（图36）。这属于加强预防性保护力度的正面案例。

图36 2010年玉树地震后维修前青海玉树藏娘佛塔（来源：作者改绘，底图照片系青海省文物局提供）

（2）完善结构分析理论与方法。砖石古塔结构分析除现有基于砌体连续假定的有限元分析方法之外，亟待开展探索基于离散的块体堆叠，真实反映摩擦力作用的实体与接触单元的分析方法[10]。同时，对古塔砖砌体抗剪强度进行系统的试验研究，以获取用于数值分析的可靠参数；再结合大比例实体模型的拟动力与振动台模型试验进行验证，最终形成符合实际情况的公认的砖石古塔计算分析理论与方法，推广应用于砖石古塔的预防性保护、防震减灾以及全面修缮。

2009年，在龙护塔修缮设计中，使用ANSYS软件进行分析，限于当时研究水平，采用了各向同性、匀质、弹性的基本假定，未能采用离散元的分析方法[9,11]（图37、图38）。

图37 龙护塔完整情况下地震作用下塔心室南北向水平剪应力图（单位：MPa）（来源：中国建筑科学研究院孟履祥、董越绘制，2009）

图38 龙护塔开裂塔体加箍后有限元模型及其6.7秒向位移(单位：mm)（来源：中国建筑科学研究院,孟履祥,等.德阳龙护舍利塔抗震验算报告及加固设计建议[R].2009.）

（3）震前做好基础性研究、资料留存及防灾预案。详细测绘、构造调查、材料检测、结构评估应在震前主动开展，在资料完善的情况下，可以在震前或在震后第一时间提出防震减灾措施并实施。目前三维激光扫描、倾斜数字摄影等技术已经成熟运用在文物领域，全面的信息留存是对文物的数字复制，本身就是防灾减灾的重要手段，也是对所有文物通用的措施。同时，根据文物价值评估及结构特点制订针对性的防灾预案，以抢险支护为核心工作。

（4）震后第一时间开展抢险支护。按照震前做好的应急预案，震后第一时间对古塔开展抢险支护，防止次生灾害的发生。

（5）留意新出遗迹，及时开展建筑考古。在震后清理及抢险、勘察、修缮过程中，留意相关新发现的遗迹现象，准确、全面、多手段记录并予以妥善保护，必要者及时开展建筑考古。丰富、完善对文物的认知及价值评估。

（6）明确砖石古塔防震减灾全过程实施程序并形成导则。包括震前的预防性保护、基础研究、信息留存、防灾预案，震后抢险支护、即时清理、信息记录、建筑考古，震后稳定期的勘察、设计、修缮加固与相关文物建筑、附属建筑的修缮和必要的环境整治全过程。明确这些措施的启动机制与衔接节点，以及紧急情况下项目组织、人员安排、经费匡算与筹措、确定设计施工单位机制等。以设计文件为例，龙护塔整个维修过程中分别针对不同阶段完成抢险支护方案图（图39）、抢险支护报告图[7]（图40）、全面修缮勘察与方案图[2]（图41）、全面修缮施工图内的4版图纸，以满足不同阶段的设计深度需求。还包括塔院内相关其他文物建筑、附属建筑以及院落景观环境的修缮与整治勘察设计方案及施工图。

（7）借鉴国际上砖石砌体古建筑防震减灾先进经验。意大利中部城市拉奎拉（L’Aquila）于2009年4月6日发生6.3级地震。拉奎拉古城中心区是世界文化遗产，此次大地震造成3 000至1万座楼房倒塌或受损，其中文物建筑占相当数量。震后笔者曾奉派到现场考察⑫2009年6月底，国家文物局派遣中国文化遗产研究院侯卫东、詹长法、永昕群3人赴意大利拉奎拉考察文物建筑震害情况并与意方商洽合作，6月27——30日在拉奎拉实地考察并与震损文物维修保护负责人及相关专家教授进行交流。体会到意大利文物建筑防震减灾的机制及技术措施可资借鉴。震后抢险期间拉奎拉中心区封闭管理，严格禁止无关人员出入。

图39 第1版图纸：2008年6月6日现场龙护塔抢险加固方案，紧急情况下手绘方案图（来源：作者自绘）

意大利当局很快提出了拉奎拉文物建筑震损的评估方法，包括维修经费的估算以及维修工程的原则、措施等。震损评估建立在事先形成的一整套表格与图示基础上，非技术人员经培训后可按图索骥，现行填报，不需专业技术人员到场即可完成，以满足时效性。经费估算主要参照以往灾害过后同类遗产维修的经验。

截至2009年6月下旬，意大利政府已经提供了45处可供国际援助的建筑遗产名单，并将相关建筑测绘图及模型等资料汇编成册。从减灾措施上看，有序安排塔吊高空清理排险，震损后开裂、倾斜建筑均及时搭设脚手架或木方支护，开裂墙、柱采用高强度尼龙打包带打箍。脚手架与打包带节点先进、操作快捷，是非常有效的技术措施。在此次砖石砌体古建筑防震减灾过程中，印象深刻的是，支护脚手架与打包带箍都是整洁簇新、搭建规整的。虽然是临时支护设施，但展现出各方对文物建筑的重视与独特美感（图42～图46）。

图40 第2版图纸：2008年8月龙护塔抢险加固工程报告图纸（来源：中国文化遗产研究院,永昕群,等.德阳龙护舍利宝塔抢险加固工程报告[R].2008.）

图41 第3版图纸：2009年8月抢险支护后经详细勘察绘制的现状残损图（来源：中国文化遗产研究院,永昕群,等.四川德阳龙护舍利宝塔抢险修缮工程现状勘察报告[R].2009.）

图42 震后打包带围箍与塔吊高空排险（来源：作者自摄）

图43 脚手架竖向及水平支护（来源：作者自摄）

图44 木方支护（来源：作者自摄）

图45 打包带打箍（来源：作者自摄）

图46 簇新的脚手架整面墙体支护（来源：作者自摄）

8 结束语

从有效开展防震减灾，同时遵循“真实性”原则，最小干预的文物保护理念出发，有必要系统、全面、深入开展中国砖石古塔独特的材料、砌筑方式、结构特点与抗震机制研究，为科学、适当的“预防性保护”措施提供理论分析基础与行政决策参考。另外，通过对国内外典型案例的细致总结，汲取正、反两方面经验与教训，也是优选技术手段，构建高效、连贯、适用的砖石古塔防震减灾实施程序与导则的必要准备。

（致谢：德阳市旌阳区文化旅游体育局曾宁局长、王明聪副局长，德阳市文物考古研究所刘章泽所长，旌阳区文物管理所姚筱萍、邓丽所长等当地领导、专家在龙护塔维修过程中付出大量精力并鼎力支持。四川东洋机械公司李园、原总装备部设计研究总院孙崇华、北京戴世达数码技术有限公司陈重先生现场协助勘察测绘。中国建筑科学研究院孟履祥、董越、刘小弟先生协助结构分析。中国文化遗产研究院张廷皓院长擘画全局，侯卫东总工程师、杨新副总工程师审核把关，崔兆忠先生悉心指导，项目组刘忠平、刘江、张秋艳、吴育华及实习生何蓉、富玫妹共同完成抢险修缮工程勘察设计。在此一并谨致谢忱。）