紫禁城古建筑台基石作技术研究*

周 乾

(故宫博物院故宫学研究所，北京 100009)

0 引言

位于北京市中心的紫禁城(今故宫博物院)拥有世界上现存规模最大、保存最完整的古代宫殿建筑群，其建筑技术代表我国古代建筑技艺的最高水准。紫禁城古建筑的营建，一般包括土作、石作、瓦作、木作、油饰作、彩画作、裱糊作、搭材作等工种。其中，石作主要是指与石材相关的工种。由于石材具有较强的硬度、良好的防水和防腐性能，因而在紫禁城古建筑中多用于台基部位。紫禁城古建筑一般坐落在由灰土、碎砖交替夯实的台基之上[1]，台基高度一般为1～2m。尽管台基对建筑的地震响应有一定放大作用，但是台基有利于建筑本身的防潮与排水，而且能够体现出宫殿建筑的高大与威严[2-3]。紫禁城宫殿建筑因重要性不同而具有不同等级，对于等级相对较低的普通宫殿建筑而言，台基周边均为砖砌体封护，台基部位的石质构件主要包括栏板(底部设排水口)、望柱、台阶和柱顶石(见图1虚线以上部分)。其中，栏板位于台基周边，主要起人员防护及防止跌落的作用；望柱是栏板之间的短立柱，主要起拉接栏板兼装饰作用；台阶是连接台基地面与台基下地坪面的阶梯；柱顶石则是突出于台基地面之上的石质构件，是建筑立柱的基础；另砖砌体转角部位还有立放的陡板石。对于重要的宫殿建筑而言，其台基的周边由砖砌体改为须弥座封护，且在望柱的底部增设排水兽。作为明清时期最为核心的建筑，紫禁城前朝三大殿(太和殿、中和殿、保和殿)的台基做法为我国古建筑台基工艺的最高等级，即采用3层须弥座叠加而成，俗称“三台”，总高度达8.13m(见图1虚线以下部分)[4]。

图1 紫禁城古建筑台基

紫禁城古建筑的石作技术主要包括石材运输、现场加工、安装、修缮等。开展上述技术研究，无论是对于古建筑本身的修缮保护，还是对于古建筑技艺的传承，都具有极其重要的意义。部分学者已开展紫禁城古建筑石作工程相关的研究，如陆寿麟等研究了故宫内汉白玉建筑构件的风化性质，认为属于化学风化[5]；曲亮等基于现场测试方法，对故宫建福宫内的石质文物进行了科学评价，认为风化是石质构件破坏的主要原因[6]；陈喜波研究了紫禁城营建所需石材的开采及运输过程[7]；陈智勇研究了紫禁城古建筑石作的装饰艺术[8]；刘大可对我国北方地区古建筑的石作工程进行了较为全面的论述[9]；郑建军讨论了端门内御路石地面的修复方法[10]等。然而，对于紫禁城古建筑台基的石作技术研究，相关成果则很少。本文基于已有成果，开展该方面研究，探讨紫禁城古建筑台基石作的技术要点和科学保护方法，以推进紫禁城古建筑的保护与研究。

1 运输

紫禁城古建筑台基石作所用石材包括汉白玉、青白石、青砂石等[7,11]。其中，汉白玉色调混白、质地均匀，多用于台基的须弥座、栏杆和御路石；青白石颜色青白，材质细腻，多用于台基的基石、御路石和柱顶石；青砂石质地坚硬、经久耐用，多用于台基陡板、阶条石。上述石料的主要产地为北京周边地区，史料亦有记载。如明代文人高道素所著《明水轩日记》载有：“白玉石产大石窝(今北京市房山区内)，青砂石产马鞍山(今北京市门头沟区内)、牛栏山(今北京市顺义区内)、石径山(今北京市石景山区内)……大石窝至京城一百四十里，马鞍山至京城五十里，牛栏山至京城一百五十里。”[12]

上述石材由产地运到紫禁城时，因体量大小不同而采取不同的运输方式。对于特大型石材而言，往往采用“旱船”运输。所谓旱船，就是用方木截面的短柱、长梁特制的一种木架，专门用来承载特大石材，央视纪录片《故宫》中的旱船模拟造型如图2所示。明代贺仲轼撰《两宫鼎建记》记载了明万历年间重修三大殿台基丹陛石运输过程，即“中道阶级大石，长3丈，阔1丈，厚5尺(1尺为1丈的1/10，约0.31m)，派顺天等八府民夫2万，造旱船拽运，派同知、通判、县佐二督率之，每里掘1井，以浇早船、资渴饮，计二十八日到京，官民之费总计银11万两有奇”[13]。从上述记载可以算出，这块石料重达100t，运输这样巨重的材料，既不能用车也不能就地滚，于是选在冬季运输，沿途每隔一里打一口井，路上泼水成冰，拽石在冰上滑行，摩擦阻力较小，这在当时的条件下，不失为有效的方法。但用这种办法仍需要工匠2万余名，经过28天才拽运到北京。若按房山大石窝至北京距离以140里(1里=500m)计，其运输时间花费近1个月，每天行程约4～5里，其运输之艰难可见一斑。

图2 旱船模拟造型

对于中小型石材而言，从产地运到施工现场的工具为骡车。明代官府设有(骡)车户专门负责运输石材，若官府车辆数量不够，则从顺天府、保定府等地进派车户。当时运输石材的车辆有十六轮、八轮、四轮及二轮之分，视石材轻重而采用不同的车辆。如《两宫鼎建记》载“鼎建两宫(乾清宫、坤宁宫)大石，御史刘景晨亦有佥用五城人夫之议。工部主事廓知易议：造十六轮大车，用骡一千八百头拽运，计二十二日到京，计费银七千两而缩”。对于体量较小的石材，则采用轮数较小的骡车运往紫禁城。

在施工现场，不同体量的石料有不同运输方法。如对于小型石材，可采用人工抬运法；对于较重的石料，可采用点撬法，即首先将石料边角包裹好，然后用撬棍撬动石料，使之移动；对于石料质量大且现场运输距离较长时，可采用摆滚子法[14]，即先用撬棍将石料的一端撬离地面，并把滚杠放在石料下面，然后用撬棍撬动石料，当石料挪动时，趁势把另一根滚子也放在石料下面。现场提升质量较大的石料时，可采用绞磨抱杆方法[14]，即在施工现场立抱柱1根，抱柱用4根绳索拉接(绳索可调)，然后分别在抱柱顶部、地面安装定滑轮各1个，提升石料的绳子绕过抱柱顶部的定滑轮，再通过地面的定滑轮与绞磨相连，使得提升石料所需的竖向力改变成水平力(见图3)。当工匠水平转动绞磨时，即可提升石料。

图3 重石材提升示意

清工部《工程做法》规定：拽运石料所用的旱船、滚子、梢子(撬棍)均应为榆木制作[15]。分析认为，这主要与我国榆木种类较多，且榆木具有木性坚韧、较耐腐、硬度与强度较高等优点相关[16]。

2 加工

石作工程中，安装前的石料均需进行现场加工，以符合尺寸及形状要求。紫禁城古建筑台基石料加工的主要工具有錾子、楔子、卡扁、刀子、锤子、剁斧、磨头、尺子、墨斗、线坠等[17]。其中，錾子为短铁杆，一端四面有锐刃，用于打荒料和打糙；楔子为上粗下锐的铁件，且下端呈三角尖状，用于劈开石料；卡扁的特点即刃宽而较薄，用于石料的齐边；刀子用于雕刻花纹；锤子由把手和金属锤头组成，用于击打钻子或卡扁；剁斧形状与锤子类似，但下端形状介于锤子与斧子之间，用于石料表面加工；磨头用于石料表面磨光；墨斗由墨线与转动小轮组成，用于弹划石料的尺寸线；线坠为圆锥状金属体，顶端挂线，用于石料的竖直度检查。部分石作工具如图4所示。

图4 部分石作工具

紫禁城始建于明代，其石作工程多以宋《营造法式》为参考。而《营造法式》卷三规定了石材加工的6道工序，即“打剥”(用錾子凿掉大的突出部分)、“粗摶”(凿掉小的突出部分，使得石材表面深浅均匀一致)、“细漉”(用錾子在石材表面密集凿，使得表面平整)、“褊棱”(用褊錾凿石材棱角，使之平整)、“斫砟”(用斧刃剔凿石材，使其表面平正)、“磨砻”(用砂石水磨掉石材表面的斫纹)[18]。对于含雕刻的石质构件，营造法式也规定了剔地起突(浮雕)、压地隐起(浅雕)、减地平钑(刻痕)、素平(不做雕刻)等不同等级要求[18]。上述规定可反映宋代以来台基石料的加工基本做法。

明清以来的工匠们基于工程经验，逐渐完善了石材的加工工序，其技术要点可包括以下步骤[17,19]：①对荒料进行打制，使其尺寸基本符合要求。为保证加工尺寸的准确性，初步加工后的荒料宜大于加工后尺寸2cm以上。②根据构件的实际尺寸，在石材上弹出墨线。③根据墨线的定位，用凿、打、刷、刺、剁等手法，对石材进行加工，至所需形状。其中，凿即用錾子凿掉石材表面高出部分；打即用工具把墨线以外部分打掉；刷即刷道，是用锤子或錾子在基本凿平的石材表面打出平顺、细致、深度均匀的沟道；刺即刺点，是在石材表面凿出均匀沟道的辅助方法；剁即剁斧，用于将石料表面找平。④再经过多遍剁斧、扁光刮平，使得石材表面平整，且看不出錾痕或斧影。⑤石材上有雕刻纹饰时，首先制作图谱，然后在图谱上用针刺孔，再将图谱覆盖在石材表面，用麻线布覆盖红色土粉在图谱上反复锤打，再取下图谱，沿着石料上的粉末印记进行雕刻，获得所需纹饰。⑥对构件进行打磨，完成加工。

3 安装

3.1 栏板与望柱

台基的望柱与栏板施工时，主要通过榫卯及卡槽方式进行构件之间的连接，如图5所示。对于榫卯连接方式而言，在望柱底部有榫头，榫头长、宽均约为望柱边长的0.3倍[20]，对应的地栿栏板槽内有卯口。望柱由上往下插入地栿的栏板槽后，榫头与卯口产生咬合作用，有利于避免望柱发生摇晃。栏板的侧面有榫头，榫头长、宽均约为0.02m[20]，对应的望柱侧面有寻杖眼(卯口)。栏板与望柱在水平方向上相连接后，榫头与卯口产生的咬合作用，有利于避免望柱单体的走闪错位。对于卡槽连接方式而言，为保证栏板、望柱在安装后的水平稳固，地栿顶部通常刻有凹槽，槽深不超过地栿高度的0.1倍[20]。上述构件底部插入地栿凹槽后，构件与凹槽产生卡固作用，因而不易歪闪。望柱的侧面亦刻有栏板槽，深度不超过栏板宽度的0.1倍[20]。栏板在水平向插入望柱的栏板槽内后，与望柱产生卡固作用，有利于整体稳定。地栿底部插入阶条石顶部预留的凹槽中，或作出梗插入阶条石的凹槽中，形成稳固卡槽连接。

图5 栏板相关构件安装示意

栏板、望柱等石质构件安装时，应保证基层表面平整。构件底部不平整时，可采用较硬且易敲碎的材料如生铸铁片垫平[21]，然后将接缝处勾抹严实(见图6)，便于灌浆。关于勾抹材料的使用，当接缝厚度<5mm时，一般用油灰(生石灰∶生桐油=2∶1，质量比)；当接缝厚度超过5mm时，宜在油灰中掺入适量细砂，以提高接缝处灰浆的粘结度[21]。灌浆时，一般在某个合适的位置留一个缺口，称为“浆口”[14]，灌浆完成后再把浆口封护住。为增加灌注压力，可在浆口位置放一漏斗用于灌浆。灌浆前可在石材与基层接触位置灌注适量清水，一方面可冲掉石材表面的灰尘，另一方面有利于灰浆与石材的粘接。紫禁城宫殿建筑的石作工艺中，灌浆材料多为生石灰浆或江米浆(糯米浆)。其中，生石灰浆为生石灰与水搅和而成，江米浆为生石灰∶糯米∶白矾=100∶0.3∶0.33(质量比)，再与水搅和而成[14]。

图6 构件底部勾抹

3.2 须弥座

紫禁城内等级较高的宫殿建筑，其台基底部为石质须弥座，地栿下部不设排水口，而是改成了石质排水兽。须弥座由佛座演化而来，由下而上一般由土衬、圭角、下枋、下枭、束腰、上枭、上枋等部分组成[22]。为满足须弥座高度需要，其土衬、下枋、上枋还可做成双层形式[23]。须弥座虽由多层构件组成，但为保证安装后的整体性，其各层构件可由一块石料雕刻而成[23]。如图7所示的须弥座，其最上层的上枋为单独加工，下部各层构件为一块石料。上枋下部出梗，与下部构件顶部预留的凹槽形成卡槽连接，以保证上枋的牢固。

图7 含须弥座台基安装示意

须弥座上下层之间还可采用阳梗落槽方法进行安装，即上层采梗，下层落槽，以防止各层之间产生错动[24]，如图8所示。排水兽一般安装在地栿底部、望柱的正下方，其上部由地栿底部的凹槽卡固，两侧由上枋石挤紧。排水兽后部顶面、上枋顶面均与台基地面最低位置相齐平，以利于雨水汇集到排水兽后部的排水口内。排水兽又名蚣蝮，为明代“龙生九子”之一，其造型设计不仅丰富了紫禁城的建筑装饰内容，而且具有科学性[25]。蚣蝮嘴部的出水口是整个台基地面的最低点，有利于台基雨水排出。蚣蝮的“肚子”可用于临时存水，有利于栏板底部的雨水迅速汇入进水口，避免了雨水在栏板位置的积存。蚣蝮突出台基外的造型可以使得雨水向前、向远方排出，有利于保护台基。

图8 须弥座各层的阳梗落槽安装方法

3.3 台阶

紫禁城古建筑台阶一般由基石、御路石、垂带、象眼石、土衬石、如意石等石质构件安装组成，如图9所示。其中，基石构成台阶的各层台级；御路石位于台阶的正中部位，其表面多雕刻龙凤纹饰，以示意皇家建筑的特殊性；垂带为一块长石料，表面平整，顺着台阶的坡度安装于台阶的端部，主要起保护基石侧面防止其错动作用；象眼石呈三角形，位于垂带下方，主要用于封护基石侧面；土衬石为象眼石底部的垫石，以保证象眼石底部平稳；如意石位于台阶最底层，其表面与地面齐平，主要起装饰作用，以衬托宫殿建筑的威严。

图9 紫禁城台阶构造

台阶安装时，对于每层基石而言，其底部垫层应夯实，背部用石块或砖块垫稳，再灌注江米浆，以保证基石的稳固；基石上表面俗称为“站脚”，站脚要有轻微的向下倾斜度以利于排水；上下层基石之间采用“磕绊”连接方法，以加强石材的连接整体性[26]。“磕绊”做法如图10所示，即下层基石与上层基石的交接位置，下层基石做成直角凹槽形式，再将上层基石扣压其上。该做法使得上下层基石之间互相挤紧，有利于避免基石之间的错动。对于垂带而言，由于其斜向置于象眼石之上，为保证安装的稳固性，石块上部被削成竖直以利于与阶条石挤紧，下部做成略向下倾斜的平面(俗称“垂带巴掌”)，叠压在燕窝石(底层基石)上表面预留的凹槽内，该凹槽俗称“垂带窝”，如图10所示。对于御路石而言，由于其体积及质量均较大，且倾斜于地坪面安放，为稳固起见，一方面在御路石底部预留梯形凹槽，使其与基层牢固连接；另一方面在其背后砌墙，作为御路石的支撑；待御路石垫稳后，在其背部灌注江米浆[26]。

图10 台阶构件安装方法

对于体量很大的御路石而言，拼接处理是安装的一个技巧。如对于太和殿三台上的丹陛石而言，其长度为16.57m，现场勘察发现其并非一块整料铺墁而成，而是由3块石料拼合组成，其中最大块石料长度仅为丹陛石总长度的0.6倍，各石料间的接缝处理得很巧妙，隐藏在云龙纹中。分析认为，由于运到施工现场的石料尺寸小于太和殿三台丹陛石的需求尺寸，因而古代工匠用3块石料进行了拼接处理[27]。拼接时，如果直缝对接，必定会露出接缝，使得丹陛石造型缺乏整体性，视觉效果较差。而古代工匠采用云纹凸起的曲线作为拼合线，使得石料之间的接触面高低起伏，凸凹交错，即使是3块石料拼合，也显得严丝合缝，不走近看很难发现。这样一来，既解决了原有石料尺寸不足问题，还能表现丹陛石恢弘大气的整体视觉效果。只不过由于历经时间长久，丹陛石各石块间因变形而略有错动，因而使得裂缝显现出来(见图11中虚线标记部分)。

图11 隐藏在纹饰中的接缝

3.4 柱顶石

柱顶石位于台基的地面之上，其主要作用是支撑立柱，并把立柱传来的质量往下传给磉礅。紫禁城中柱顶石表面通常有两种做法：对于建筑体量较小的建筑而言，柱顶石表面正中做凹槽(见图12虚线以下部分)，称为“海眼”，其宽度和深度约为柱径的0.2～0.3倍[28]，海眼的主要目的是用于初步固定立柱，对应的立柱底部做出管脚榫，插入海眼中；对于体量较大、建筑等级较高的宫殿建筑而言，柱顶石表面保持平整(见图12虚线以上部分)，立柱平摆浮搁在柱顶石上。研究表明[29-30]：柱底平摆浮搁在柱顶石上，在地震作用下通过反复的摇摆运动来耗散地震能量，以减小或避免建筑本身的破坏。另紫禁城中有少量的游廊建筑，其建筑等级、建筑体量很小，柱顶石正中的凹槽贯穿整个柱顶石，立柱底部则做成套顶榫形式，穿透柱顶石而直接落在磉墩上[31]。磉礅层为紫禁城古建筑地基的中间部分，其主要作用是支撑柱顶石传来的作用力，如图13所示。磉墩是一个个独立的立方体砖墩，平面尺寸为1～2m见方，厚度一般不少于1m。磉墩硬度大、承载力好，因而有利于承受柱顶石传来的上部集中作用力，并将该作用力向下部的灰土地基扩散，符合土力学传力原理[32-33]。

图12 柱顶石照片

图13 磉墩与柱顶石的关系

柱顶石安装前，应确定好高度控制线。柱顶石安装后，其外棱的位置一般与地坪标高相同，其凸出地面的部分称为鼓镜。鼓镜上表面平整，用于支撑立柱(见图13)。体量较大的柱顶石安装在磉礅之上时，为保证柱顶石平稳，可用1层垫石在其底部垫牢，厚度不宜超过1cm，以利于在空隙中灌浆[34-35]。柱顶石底部所灌注的灰浆为油灰，其稠度宜较大，以利于迅速与柱顶石底面粘接。灌浆时，需用粗铁丝或铁绕子同时进行插捣，以利于灌浆饱满。当插捣的另一侧冒出水泡时，可认为柱顶石底部灌浆合格[36]。灌浆以后，可塞一些铁片入灰缝内，以增加灰缝的抗压能力。体量较小的柱顶石可直接安装在油灰层上，然后用木夯夯实，夯实后灰浆的厚度亦控制在1cm左右。鼓镜部分一般在台基地面铺好后再剔凿成型，一方面保证鼓镜顶面的平整效果，另一方面有利于柱顶石外棱与台基地面齐平[9]。

4 修缮

在外力或自然因素作用下，紫禁城古建筑台基会出现残损问题，即不能满足正常使用或正常受力需求[37]。对于残损的石质构件，可采取修补、拉接、拆安、清洗等加固方法。

4.1 修补

根据石质构件的损伤程度不同，修补可包括补抹和补配2种方法。

1)当石质构件表面因风化等原因有轻微缺失时，可采用补抹方式加固，如图14虚线标记所示。风化是紫禁城石质构件破坏的重要方式，主要表现形式为构件表面出现粉末状，其物理原因主要为空气中粉尘的积累，化学原因在于空气中的二氧化碳、水与石材中的CaO，MgO等成分产生化学作用，生成Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2等物质，并堆积在石材表面[5]。对于承载石质构件如柱顶石而言，风化威胁到结构的局部稳定性[38]；对于非承载石质构件如栏板而言，风化会加剧构件的破坏[39]。对于轻微风化的石质构件，补抹的具体操作工艺为：将风化或局部缺损部分用錾子剔凿成易于补抹的形状，清理干净界面后，堆抹上具有粘接力和石料质感的材料，干硬后再用錾子剔凿出构件表面的形状。其中，“补配药”的配方为：白蜡∶黄蜡∶芸香∶木炭∶石面(用与原石材相同材质石料磨成粉状)=3∶1∶1∶30∶56(质量比)[9]。

图14 构件表面补抹

2)当石质构件因风化或外力作用严重缺失时，可采用新料进行补配，且新旧料之间用钢芯拉接，具体做法为[36]：①将原有构件表面风化部分剔除，露出完好部分，然后选配相同材质的石料进行加工，并预留大于需要尺寸2mm左右做成雏形；②对新旧料进行凿孔，平面位置在两个拼接面的中心，深度不宜小于各构件高度的1/2，然后插入不锈钢芯，孔径大于钢芯直径0.01m，以利于填充粘接材料；③对新、旧料进行粘接，接触面位置要做成粗糙面并清除污尘，以利于粘接；传统粘接材料一般为白蜡∶芸香∶松香∶黑炭=2∶1∶1∶33(质量比)，将上述几种材料按照重量比拌和在一起，稍稍加温后融合成粘接剂，即可用于粘接新旧石材；另环氧树脂掺入少量乙二胺(质量比100∶(6～8))或乙烯三胺及二甲苯(质量比100∶10∶10)亦可达到较好的粘接效果；④粘接好后再对新料进行打磨或补充雕刻构件上的纹饰。建福宫静怡轩某柱顶石补配后的照片如图15所示，其上部新石料部分为补配，所采用的不锈钢芯直径为0.02m，长度约为0.2m，粘接料为环氧树脂与乙二胺的混合物，自2004年加固至今完好。

图15 柱顶石补配

4.2 拉接

拉接加固用于石质构件之间的连接失效，或者单体石质构件的断裂加固。紫禁城古建筑台基石质构件之间通常采用榫卯、卡槽形式连接，而在外力作用下，这些构件之间的连接会产生松动或断裂。1976年唐山大地震时，故宫英华门台基的栏板、望柱连接断裂的资料如图16所示[40]。另单体石质构件在外力作用下也会产生断裂。铁件材料由于具有强度高、体积小、加工方便等优点，因而在古建筑维修加固中多被采用[41]。紫禁城古建筑石作工程中，常采用扒锔子拉接加固石质构件。扒锔子一般长约0.1～0.2m，厚约0.005～0.010m，两端弯折成90°，弯折长度约为0.1m。扒锔子连接加固石质构件的具体方法为[9]：在拟连接的两个构件上分别凿扒锔窝，然后将扒锔子塞入，并灌盐卤浆固定。盐卤浆的主要成分及配合比为[14]：盐卤∶水∶铁面=1∶(5～6)∶2(体积比)。其中，盐卤的主要成分是氯化镁(MgCl2)，并含有少量氧化镁(MgO)，它们与铁面、水可产生化学反应生成碱式氯化镁(Mg(OH)Cl)，碱式氯化镁具有较好的粘接力，且凝结后硬度较大[42]，因而有利于将扒锔子固定在石质构件内，并使其发挥拉接作用。栏板上部(见图17)、侧面均产生局部断裂，望柱的头部与柱身产生断裂，采用上述方法拉接加固后，效果良好。

图16 望柱与栏板分离

图17 铁件拉接石质构件

4.3 拆安

当台基的石质构件残损严重且数量较多，或者构件之间连接出现较大范围的松动、歪闪等问题时，通常采用拆安的方法进行修缮。所谓拆安，即拆开原有构件，经过添配后重新组装的施工工艺[43]。如图18a所示，紫禁城武英门修缮资料中，后檐东侧台阶存在较大范围的残损问题，且无法用修补的方法来进行加固，具体表现为基石普遍存在相互错动、局部下沉、缝隙明显、杂草丛生、表面风化，个别阶条石断裂，垂带石前部断裂，象眼、垂带、栏板间相对歪闪等[44]，使得台阶无法满足正常使用需求。基于台阶的残损现状，工程技术人员采用拆安法进行维修，拆除了原有台阶，对原有构件进行编号，更换了断裂基石，修补了局部残损的构件，并按照台阶安装工艺重新进行安装，并将构件之间的接缝处用油灰(生石灰∶面粉∶桐油=1∶1∶1，体积比)[42]勾抹严实。拆安后的台阶跺如图18b所示，该方法虽然过程较为复杂，但是有利于较大范围石质构件的残损问题。

图18 拆安法修缮台阶

4.4 去污

石作技艺的重要内容还包括石质构件表面的污染物清洗。空气中有浮尘及微生物，它们通过空气沉降或流水淤积汇集到石质文物表面，有的会通过石材孔隙渗入其内部。其中，微生物会腐蚀石材，水中的污渍会形成水垢。另有人为活动(碰触、踩踏)石质构件表面，使之受损或污染。上述问题不仅对石质构件造成程度不一的破坏，还会影响文物的外观。以太和殿前台基为例[45]：空气中的二氧化硫通过雨水或积水流入台基位置时，与石材产生化学反应，生成灰黑色的硫酸钙状污染物；空气中的碳酸融于雨水中落到石质文物表面，会与其中的碳酸钙镁石发生化学反应，生成碳酸氢钙，碳酸氢钙结晶后会在文物表面形成结壳；太和殿瓦面接缝处部分残留的石灰遇到雨水后，会形成碳酸钙，碳酸钙随着雨水滴落在台基表面，形成结壳状污染物；另曾有游客不文明行为，造成台基表面有污染痕迹。

石质构件清洗技术一般包括化学清洗、物理清洗和生物清洗等3种技术，其中化学清洗技术是指利用化学清洗剂对构件表面进行清洗；物理清洗技术是指用物理或机械的方法对构件表面清洗；生物清洗技术是指将微生物的悬浊液依托适当载体贴敷到构件表面，利用微生物的营养摄取特点与新陈代谢特质完成对构件表面污染物的清除工作[46]。故宫博物院文物保护及管理部门对石质文物的清洗有着严格的规定[47]：应遵循“修旧如旧”“可逆性”“不破坏文物”的原则，不能用高压水清洗，以免文物表面受到冲击性破坏；不能用腐蚀性化学药品清洗，以免造成保护性破坏。故宫博物院在21世纪初期曾对物理清洗法进行了试验，认为仅适用于轻微污染的文物，因而化学清洗法为故宫石质构件的主要清洗手段[48]。EDTA-2Na(乙二胺四乙酸二钠盐)试剂具有对构件表面污染物较强的清洗能力，且对石材物理力学性能影响小[49]。近期有研究人员采用该材料试剂对太和殿室外台基须弥座进行清洗，将其喷涂在构件表面，为防止其挥发太快，采用湿纸和保鲜膜覆盖(见图19)，试验显示清洗效果较好。

图19 须弥座表面清洗

5 结语

1)紫禁城古建筑台基的石作工程，可包括石材的运输、加工、安装、修缮等。

2)石材的远途运输采用旱船或骡车方式，施工现场运输采用人工抬运、点撬、摆滚子、绞磨抱杆等方式。

3)石材的现场加工，采用凿、打、刷、刺、剁等方法，以获得所需尺寸的石料。

4)台基的望柱与栏板安装，主要通过榫卯及卡槽方式进行；须弥座下部分层构件可制作成1块整料，与上枋进行卡槽连接，亦可采用阳梗落槽方法进行安装；台阶的上下层基石之间采用“磕绊”的连接方法，御路石可采取背部砌墙作为衬垫、错缝安装方法；柱顶石安装时不仅需保证底部平稳，而且应控制其外棱与台基地面齐平。

5)台基石作的修缮加固，根据石质构件残损情况的不同，可适当选用修补、拉接、拆安、去污等方法。