走近文物建築結構檢測：科學“體檢”，爲古建安全保駕護航
中新網北京5月2日電 (徐婧)水流潺潺環繞四方庭院，琉璃牌樓將大殿圍於正中。“五一”假期，閉關十餘天的北海公園標誌性景觀——小西天極樂世界建築羣(簡稱“小西天建築羣”)重新對外開放，迎接前來觀光遊覽的市民。
252歲“高齡”的小西天建築羣日前完成了建成以來的首次文物建築結構安全性檢測。預計今年6月，負責此次檢測的北京市考古研究院將完成檢測報告，北海公園將以此作爲重要的依據進一步完善修繕方案，並上報北京市文物局和國家文物局。
圖爲小西天極樂世界建築羣外圍的琉璃牌樓。 徐婧 攝
防在治前，古蹟“體檢”必要可行
《“十四五”文物保護和科技創新規劃》明確，要強化文物古蹟保護，提高預防性保護能力。“十四五”時期，基本實現全國重點文物保護單位從搶救性保護到預防性保護的轉變。培育預防性保護工作機構，支持有能力的科研機構參與預防性保護。
北京的文物古蹟衆多，如何對這些古老建築進行預防性保護？記者近日來到小西天極樂世界，“圍觀”這座建築羣250多年來的首次全面結構安全檢測。
小西天極樂世界建築羣是全國重點文物保護單位-北海及團城的重要組成部分，位於北海公園西北隅五龍亭迤西，萬佛樓普慶門以南，乾隆三十三年(1768年)，乾隆皇帝爲其母親孝聖皇太后祝壽祈福始建，乾隆三十五年(1770年)建成。
1200平方米的極樂世界殿是建築羣的主建築，其橫樑跨度13.5米，是中國最大的攢尖頂宮殿建築。該殿四面環水，有橋可通，東西南北各有琉璃牌樓一座。整體建築氣勢磅礴，雄偉壯觀。20世紀80年代，小西天曾進行過一次整體修繕，距今已有36年。
“保護好小西天這個建築羣，也是爲了更好地傳承和宣傳公園悠久的歷史文化”，北海公園文物保護科科長嶽明介紹，小西天建築羣是北海公園體量最大、等級最高的建築，無論是從形制上看還是從文化內涵上看，在公園的諸多建築中都處於重要地位。
圖爲張濤用拾振器對極樂世界殿進行結構振動測試。 徐婧 攝
4月12日至27日，北海公園委託北京市考古研究院對小西天建築羣進行全面結構安全檢測。“此項工作是預防性保護、研究性修繕工作的前置必要工作。”北京市考古研究院副院長葛懷忠表示，所有檢測中的資料及數據結果都將作爲研究材料，爲今後修繕方案的制定打下堅實科學依據及豐富的數據基礎。
從外到內，檢測工序科學可靠
北京市考古研究院科技保護研究室主任張濤介紹，此次對小西天建築羣的檢測主要分爲地基基礎、上部承重結構和圍護系統三部分。
紅外熱成像儀、微鑽阻力儀、含水率儀……這些日常生活中鮮少見到的儀器都是爲古蹟進行檢測的重要工具，也是張濤工作中的好幫手。
在地基基礎部分，工作人員主要使用雷達或激光掃平儀查看地基的水平程度，判斷有無沉降、變形和階條有無斷裂、內部有無空洞等。
“古建築的木構件特別容易糟朽變形，我們會使用微鑽阻力儀、含水率儀進行木結構木材材質狀態(內部有無空鼓、腐朽情況)和主要木構件無損檢測，還要勘查木構件有無變形、偏轉、傾斜，是否存在歷次加固構件措施失效。”張濤說，上部承重結構是中國木結構古建築中最重要的部分，也是最具有中國特色的部分，因此會着重對這一部分進行檢測。
圖爲張濤和同事用微鑽阻力儀檢測木結構內部情況。 徐婧 攝
其中，微鑽阻力儀會將一根微小的探針打入木構件內部，通過進針時的阻力值來判斷是否存在空鼓或者糟朽。張濤指着進針的方向說到，此處剛進針時有一個較小的阻力值，再往裡就沒有阻力了，說明這部分木構件的內部已經腐爛。
圍護系統檢測則是整個檢測過程中難度最大的環節，這一步需要檢測者爬上近18米的梯子進入房屋的天花內部，使用紅外熱成像儀等對每一個木構件進行詳細勘察。
紅外熱成像儀的工作原理是通過檢查木結構同一位置的溫差，來判斷此處是否存在滲漏、糟朽和斷裂。雖然進入屋頂結構常讓檢測者“灰頭土臉”，但卻必不可少，因爲這一環節不僅能測出房屋主要連接部位的工作狀態，還能明確建築結構構件和圍護結構的變形與損傷等。
通過上述三步，北京市考古研究院將對整個小西天建築羣的結構安全性做出結論，並對建築羣的修繕工作提出相應建議。
圖爲張濤和同事用紅外熱成像儀檢測屋面滲漏情況。 徐婧 攝
防患未然，降低古建安全風險
目前，小西天建築羣文物建築結構安全性檢測工作已經完成，張濤介紹，總體來看，極樂世界殿的結構安全性較好，但也有一些亟待修繕的小問題。
第一是極樂世界殿瓦面生長的雜草和小樹，張濤說，這些表面上沒有“殺傷力”的雜草小樹不可忽視，它們在屋面土體下蔓延的根系可以直接導致屋面滲漏，甚至產生屋面鬆散滑坡的危險。
第二是屋頂上的滲漏點，目前極樂世界殿的寶頂已經出現了滲水，如雨水滲透到藻井上，精美的紋飾圖案可能受到損傷。長此以往，會導致天花上的木構架糟朽變形，還容易掉落砸傷遊客。
第三是在大殿的不同部位，一些木構件出現了不同程度的糟朽。爲防止屋面變形或下陷，這些糟朽都需要儘快進行修復。
圖爲北海公園小西天極樂世界建築羣。 徐婧 攝
“上述小的病害目前都比較好解決”，張濤表示，如果能在發現問題後及時處理，可以節省很多施工時間和工程成本。近幾年，北京市考古研究院對雍和宮、歷代帝王廟、十三陵等文物建築都進行了結構檢測，這一工作能爲修繕提供更有說服力的數據依據，也爲文物古蹟排除了不少安全隱患。
漸成趨勢，結構檢測走向常態
葛懷忠指出，目前中國大部分古建築都已經得到有效的搶救性保護和修繕，現在迫切需要做的就是預防性保護，也就是此次對小西天進行的這類結構檢測。很多從外觀看較爲完整的建築內部都存在安全隱患，如果不及時進行“體檢”，這些隱患就會在日後成爲更大的問題。
比如，前幾年團隊在對一處古蹟進行文物建築檢測時，發現了一根外表非常完整的立柱的根部已經完全糟朽。經檢測，這根木柱的糟朽高度已經達到了半米以上，如不及時處理，將對整個建築的承重造成影響。經溝通，文保管理單位立刻組織了搶險，在“萌芽”時將這一問題解決，也避免了建築結構的坍塌風險。
可喜的是，近年來聯繫北京市考古研究院進行文物檢測的單位越來越多，團隊已對40多處各地的文物建築進行過結構安全的檢測評估。張濤說，以北京爲例，像北海公園這樣歷史悠久、古建衆多，且保存較爲完整的全國重點文物保護單位的文物保護意識和力度都在逐步增強。“我們相信，未來文物古蹟的預防性保護檢測會像人們每年體檢一樣，成爲一項常態化工作，也成爲全國文物保護的發展趨勢。”(完)