三坊七巷古夯土墻的修復探討

■林世昌 ■福建省沿海建筑設計院，福建 福州 350000

素有“明清古建筑博物館”之稱的三坊七巷，位于福州城區南后街的東西兩側。占地面積40.2公頃，計661畝。是中國東南現存最大的古民居街區。馬頭墻是十足的老福州味兒，“馬頭墻“有平行階梯形、云形、馬鞍形等多種形式。通常為了防火起見，”馬頭墻”高出屋面和屋脊，隨院落空間高低變化而錯落有致。屋脊的馬頭墻最高，隨屋面的傾斜而向下跌落。但大部分的馬頭墻由于自然環境侵蝕和人為破壞等因素已出現不同程度的損壞，部分墻體已嚴重損壞，處于危險狀態。

1 夯土墻損壞的原因

(1)沉降引起的墻體傾斜、裂縫。從勘察資料來看，那里的地資剖面從上到下大致如下:1m左右的素填土，1～2m的粘性土，5～15m的淤泥。由于那時沒有設置地圈梁，基礎大多用小塊石干砌，寬度大多為600～1000左右，整體性較差，墻體高低不一，所以基底應力大小不一，容易產生不均勻沉降。(2)后期加蓋的房子，離馬頭墻較近，后期基槽的開挖，引起舊墻體的基礎的沉降。(3)后期加蓋的房子的檐口排水，有的滴到墻帽上，長期的侵蝕引起土墻的強度降低而破壞。(4)墻上長樹，樹的根系侵到墻體，降低了墻的承載力。

2 修繕古建筑的目的

修繕古建筑既要以科學技術的方法防止其損毀，延長其的壽命，更必須最大限度地保存其歷史、藝術、科學的價值，所以古建筑的修繕要做到以下四點:(1)保存原來的建筑形制:古建筑的形制包括原來的平面布局、造型、藝術風格等等;(2)保持原來的建筑結構:古建筑的結構主要反映了科學技術的發展。隨著社會的發展，對各種建筑物的要求不斷提高，各個時期和各種建筑物的結構方式都有所不同，它們是建筑科學發展進程的標志;(3)保存原來的建筑材料;(4)保存原先的工藝技術:要真正達到保存古建筑的原狀，除了保存其形制、結構與材料之外，還需要保存原來的傳統工藝技術，方可成功。

3 夯土墻構造要求如下

3.1 夯土墻的用料

土墻以土為材料，土質的好壞直接關于到土墻的堅固性。一般選用黏性較好含砂質較多的黃土，一般凈黃土干燥后收縮較大，夯成土墻易開裂，含砂質則可降低縮水率以減少土墻開裂，有的摻合舊墻的泥土(老墻泥)也可以減少土墻開裂。摻黏土是為了增加黏性，保證墻體的整體性與足夠的強度。由于各地方土的含砂量千差萬別，因此黃土、黏土及老墻泥的配合比例完全由于經驗確定。通常不能直接使用生土，而要用熟土，這樣筑成的土墻強度高且不易開裂。更為講究的用料通常用“三合土”即黃土、石灰、砂子拌和夯筑，有的土中還摻入紅糖和糯米漿，以增加土墻的堅硬程度。這樣的土夯成的土墻鐵釘都難以釘入，經數百年風雨仍完好無損。

3.2 墻身的構造處理

墻腳用毛石或條石干砌，內外兩面用泥灰勾縫，起到防水作用，通常高0.6～1m。墻厚從底層往上逐漸減薄，外皮略有收分，內皮分層退臺遞收，一般每層減薄10～17cm，這樣在結構上更加穩定，又減輕了墻身的自重。為增加墻身的整體性，土墻內還配筋，即在水平方向設置“墻骨”。通常的做法是將毛竹劈成約3～4cm寬的長竹片，作為竹筋夾在土墻之中，墻的高度方向每隔約50cm放一層竹筋，其水平間距約20cm。也有用小松木枝、小杉木枝作墻骨的。兩枋之間配長的竹筋拉結，在模板底伸出，比模板長約50cm。由于夯筑中上下枋之間在各層均錯開以避免通縫，所以加上墻骨、拖骨的拉結使墻的整體性大大增強。外墻的轉角處還要特別布筋加固，即用較粗的杉木或長木板交叉固定成“L”形(俗稱“勾股”)，埋入墻中，通常每三“版”土墻放一組“勾股”拉結，以增強墻角的整體性。夯好之后還要用尖頭鋼釬插入土墻，通常憑經驗以鋼釬插入的深度來判斷土墻夯筑的密實度，這種嚴格的檢測手段也是確保土墻質量的重要環節。

3.3 邊框體系的處理

夯土墻的轉角及沿長度每隔5m左右設一構造柱(磚柱)，沿高度方向每隔4m左右設一圈梁，圈梁可用配筋磚帶或木圈梁。構造柱和圈梁形成了邊框體系有效約束了墻體，增強了墻體的變形能力。

3.4 新舊夯土墻的連接問題

在修復夯土墻過程中，為了最大體現歷史的原貌，一段墻有的只修其中毀壞的局部，保留其中質量還可以的一部分，在新舊墻體連接處設磚垛過渡，磚垛與舊墻體的縫隙插入小生鐵片逼緊和灌注灰漿處理。

3.5 夯土墻的裂縫處理

有的夯土墻墻體強度還可以，只是由于不均勻沉降引起墻體小裂縫，為了保存它，在縫隙插入小生鐵片逼緊和灌注灰漿處理即可。

4 夯土墻的抗壓試驗

對于用傳統工藝修復的新夯土墻，為了了解其抗壓強度，在實體中取試件做抗壓實驗。構件根據施工工藝的不同分為三種:木卡夯墻、木柱夯墻和連體夯墻。夯土墻材料配合比為:本地熟土32%、生土18%、殼灰12%、殼灰丁10%、碎瓦片、瓷片25%、糯米漿3%等，按一定比例進行科學配料，混合均勻。

4.1 試驗條件

由于我國暫無夯土墻材料試驗的相關規范，本次試驗參考《磚石結構設計規范》(GBJ3－73)，試件采用邊長為15cm的立方體試塊，試件均由現場夯土墻中取樣(取樣區域跨越不同夯循)，并切割成邊長約150mm的立方體試塊，由于夯土墻材料強度較低，試塊在加工成型的過程中存在缺損情況，本次試驗對于邊角輕微缺損的試塊采用水泥土材料修補平整，水泥土配合比例為淤泥:水泥:砂=10∶3∶3，摻水量經以材料具有較好可塑性，修補容易成型為宜。試塊上下受壓面采用厚度約3mm的水泥砂漿找平。修補用水泥土制作3個試塊，與修補后的夯土墻試塊同條件養護。在夯土墻試塊抗壓試驗的同時進行水泥土試塊抗壓強度試驗。

4.2 試驗設備

試驗加荷采用液壓式萬能試驗機，加荷速度為1.1kN/s。

4.3 試驗結果

圖1～圖3所示為夯土墻試塊抗壓典型試驗曲線。由圖1～圖3可見，荷載曲線在4～5kN左右曲線出現水平段，這是由于試塊兩個受壓面不完全平行，試驗機球鉸在持荷狀態下進行調整，以使上下承壓面受壓均勻。隨著荷載增加，荷載－時間曲線呈線性增長，約達到極限荷載70～80%時，試塊首先出現豎向裂縫，荷載曲線出現拐點趨于平緩，隨后試塊出現多道豎向裂縫，并迅速產生橫向脹裂，試塊邊角部及外層剝落，此時荷載迅速降低，試塊破壞。

圖1 夯土墻試塊木柱03試驗曲線

圖2 夯土墻試塊連體03試驗曲線

圖3 夯土墻試塊木卡03試驗曲線

5 結論

影響修復墻體強度主要有以下幾點:(1)材料的影響:夯土墻材料直接影響墻體的承載能力，墻體材料的強度越高，墻體的承載力越大，影響土料強度的主要因素有:土的種類，含水率，摻料的種類及比例等;(2)施工方法及施工質量的影響:兩板水平接縫處是夯土墻施工的薄弱環節;(3)墻身構造的影響:加構造柱、圈梁及墻筋可以提高墻體的整體性，構造柱可以使易受風雨侵蝕的房屋轉角部位得到保護，提高房屋的耐久性。

[1]涂燁.三坊七巷夯土版筑施工工藝[J].福建建設科技，2013(4):22－23.

[2]黃儀.“三坊七巷”夯土墻材料性能試驗研究[J].福建建設科技，2009(1):68－69.