鳳陽鼓樓城墻鼓脹監(jiān)測及分析

李 巍

(安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院，安徽 蚌埠 233000)

鳳陽鼓樓是中都皇城重要附屬建筑，明中皇城是中國古代最豪華富麗的都城建筑之一，在藝術(shù)上繼承了宋元時代的傳統(tǒng)，又開創(chuàng)了明清時代的新風格，在中國古代都城建筑發(fā)展史上占有重要的位置，被國務(wù)院公布為國家級文物保護單位。1996年地方政府開始修復基座上譙樓，2005年對東西廣場重新進行整修，新鋪設(shè)了大理石方磚、安裝了古典燈飾。目前，發(fā)現(xiàn)臺基四側(cè)墻體均存在豎向裂縫，且城磚風化嚴重，券門局部出現(xiàn)破損，城墻墻體局部存在鼓脹現(xiàn)象。

城墻等古建筑為磚砌結(jié)構(gòu)，一般來說多年沉降已穩(wěn)定，受環(huán)境作用和時間效應造成的風化、裂縫和鼓脹對其安全影響較大。其中鼓脹是由于長時間雨淋等原因，古建筑墻體某一部分出現(xiàn)向外突出、鼓出的現(xiàn)象，甚至導致部分墻面懸在空中，鼓脹嚴重會導致墻體坍塌。因此古城墻一旦發(fā)現(xiàn)鼓脹現(xiàn)場，鼓脹監(jiān)測是其監(jiān)測和維護中的重要任務(wù)之一。

由于城墻發(fā)生鼓脹后，考慮古建筑的特殊性，以及城墻周圍的環(huán)境和地形等條件，鼓脹監(jiān)測仍然沒有一個完善的操作方法，研究城墻的鼓脹監(jiān)測對于古城墻的維護仍有重要的意義。

1 城墻鼓脹監(jiān)測方法

古城墻作為重要的文化遺產(chǎn)之一，在進行監(jiān)測的同時要盡可能減少對其的損壞，保護原狀，對于墻體鼓脹部分，由于存在不安全的可能性，更要盡可能采取無損觀測措施。對于鼓脹部位，我們主要關(guān)心其鼓脹的變化，即水平方向的位移，其垂直方向的位移與整個城墻一般保持一致，可以通過對鼓脹部位城墻整體的垂直位移觀測來實現(xiàn)。因此可以將鼓脹監(jiān)測采用水平位移觀測的方法進行監(jiān)測。

水平位移的一般觀測方法包括交會法、視準線法、小角法。其中視準線法和小角法均不便于操作：視準線法需要測量變形觀測點到水平基準線間的距離，城墻鼓脹處不在一條視準線上且位于空中，顯然不便于操作；小角法需要在較小的角度下對準鼓脹部位的觀測點，而由于城墻周圍的環(huán)境和地形等條件限制，同時鼓脹部位為三維平面，一般在小角度下很難保證全部鼓脹部位通視，同樣小角法亦存在鼓脹處不在一條視準線上且位于空中的誤差問題。

對于交會法，只需要測量兩控制點的距離和目標點與視準線的角度，觀測視角較開闊，便于測量全部鼓脹部位；控制點可以距離城墻一定距離，便于設(shè)置；采用經(jīng)緯儀等儀器，可以觀測水平投影角度，直接計算水平位移。前方交會法鼓脹部位觀測示意圖見圖1。

前方交會法得到P點坐標為：

其中，c為AB兩點間的距離。

2 鳳陽鼓樓城墻鼓脹監(jiān)測結(jié)果

一般建筑物變形監(jiān)測在觀測點處均布置測釘?shù)扔^測設(shè)施，會對原狀造成一定破壞，此次鳳陽鼓樓城墻鼓脹部位監(jiān)測采用2 cm×2 cm十字測繪反光片粘貼在鼓脹處作為觀測標志，保護了古城墻。

在墻體鼓出處設(shè)置6個觀測點J1～J6，在與城墻平行位置布置2個基點WD1,WD2，自2014年10月23日進行第一次觀測，至2015年5月11日進行最后一次觀測，在此期間共進行9次鼓脹觀測，各觀測點X,Y方向水平位移累計變化量—時間關(guān)系圖見圖2,圖3。

3 監(jiān)測結(jié)果

1)該城墻鼓脹部位各觀測點X,Y方向水平位移累計變化量在-0.89 mm～0.96 mm，變化較小，觀測點基本穩(wěn)定，鼓脹部位未發(fā)現(xiàn)鼓脹繼續(xù)發(fā)展的現(xiàn)象，說明鳳陽鼓樓修復和保護工作對避免鼓脹進一步發(fā)展的效果較好。

2)該城墻鼓脹部位水平位移累計變化量變化與溫度、降雨等因素均沒有明顯相關(guān)關(guān)系，未發(fā)現(xiàn)明顯的變化規(guī)律，可認為是測量誤差造成。

3)此次監(jiān)測2個基點間距離較短(35.577 7 m)，從監(jiān)測數(shù)據(jù)和監(jiān)測結(jié)果來看，監(jiān)測精度較好，說明采用的監(jiān)測方法適用于鼓脹監(jiān)測。

4)最后一次觀測后，十字測繪反光片發(fā)生脫落變形現(xiàn)象，觀測無法繼續(xù)進行，觀測過程總共僅進行200 d，這是因為觀測標志是后期粘貼在城墻上的，受溫度變化、降雨影響較大，如長期觀測仍需要改進觀測點布設(shè)方式。

4 結(jié)語

1)對城墻鼓脹部位進行監(jiān)測是城墻監(jiān)測的重要任務(wù)之一，監(jiān)測結(jié)果對保護其安全對其進行維護是必要的。

2)采用交會法和十字測繪反光片觀測標志適用于城墻鼓脹的短期監(jiān)測，如長期觀測需改進觀測點布設(shè)方式。

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