歷史建筑清水磚墻裝配式恢復(fù)技術(shù)

虞嘉盛

上海市建筑裝飾工程集團有限公司 上海 200072

上海地區(qū)傳統(tǒng)的歷史建筑外立面大多采用青磚、紅磚砌筑而成，其中砌體結(jié)構(gòu)砌筑完成后，只進行磚面處理和勾縫即作為裝飾面層的磚墻為清水磚墻。目前常見的清水磚墻修復(fù)以保護性修繕為主，在建筑原有清水磚表面進行最小程度的干預(yù)，達到恢復(fù)建筑外立面風(fēng)貌的效果。該修繕方式通常被應(yīng)用于具有保護身份的歷史建筑中，但無法改善建筑的使用功能，也不能使其滿足現(xiàn)行規(guī)范中節(jié)能、抗震等要求。

本文闡述了一種新型清水磚墻恢復(fù)技術(shù)，在建筑改變使用功能、需對外立面進行改造的情況下，采用裝配化的方式，對清水磚進行保護性拆除和恢復(fù)，盡可能完整地保留原建筑清水磚墻的布局與歷史風(fēng)貌，同時又能使建筑滿足當(dāng)下的功能需求。本次清水墻恢復(fù)較為完整地保留了外立面清水磚墻和建筑風(fēng)貌的整體性，在確保建筑安全的情況下，將外立面磚結(jié)構(gòu)進行一定的臨時加固處理，并對清水磚本身采取有針對性的修繕措施，在確保結(jié)構(gòu)可靠性的同時進行墻體單元板塊的裝配式拼裝，與新做建筑結(jié)構(gòu)形成可靠連接，重塑建筑使用功能，實現(xiàn)新老建筑功能空間的交織與融合[1-3]。

1 工程概況

本工程因建筑使用功能的調(diào)整，擬將建筑的平面布局、立面高度等都進行一定的改造，但基于維持周邊整體風(fēng)貌的需求，外立面的整體風(fēng)格仍采用建筑原立面的布局形式，且設(shè)計要求盡可能保留原清水磚墻本體。本次改造共涉及2棟相連建筑，外立面高17.62 m，擬恢復(fù)墻體共5個立面，恢復(fù)總面積約4 500 m2，恢復(fù)清水磚數(shù)量約70萬塊。若采用傳統(tǒng)人工保護性拆除再復(fù)建的方式，不僅工作量極大，而且復(fù)建時清水墻的砌筑也無法滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。因此，本次改造創(chuàng)新性地提出了單元板塊式拆除與恢復(fù)技術(shù)，將歷史老墻進行分塊切割、改造為預(yù)制裝配式板塊后，重新與新建結(jié)構(gòu)連接成整體，實現(xiàn)老建筑功能空間的置換與重構(gòu)。

本次外立面清水磚墻恢復(fù)主要有以下幾個難點：

1）本項目的保護性拆除工作較為煩瑣，該建筑建成已近百年，結(jié)構(gòu)耐久性較低，尤其是在清水墻表面后期增加過粉刷，再剝離粉刷層后磚面磨損較為嚴重。而在柱腳和各構(gòu)件的連接節(jié)點，現(xiàn)狀存在較為嚴重的脫落、松動現(xiàn)象，在拆除過程中極易損壞。

2）為盡可能還原外立面歷史風(fēng)貌，需對外立面所有材料的裂化情況進行統(tǒng)計和分析，查明損壞原因，擬定針對性修繕措施。同時，還需充分考慮后期裝配式安裝形式，考慮裝配式單元板塊與新建結(jié)構(gòu)之間的連接、單元板塊相互之間的連接等，確定施工現(xiàn)場裝配式工藝和具有可操作性的實施方案。

3）除還原歷史建筑外立面風(fēng)貌外，還需考慮外墻的防水、保溫等功能性需求，使建筑外立面滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

4）在修繕過程中，不僅需要按照現(xiàn)行規(guī)范和設(shè)計效果完成對應(yīng)的改造內(nèi)容，還需對建筑外立面的特色構(gòu)件（如窗臺青石、窗金屬過梁、鑄鐵篦子、壓頂石材等）進行修繕恢復(fù)，僅磚線條樣式就有17種之多。

2 清水磚墻裝配式恢復(fù)技術(shù)

本清水墻裝配式恢復(fù)工藝主要實現(xiàn)了一種安全可靠、利于歷史建筑內(nèi)部重構(gòu)和外墻修復(fù)、能夠更完整地保留老建筑外觀、科學(xué)經(jīng)濟的清水磚墻修復(fù)技術(shù)。對老建筑需保留墻體采用切割分塊、吊裝外運、拼裝恢復(fù)的方案，即在原位先采取臨時加固措施保護，利用鏈鋸切割分離，然后用吊機吊離裝車外運至臨時場地安置保護，待新建結(jié)構(gòu)施工完畢后運回吊裝拼接就位。

2.1 單元墻體保護性拆除技術(shù)

原清水磚外墻拆除前，為了詳細記錄原建筑的外立面形式，先通過無人機對建筑物整體進行影像數(shù)據(jù)記錄，對于一些如花飾、線腳類的細部裝飾構(gòu)件，采用手持三維掃描儀掃描記錄后，通過逆向建模形成電子檔案。對原磚塊的尺寸、磚的砌筑方式、留縫的形式、縫的大小與深度等進行翻樣及圖紙繪制，作為后續(xù)恢復(fù)時的依據(jù)。

原墻體單元板塊的劃分是進行保護性拆除的基礎(chǔ)，板塊的劃分原則上應(yīng)盡可能大，這樣才能較為完整地保留墻體的歷史風(fēng)貌。但是，過大的單元墻體不僅會增加運輸難度，也極大地增加了后續(xù)倉儲以及再恢復(fù)施工的難度，如何尋求保留和恢復(fù)之間的平衡點是關(guān)鍵。綜合考慮了原外立面樣式后，堅持每個墻體單元板塊內(nèi)包含1根磚柱、1面墻及1扇門或窗、高度為1層層高的分塊原則。單塊板塊最大尺寸為5.80 m×4.65 m，厚度為0.762 m，質(zhì)量最大為30 t。

鑒于本建筑年代久遠，墻體牢固性不足，且局部出現(xiàn)風(fēng)化、松動、脫落等情況，故在拆除過程中借鑒了古建筑中臨時加固方法及措施，對保留墻體從下至上進行整體加固。首先保護性拆除建筑原門窗，并對所有門窗進行編號，以便后續(xù)恢復(fù)。在門窗洞口內(nèi)側(cè)設(shè)置型鋼矩形框及剪刀撐，支撐保護門窗洞口四邊的墻體，防止其發(fā)生偏移。在單元墻體和左右兩側(cè)分別安裝32a夾墻槽鋼進行限位，并在下側(cè)安裝槽鋼托架，用2層φ22 mm高強螺桿對拉擰緊固定（水平間距400 mm）。為方便后期單元墻體進行吊裝，并保證單元板塊整體穩(wěn)定性，在墻體外側(cè)另行制作吊裝架，該結(jié)構(gòu)加固形式主要用于承受墻體的線荷載（圖1）。

圖1 吊裝架示意

除了臨時加固的措施，在墻體兩側(cè)還分別搭設(shè)雙排鋼管架，下部固定在吊架型鋼上，頂部及門（窗）洞位置拉通連接成整體，其他部位與墻體采用點面結(jié)合的方式支撐保護墻體，通過上述方式對單元板塊墻體進行整體性保護。為減緩支撐點對墻體的破壞，在桿件支撐點與墻體接觸面采用柔性材料填實。完成墻體單元板塊的加固及保護后，利用下側(cè)和左右兩端的加固型鋼作為導(dǎo)向，使用鏈鋸進行切割，金剛鏈穿過墻體，通過導(dǎo)向輪形成閉合切割環(huán)線，實現(xiàn)平直切割。切割過程中，需保證吊機不松鉤。切割完成后吊運至臨時堆場，考慮到本項目鄰近水域，故單元板塊墻體拆除后，通過貨運輪船運輸至場外倉庫，以便后續(xù)進行墻體修復(fù)。

2.2 單元墻體修復(fù)技術(shù)

清水磚墻的修復(fù)主要分為2個階段，首先是對墻體板塊單元的修復(fù)，此階段修復(fù)工作在倉儲區(qū)域內(nèi)進行。單元板塊墻體運至倉庫后，將其置于定制胎架上，為保證單塊清水墻板塊的完整性，在修繕過程中，胎架均不拆除。

經(jīng)現(xiàn)場對原磚墻進行強度抽樣檢測后發(fā)現(xiàn)，塊體的強度已無法滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，因此，在本次改造中，清水墻僅作為裝飾墻體，內(nèi)側(cè)采用混凝土對其進行整體加固。

首先，把單元板塊內(nèi)墻面中心區(qū)域非對穿螺桿的加固鋼架拆除，四周預(yù)留寬400 mm一圈不動，手工剔除此區(qū)域磚塊留至3皮磚厚度，然后用φ8 mm鋼筋植入磚墻作為拉結(jié)筋，間距500 mm，外側(cè)澆筑厚100 mm的C40混凝土內(nèi)襯墻，墻體內(nèi)部采用φ10 mm鋼筋網(wǎng)片雙向分布，間距200 mm。待中心區(qū)域內(nèi)襯墻達到強度后，再拆除對穿螺桿區(qū)域加固鋼架，在單元板塊磚四周區(qū)域剔除磚塊至2皮磚厚度，澆筑一圈鋼筋混凝土框架，并與先前澆筑的內(nèi)襯墻連接成一個整體，墻體加固內(nèi)襯完成。

在整體單元板塊構(gòu)件下方，增加1層高100 mm鋼筋混凝土地梁，其作用有2個，一是作為單元墻體在運輸及吊裝過程中的支撐臺，二是加強墻體的整體性。地梁采用φ12 mm鋼筋作為主筋，箍筋采用φ8 mm鋼筋，間距500 mm，地梁澆筑后完成面與原清水磚墻面預(yù)留40 mm的距離，以便后續(xù)吊裝完成后粘貼裝飾面。

內(nèi)襯墻加固完成后，開始對清水磚磚面進行保護性修繕。由于建筑原清水墻表面還有粉刷層，此次剝離后，清水磚表面的磨損較為嚴重，整體性較差，修繕工作量大。對磚墻表面進行1道清洗工作，考慮到磚強度較低，高壓水槍會進一步破壞磚塊本身，因此采用低壓清水配合尼龍刷清洗表面污染，壓力控制在1 MPa以下。對清水無法完全清除的污染較為嚴重的部位，比如壓頂磚、磚拱、磚線腳、檐口下端等，采用化學(xué)試劑敷貼，敷貼時間根據(jù)污垢的頑固程度確定，一般為8～12 h，必要時可增加清洗試劑的含量和加入5%的表面活性劑，清洗完成后，用清水沖洗干凈。對于局部有苔蘚的部位，用鏟刀將磚墻表面的苔蘚輕輕鏟除，待鏟到看得見原有磚墻時停止施工，用專用清除劑處理苔蘚留在墻面的痕跡。由于項目臨江，故在上述的清理措施完成后，采用抗藻劑進行抗藻保護處理。針對后期增加的外墻空調(diào)支架等金屬構(gòu)件部位，先割除外露的金屬構(gòu)件，墻體內(nèi)部的插入件采用玻璃鉆套筒取出，插入件直徑一般為8～12 mm，因此選擇的套筒直徑控制在10～14 mm之間。用排筆將除銹劑均勻地涂刷于鐵銹污染處，使其充分反應(yīng)。對于鐵件部位的銹漬，用干凈的敷料配合除銹劑覆蓋，延長反應(yīng)時間，必要時需進行多次處理。表面經(jīng)處理后用清水清洗1遍并涂刷抑銹劑，以預(yù)防銹斑再次出現(xiàn)，起到長久保護的作用。

對于墻面泛堿部位，采用由多種纖維與黏土等材料復(fù)合而成的排鹽灰漿進行排鹽處理。敷貼法無損排鹽是利用水溶鹽離子毛細作用將基層中的鹽分集中到可以去除的表層敷貼材料中，從而降低基層鹽分的方法。

首先對墻面原磚縫進行開縫處理，用專用的扁鋼鑿，先在磚縫兩側(cè)輕鑿，待松動后，用剔除工具沿磚縫方向鑿除，深度不小于8 mm或鑿至原始砌筑砂漿層，然后用毛刷將縫中垃圾和灰塵除去。

之后進行清水墻磚面的修繕，對于原始磚面保留較好的磚，只需清理修縫，對磚面不作處理，保留歷史原狀；對于破損深度大于5 mm、小于20 mm的磚面，采用同色磚粉修復(fù)，將磚粉調(diào)成半干的糊狀，在損壞的磚面上修粉，嚴禁滿批后再勾畫磚縫，也不得采用磚粉批嵌完好的磚面；對于破損深度大于20 mm的磚面，用現(xiàn)場遺留的老磚進行切片處理，厚度控制在15～20 mm之間，用低堿砂漿進行粘貼；對于破損較大無法用上述方法修復(fù)的部位，采用整磚掏砌的方法，先將待掏除部位磚四周的灰縫小心鑿除，再拆除磚塊，磚塊以半磚或一磚為單位，然后用現(xiàn)場遺留老磚整體嵌入，先在底面及2個側(cè)面上灰漿，待磚塊鑲?cè)雺w后，再用泥刀填入頂面灰漿，并確保嵌入磚塊四周灰漿密實。

最后根據(jù)原外立面元寶縫形式進行勾縫，先勾底縫，采用底縫勾縫劑，勾顏色與磚面相近的V字形縫，離磚口深5 mm左右，再用元寶縫專用勾縫圓套勾面縫，勾縫由上而下，先勾橫縫，后勾立縫。

待清水墻飾面修繕完成后，對已完成的修繕面需外附軟性墊層（如橡膠板綁扎保護）擱置在運輸定制胎架上。待新結(jié)構(gòu)及單元板塊與結(jié)構(gòu)連接所需增加梁柱完成后拖底吊裝運回現(xiàn)場進行拼裝。

2.3 歷史風(fēng)貌清水磚墻單元墻體拼裝技術(shù)

單元墻體與新建結(jié)構(gòu)的連接主要采用自然承重。新建結(jié)構(gòu)根據(jù)單元板塊墻體的尺寸事先預(yù)留牛腿，墻體下部擱置在牛腿上，上部與牛腿沖突位置預(yù)留凹口。在墻體背面混凝土與結(jié)構(gòu)梁相對的位置，預(yù)留鋼結(jié)構(gòu)連接件，用于輔助限制單元墻體的平面外位移。在混凝土板頂部預(yù)埋150 mm×150 mm的鍍鋅鋼板作為單元墻體的吊裝耳板，現(xiàn)場吊裝完成后可把外露部分進行割除。相鄰2塊單元墻體之間的連接，參考裝配式混凝土PC構(gòu)件的連接方式，預(yù)留鋼筋與套筒。水平控制需確保內(nèi)襯墻的平整度及牛腿的平整度，現(xiàn)場用全站儀復(fù)核校正水平、垂直的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)誤差可采用千斤頂及墊層鋼板來調(diào)整。

為解決單元板塊之間防水滲漏的問題，在混凝土內(nèi)襯四周設(shè)置一圈止水凹槽，凹槽內(nèi)側(cè)安裝遇水膨脹型止水膠條，當(dāng)膠條遇水時會發(fā)生膨脹，用于外墻防水。凹槽縱截面呈倒梯形，止水膠條形狀與其相匹配。豎向拼縫縫隙采用灌漿形式，將外墻形成一個整體。外墻單元板塊按照從下往上、從左往右、逐層施工的順序進行現(xiàn)場吊裝。

由于清水磚墻的縱向砌筑方式是交錯搭接的，而單元板塊墻體在切割時是縱向一直線的，因此，在墻體板塊與板塊拼接完成后，還需對拼縫位置進行再處理。對于半磚交界邊緣的部分，進行現(xiàn)場鑿除半磚，然后通過整磚掏砌的方式，重新鑲砌同規(guī)格老磚，之后進行四周勾縫處理；對于整磚交界邊緣的部分，僅進行勾縫處理即可。

待整體表面修繕完成后，為了確保墻體自身的安全性，再統(tǒng)一進行增強處理。增強采用硅酸乙酯類材料，通過流涂、浸涂、點滴、注射或真空壓縮等工藝，在不改變外墻材料、顏色和光澤的前提下，增加墻體的強度。

3 結(jié)語

通過對歷史建筑中所需保留墻體恢復(fù)技術(shù)的深入探索，提供了一種新型裝配式清水磚墻恢復(fù)的施工方法，通過對歷史墻體的臨時加固及單元板塊分割、再在廠內(nèi)進行內(nèi)襯墻加固后，對磚面進行修繕復(fù)原，最后運至現(xiàn)場與新結(jié)構(gòu)進行有效拼裝。

該方法將歷史建筑外墻修繕技術(shù)與現(xiàn)代裝配化施工技術(shù)充分融合，將“舊”與“新”進行協(xié)調(diào)統(tǒng)一，兼顧了歷史風(fēng)貌恢復(fù)與滿足現(xiàn)代功能需求的2個重要因素，實現(xiàn)了歷史建筑生命的延續(xù)。