湖北武夷山鐘鼓樓側(cè)傾現(xiàn)狀與成因初探

湖北武夷山鐘鼓樓側(cè)傾現(xiàn)狀與成因初探

武當(dāng)山位于湖北省十堰市西北部丹江口。它是中國著名的道教圣地之一。在過去，它也被稱為太和山、謝山河、參山、仙室山等不同的名字。武當(dāng)山擁有奇特的自然景觀與豐富多彩的人文特性,自古被稱為“天下第一仙山”的美譽(yù)。金頂建筑群位于武當(dāng)山天柱峰頂,為整個武當(dāng)山古建筑群的精華與象征。1956年被湖北省列為全省重點(diǎn)文物保護(hù)單位,1961年被國務(wù)院列為全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位,1994年12月15日根據(jù)世界文化遺產(chǎn)遴選標(biāo)準(zhǔn)C(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅵ)入選聯(lián)合國教科文組織《世界遺產(chǎn)名錄》(編號:200-013),由此可知此區(qū)的重要?dú)v史文化價值。本次研究筆者有幸受湖北省文物局古建筑保護(hù)中心委托,配合華中科技大學(xué)建規(guī)學(xué)院古建測繪課程,于2010年7月初對武當(dāng)山金頂一批經(jīng)典古建筑群進(jìn)行詳細(xì)測繪調(diào)查。調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)了一些文物建筑現(xiàn)存的建筑病理問題,從而試圖進(jìn)行深化探索問題成因。本文就金頂太和宮片區(qū)的鐘鼓樓與朝拜殿拜亭的建筑環(huán)境為研究對象,通過實(shí)地調(diào)研與分析,試圖探索造成該建筑現(xiàn)況潮濕、裂化、側(cè)傾的潛在建筑病理原因,以期為日后該建筑進(jìn)行古建維護(hù)與修復(fù)作業(yè)提供借鑒。1研究環(huán)境的解釋1.1禮典制關(guān)于文獻(xiàn)稱謂的文獻(xiàn)記載大岳太和宮,通稱太和宮,為明永樂皇帝特賜尊號。位于武當(dāng)山天柱峰頂端,其建筑群分布在1500～1612m高程之間。峰頂上為由金殿建筑群,峰頂下南天門南側(cè)為由朝拜殿(太和宮)、鐘鼓樓、朝拜殿拜亭、萬圣閣、轉(zhuǎn)運(yùn)殿(古銅殿)等建筑所組成,其中朝拜殿(太和宮)位于中軸線最北端,鼓樓與鐘樓分別位于朝拜殿拜亭東西兩側(cè),萬圣閣位于鐘樓南側(cè),轉(zhuǎn)運(yùn)殿則位于中軸線最南端的小蓮峰頂(圖1、2)。關(guān)于朝拜殿與太和宮的名稱,過去不同時期皆有不同的稱謂。明嘉靖時王佐編的《大岳太和山志》記:“太和宮在天柱峰之極頂,則是宮之正殿也?！鼻迩【拍?1744年)編的《大岳太和山志紀(jì)略》記:“大岳太和宮在天柱峰南天門外,宮之正殿曰朝圣殿?！惫手鞔鷷r,天柱峰上的金殿稱為太和宮,到清代則將明代建的朝拜圣殿稱為太和宮。1.2太宮、鐘鼓樓內(nèi)室亭于太和宮與鐘鼓樓前的平臺,夾著一懸山式木架構(gòu)無墻的亭式建筑,一般游人稱為“朝拜殿”。此亭于過去文獻(xiàn)中均無明文記載,也沒有明確的稱呼。從建筑臺基地坪的設(shè)置與建筑木構(gòu)造的樣式推斷,并非為明代興建朝拜殿(太和宮)與鐘鼓樓時的原始設(shè)計(jì),應(yīng)為后來加建的構(gòu)筑物(圖3)。此亭之所以會加建,筆者推測應(yīng)與朝拜者與日俱增有關(guān)。太和宮、鐘鼓樓內(nèi)空間局促,每回僅能容納1～2位朝拜者入內(nèi)參拜,眾人只能在宮外等待;同時在一些宗教慶典時,宗教儀式與祭祀貢品等只能置于宮外,因此為了遮風(fēng)避雨、解決擁擠與使用需求的必要性,而形成了設(shè)置此亭的可能。太和宮、鐘鼓樓皆為歇山式屋頂,然而此亭非此等級,而為懸山式的降級設(shè)置。以致此亭屋頂與旁側(cè)建筑屋頂無法直接接續(xù),如此也形成在宮樓前的平臺仍會受到降雨時的雨水浸淋。此亭據(jù)稱為清代時所建,于1994年時重新大修過一次,1998年時再修屋頂。由于此構(gòu)筑物無墻體圍合,如同過亭般,因此在本文中并非以朝圣殿稱呼,以避免與過去的太和宮舊稱朝拜殿相混淆,而使用“朝拜殿拜亭”的名稱。2依水景觀之同質(zhì)評價法本研究于進(jìn)行建筑病理學(xué)調(diào)查前期,根據(jù)建筑病理學(xué)基本原理與調(diào)查現(xiàn)場的建筑環(huán)境潮濕與材料劣化情況,與過去筆者曾進(jìn)行過大量的田野調(diào)查經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場狀況評判,而將建筑病理程度分成十分嚴(yán)重(內(nèi)結(jié)構(gòu)露蝕)、非常嚴(yán)重(抹灰層剝落)、些許嚴(yán)重(抹灰層或涂料層空鼓、酥堿、顯著開裂)與輕微少許(涂料層浸潤、細(xì)微開裂)等4個不同等級(表1),研究調(diào)查即以此作為劣化等級評判的準(zhǔn)則依據(jù)?，F(xiàn)場調(diào)查的劣化程度建筑病理評價方法,采用目視觀察、特征評判、敲擊聽音與含水率量測等方法共同進(jìn)行。從鼓樓潮濕劣化建筑病理調(diào)查結(jié)果所示(圖4),位于正墻面北向側(cè)(面對時圜門右側(cè))與南向側(cè)(面對時圜門左側(cè))所呈現(xiàn)的劣化特征與嚴(yán)重程度都顯現(xiàn)出明顯的差異。北向側(cè)墻面多為表面涂層濕潤、酥堿、空鼓等較為輕微的病理特征。南向墻面的潮濕劣化程度相當(dāng)?shù)膰?yán)重,近檐口部墻面呈現(xiàn)抹灰層開裂起甲、空鼓變形等病理特征,近臺基部墻面更嚴(yán)重地呈現(xiàn)抹灰層剝落、內(nèi)結(jié)構(gòu)材料裸露等現(xiàn)象。此外,在抹灰層外露面上還嚴(yán)重著生霉斑與青苔等生物。潮濕問題對于鼓樓建筑形成危害的情況十分嚴(yán)重(圖5)。2.2地下水滲流造成的排水設(shè)施朝拜殿拜亭與鐘鼓樓直接緊鄰,兩個建筑檐口間距僅一步之隔。由于鐘鼓樓室外地坪部分未設(shè)置降雨排水導(dǎo)溝等泄排水構(gòu)件,導(dǎo)致降雨時落于地坪上的雨水四溢亂流、漫布聚集。低洼無法排水處則產(chǎn)生大量積水,積水處附近的構(gòu)造材料則常年潮濕或浸泡在水中,磚石材料表面大量著生青苔、蕨類等植物(圖6)。朝拜殿拜亭的南側(cè)地坪與柱基也常年泡水浸潤,如此現(xiàn)場可見木柱底部發(fā)生相當(dāng)嚴(yán)重的木料軟腐、霉?fàn)€、白蟻柱蝕等劣化破損情況,附近隨處可見生長著濃厚的青苔蕨類、無數(shù)的蟲蟻出沒、蛛網(wǎng)處處結(jié)織等豐富的棲生生態(tài)環(huán)境(圖7)。3中鼓樓墻體潮濕破壞分析3.1拜亭木構(gòu)的創(chuàng)新鐘鼓樓為歇山式屋頂,屋頂?shù)乃慕俏菁蛊鹇N,因此降雨的雨水于屋面具有朝內(nèi)匯流的現(xiàn)象。當(dāng)雨水降臨屋面時,由于屋頂斜度與水流強(qiáng)度影響著雨水流動的加速度,使得流于檐口滴水處的泄水,會具有外向拋射的挑流(Trajectory)流射特性,因此使得檐口下部的墻面不會受到雨水浸淋影響而保持干燥。朝拜殿拜亭為懸山式木構(gòu),山面博縫板緊臨鐘鼓樓正向屋面檐口瓦當(dāng)?shù)嗡畟?cè)。因此當(dāng)降雨時,該山墻面構(gòu)件就會阻擋鐘鼓樓屋面排水造成反射或摩擦,使得泄水的自由挑流拋射動能降低(圖8)。降雨時的大量雨水,自鐘鼓樓圜門上側(cè)的檐口順沿墻面漫流而下,圜門兩側(cè)墻面于雨季時即顯現(xiàn)格外潮濕,如此也使得該處墻面材料多處產(chǎn)生空鼓與起甲劣化的建筑病理特性。3.2墻面雨水對環(huán)境的影響鼓樓南側(cè)近須彌座臺基墻面存在大量的抹灰層剝離、內(nèi)結(jié)構(gòu)磚材裸露的狀況(圖9)。從現(xiàn)場的情況觀察,屋頂檐口雨水沿圜門邊墻流下,導(dǎo)致墻面、臺基須彌座與地坪嚴(yán)重潮濕,理應(yīng)此處的構(gòu)造劣化情況最為嚴(yán)重,然而情況并非如此,現(xiàn)場所見南側(cè)墻面的劣化情況反較北向墻面更為嚴(yán)重。據(jù)現(xiàn)場的觀察與量測,可推論出下列兩個構(gòu)成因素:1)受到雨水直接飄降影響。武當(dāng)山金頂雖經(jīng)常處于霧氣蒸騰的環(huán)境中,夏季時期仍普降暴雨,雨水受環(huán)境氣流影響,多從東南方向襲來。鼓樓南向墻即為直接受雨面,朝拜殿拜亭的南向屋頂面亦為直接受雨面,因此所降雨水皆大量聚于鼓樓、朝拜殿拜亭的南向檐下臺基部與地坪處。2)鼓樓臺基已經(jīng)產(chǎn)生側(cè)向位傾。從現(xiàn)場的觀察結(jié)果可知,目前地坪為北高南低,地坪水流從北向南流,因此墻面涂料層與抹灰層材料所吸附的雨水,具有從北向南逐漸滲透凝聚的特征,而集結(jié)于南向墻面?zhèn)?。筆者利用水分儀量測南向墻破裂露面的表面含水率,比圜門邊側(cè)高得多。朝拜殿拜亭屋架變形扭轉(zhuǎn),形成西南向亭樓屋檐接續(xù)處檐邊空隙增大,因此環(huán)境受雨概率增大使環(huán)境更易潮濕化。同時,鼓樓南向墻面由于經(jīng)常受到太陽直接照射、日夜與季節(jié)氣溫差降,因此抹灰層內(nèi)所吸附的水份會因環(huán)境溫差而形成熱脹冷縮。陽光直接照射面部分水分汽化蒸發(fā),冬季冰期水分凍結(jié)。蒸發(fā)水汽與凍結(jié)冰晶會形成涂層材料孔隙體積外擴(kuò)膨脹,水汽散離、冰晶融解后材料因塑性形變難以復(fù)原,使得涂層與抹灰層脫離而形成膨孔。若此作用日積月累,亦會使得抹灰層與內(nèi)結(jié)構(gòu)層材料形成裂隙脫離而成空膨現(xiàn)象,此情況以夏季雨季后高溫與冬季溫升化冰時尤為明顯。所形成的材料裂隙、孔縫又使得環(huán)境外降水更易滲入,如此反復(fù)、周而復(fù)始的周期作用,最終使抹灰層嚴(yán)重破裂剝離而形成如今的慘境。4屋架側(cè)傾的對比分析調(diào)查現(xiàn)場除鐘鼓樓環(huán)境潮濕劣化的建筑病理問題十分嚴(yán)重外,還現(xiàn)存另一隱憂為朝拜殿拜亭的屋架已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重側(cè)傾。目前,拜亭的屋架側(cè)傾從目視即可十分明顯地察覺,呈現(xiàn)朝南斜傾的情況(圖10、11)。研究中進(jìn)行了屋架木柱的傾斜率量測,從量測的結(jié)果可知,位于西北側(cè)的A與B柱和東北側(cè)的E柱發(fā)生傾斜的情況十分嚴(yán)重,均產(chǎn)生東北朝西南方向的傾斜。位于西南側(cè)的C與D柱發(fā)生朝南方向的傾斜,東南側(cè)的H柱則發(fā)生朝西方向的傾斜(表2)。4.2拜亭屋架變形的宏觀特征針對屋架側(cè)傾產(chǎn)生原因,本研究從地基柱礎(chǔ)沉降特性開始進(jìn)行剖析。從調(diào)查結(jié)果跡象進(jìn)行判定,一般會認(rèn)為A與B柱所產(chǎn)生的嚴(yán)重傾斜,可能由柱礎(chǔ)的嚴(yán)重沉降而起。然而事實(shí)不然,屋架的傾斜判定須視屋架的結(jié)構(gòu)組構(gòu)關(guān)系而定,中國傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的屋架節(jié)點(diǎn)具有半鉸接的柔性結(jié)合特性,因此當(dāng)某處地基柱礎(chǔ)產(chǎn)生沉降,其本身自承柱未必會產(chǎn)生嚴(yán)重變位,反倒會影響其他柱相對產(chǎn)生嚴(yán)重的傾斜變量。建筑構(gòu)架的形變特征,可提供進(jìn)行深入認(rèn)識屋架未來扭轉(zhuǎn)傾變或傾塌可能的有利趨勢判定。筆者就目前研究環(huán)境所呈現(xiàn)的4種基本形態(tài)形變特征,予以綜合評判形成朝拜殿拜亭屋架的扭轉(zhuǎn)與沉降問題:1)屋架木柱傾斜朝向與斜度;2)地坪柱礎(chǔ)沉降高差;3)屋頂移位扭轉(zhuǎn)傾向;4)柱內(nèi)蟻路與木紋扭向。其中,前3項(xiàng)為屋架形變的宏觀特征判別,從第1與2項(xiàng)可判定拜亭朝西南向扭轉(zhuǎn)與西南向沉降的傾向,第3項(xiàng)屋頂?shù)奈灰菩巫?圖12),可見目前拜亭與太和宮、鐘鼓樓的屋頂邊緣縫隙間均呈現(xiàn)楔形的非平行關(guān)系。近鼓樓側(cè)南向縫隙較北向?yàn)榇?鐘樓側(cè)北向較南向大,太和殿西向較東向大,由此可判定此亭屋架呈現(xiàn)逆時針方向扭轉(zhuǎn)。此扭轉(zhuǎn)的趨向除精密的尺度量測外,筆者提出簡易的驗(yàn)證方法,即為第4項(xiàng)微觀特征判別,觀察柱內(nèi)蟻路分布與木紋纖維的扭曲變化。拜亭的木柱為樟木外施麻灰地仗與大漆表面涂飾的復(fù)合層材料,其中在D柱筆者發(fā)現(xiàn)具有相當(dāng)嚴(yán)重的表面材料劣化裂口與蟻類、蜘蛛、甲蟲等生物共棲的生物通路(圖13)。有趣的是從漆皮表面劣化與地仗層形變的趨向研判,可明顯判斷位于麻灰地仗層內(nèi)的生物通路為呈現(xiàn)柱中軸朝左傾的偏向(圖14)。生物為何主要存在于此地仗層縫隙中,而不朝向其他方位進(jìn)行蛀蝕?筆者簡易地進(jìn)行木柱表面復(fù)合層包裹扭轉(zhuǎn)的定性實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)當(dāng)木柱體進(jìn)行逆時針扭轉(zhuǎn)時,會易于地仗膜層產(chǎn)生一斷面為三角的螺紋狀形變折痕,此可驗(yàn)證本研究推論拜亭屋架為逆時針扭轉(zhuǎn)且西南向柱礎(chǔ)呈現(xiàn)局部沉降的結(jié)果。由此,推論所得拜亭屋架由于產(chǎn)生逆時針扭轉(zhuǎn),使得近鼓樓側(cè)屋頂?shù)目p隙較大,造成大量雨水流入鼓樓南側(cè)墻面。同時,由于拜亭西南側(cè)與鼓樓南側(cè)地坪沉降,促使地基積水,致鼓樓南側(cè)墻面與拜亭西南柱底部常年潮濕,形成地仗抹灰層裂化剝落的惡質(zhì)化結(jié)果,此推論也與現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果不謀而合。5修補(bǔ)材料與材料的粘連強(qiáng)度與透水性試驗(yàn)關(guān)于環(huán)境治理的改善策略,筆者認(rèn)為可分成治標(biāo)與治本兩個不同層面予以討論。治標(biāo)方面——主要針對鐘鼓樓與朝拜殿拜亭目前所面臨的危害危機(jī)去除,所必須緊急處理的課題為:1)緊急處理朝拜殿拜亭柱側(cè)傾的復(fù)位修復(fù),并須確保朝拜殿拜亭的東側(cè)屋面與鐘鼓樓屋面檐口間距不宜過近,應(yīng)詳細(xì)核算強(qiáng)降雨時降水挑流的拋射軌跡進(jìn)行間距控制;2)鐘鼓樓墻面的抹灰與表面涂層進(jìn)行劣化材料修補(bǔ),修補(bǔ)前應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)材料與原材料的粘接強(qiáng)度與透水性試驗(yàn),以避免材料修補(bǔ)后因新材料的伸縮應(yīng)力消散不均,而衍生新的增生破壞。治本方面——主要針對環(huán)境潮濕問題予以根治,因此須進(jìn)一步處理的課題為:1)鐘鼓樓與朝拜殿拜亭地坪應(yīng)組織設(shè)置有效的泄水與排水溝渠,于接受檐口拋降雨處設(shè)置明溝,設(shè)置位置應(yīng)根據(jù)挑流拋射核算而定,其他部位可設(shè)置暗溝;2)鐘鼓樓屋面設(shè)置天溝,可于屋面內(nèi)設(shè)置暗天溝或于檐口處設(shè)置橫檔天溝,但須組織于側(cè)向墻面垂直排水;3)對于已經(jīng)受潮的墻面,可以采用自然風(fēng)干方法降低墻體水分,倘若為嚴(yán)重的潮濕墻面,則須利用墻體排水工法進(jìn)行水位排降;4)設(shè)置屋架傾斜與地基沉降變位監(jiān)測系統(tǒng),常時監(jiān)測以提供文物管理人員適時的警訊。從現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果與研究推論,可知朝拜殿拜亭的設(shè)置與側(cè)傾形變后的屋檐裂口為影響鐘鼓樓墻面與附近環(huán)境潮濕與材料劣化危害的重要因素。就目前拜亭的傾斜現(xiàn)象研判,若文物管理單位忽視此嚴(yán)重的病理危害問題,恐怕不久的將來,該亭會有“傾塌”的不幸可能。因此,治理此病理危害的首要措施應(yīng)是有效地處理朝拜殿拜亭目前所面臨的危機(jī),當(dāng)對拜亭側(cè)傾、屋面移轉(zhuǎn)沉降與屋面檐口間距進(jìn)行有效地控制后,鐘鼓樓墻面與附近環(huán)境的潮濕問題,才可望得到有效控制。6本研究治療范圍與水平朝拜殿拜亭現(xiàn)存的危機(jī),不僅會嚴(yán)重地影響鐘鼓樓所處環(huán)境的潮濕程度,同時會導(dǎo)致屋架因此日漸傾斜。如此,結(jié)構(gòu)安全堪憂,也會對日后登頂朝拜的游客產(chǎn)生安全威脅。武當(dāng)山古建筑群為我國與世界的重要文化遺產(chǎn),文