段 虹

(杭州市文物保護管理所,浙江 杭州 310002)

石材是世界上使用最古老、應用最廣泛的建筑材料,它伴隨著人類走過了漫漫歷史長河,見證了人類從最原始的社會發(fā)展到今天的高度文明。

杭州歷史悠久,數(shù)千年的璀璨文明為我們留下了許多令人矚目的石質文物,從石器時代的打磨砍砸石器到歷代的石窟造像、經幢石塔、牌坊石橋、石碑石雕和各類古建筑,種類齊全、形式多樣、內容豐富,這些石質文物具有極高的史料和藝術價值。

但是,大部分石質文物暴露于自然界中,長期遭受來自生物和微生物、酸雨、可溶鹽、水、風、光等多方面自然力的侵蝕,再加上工業(yè)化以來的空氣污染、酸雨侵蝕,石質文物劣化病變已經成為一個普遍存在而又危害十分嚴重的問題。只有采取一系列修復措施，石材的劣化病變才能被阻止或者被限制,使其延長石質文物的壽命,傳承下去。

杭州香積寺塔作為杭州地區(qū)唯一留存的清初佛塔,歷經風雨侵蝕,出現(xiàn)了諸多病害,其中塔身及塔剎傾斜、塔體風化、塔身塔檐裂隙、部分塔檐脫落等。為了保護這一文化遺產,2008年和2010年杭州市文物保護管理所分兩次實施了香積寺塔修復和加固補強修繕工程。本文具體介紹2010年加固補強修繕工程的實施情況,并將所采用的方法和技術錄出。

1 香積寺塔概述

香積寺始建于北宋太平興國三年(978年),舊名“興福寺”,大中祥符年間(1008—1016年)賜額“香積”,香積寺遂改今名。清康熙年間香積寺再度興旺,《湖墅小志》卷一載：“國朝康熙有僧祥文者,卓錫寺中,精嚴戒律, 神悟圓通,久之拓廣寺基, 造毗廬閣,又建寺門前石塔二座, 至今稱叢林焉。”《湖墅雜詩》卷上亦有詩云：“鐘昏香積冷叢林,聽說禪師戒行深。閣建毗廬遭劫火,惟存雙剎費重尋?！钡墨I中都未明及具體修建年代。1991年在測繪石塔時,發(fā)現(xiàn)該塔的第二層東面腰檐下題有“慈云”二字,其上款為“大清康熙癸巳季春吉旦,弘法沙門實證鼎建”?？滴豕锼燃纯滴跷迨?1713年),證實了石塔建于康熙五十二年。1968年10月,香積寺雙塔遭破壞,僅存西塔。1986年香積寺塔被杭州市人民政府公布為杭州市市級文物保護單位,1989年被浙江省人民政府公布為浙江省省級文物保護單位。

石塔為石質仿木構建筑形式建造的八面九層樓閣式實心塔,高約12 m。見圖1。除2層以上的欄桿是用青石外,其余皆由湖石雕鑿。石塔塔基為須彌座,基座較高,每層依次由平座、八角形塔身、斗栱、塔檐砌疊而成一整體,以葫蘆形寶瓶塔剎收頂。平座外加護欄,塔身及1層欄板用石灰?guī)r雕鑿,2層以上欄板用凝灰?guī)r制成。八角形的塔身,轉角處均雕出圓形倚柱；每面中間為火焰形壸門,兩側為浮雕佛像或經文,線條流暢；大門上雕門釘、門鈸。塔檐雕出飛椽、斗栱,檐面雕筒板瓦壟、勾頭滴水等。

圖1 香積寺塔全景

石塔是浙江地區(qū)清初石塔的代表,是杭州地區(qū)唯一留存的清初佛塔,在結構和雕刻上獨具特色。其雕刻藝術精良,形象生動逼真,反映了清初佛教雕刻藝術的高度水平。其模仿經幢的一些做法,形制頗為特別,在浙江省亦為少見。石塔雕刻題材多元化、世俗化,在杭州市現(xiàn)存古塔中并不多見,亦反映了多元文化的相互整合和滲透。

2 病害勘察分析

在修復前,首先對石塔的基本信息、價值、保存現(xiàn)狀及主要病害進行了認真細致的全面調查、記錄,做好拍照、繪制裂隙、殘損分布平面簡圖、文字記錄等工作,作為加固補強修繕工程的參考和效果衡量的依據。

2.1 主要病害

經勘查發(fā)現(xiàn),石塔因受自然環(huán)境和人文環(huán)境的影響,存在幾類主要病害(圖2)：一是裂隙,因受外力擾動和自然風化等導致塔身通體裂隙,且裂隙不斷地延伸、擴大,繼而發(fā)展成石構件拼縫增寬、部分斷裂、缺失；二是表面污染；三是表面風化。主要病害勘察表見表1。

圖2 香積寺石塔病害圖

病害位置病害類型缺損裂縫結垢碎裂結殼微生物微裂隙塔基√1層√√√2層√√3層√√4層√√√5層√√6層√√7層√√√√8層√√√√√√9層√√√√塔剎√√

2.1.1 裂隙

石塔通體出現(xiàn)眾多裂隙,尤其是塔上層部分和各層塔檐多見。裂隙主要是機械裂隙、淺表性裂隙或兩種裂隙交切發(fā)展的裂隙。

機械裂隙,又稱應力裂隙,是指因外力擾動、受力不均、地基沉降、石材自身構造等引起的石質文物開裂現(xiàn)象,一般這類裂隙多深入石材內部,嚴重時會威脅到石刻的整體穩(wěn)定,裂隙交切、貫穿會導致石質文物整體斷裂與局部脫落。

淺表性裂隙,又稱風化裂隙,是指由于自然風化、溶蝕現(xiàn)象導致的沿石材紋理發(fā)育,除薄弱夾雜帶附近呈條帶狀分布且較深外,一般比較細小,延伸進入石刻內部較淺,多呈里小外大的V字形裂隙。淺表性裂隙單獨發(fā)生時對石構件結構影響不大,但大量裂隙交錯發(fā)生時就對石構件造成破壞性損害。

1) 微裂隙 石塔塔身通體存在縱橫交錯的微裂隙。

2) 大裂隙 如第9層塔身,北向裂隙長520 mm,裂隙寬3～5 mm,西南向一斜向裂隙長250 mm,裂隙寬3 mm左右,兩條裂隙互為貫通。

2.1.2 構件間拼縫變化

石塔塔身和塔檐都是拼合而成,在建造之初未使用黏結材料,受外力擾動,目前拼縫都出現(xiàn)不同程度的變化。

塔身除9層為整石,其余層由東西兩塊整石拼合而成。拼縫情況較好,僅5層塔身拼縫縫隙增大2～10 mm,其他層拼縫基本沒有變化。

塔檐除3層為東南—西北拼合外,其他層都是由南北兩塊整石拼合而成。各部位拼縫變化不一。如2層東側增大6～10 mm,3層西北側增大6 mm,5層東側增大4～8 mm。更甚者3層塔檐南北出現(xiàn)5 mm 的高差。

塔身、塔檐、平座欄桿、斗栱等構件之間的拼縫變化,輕者僅為縫隙變大,如7層塔檐東南側拼縫增大15 mm；重者造成構件整體脫落、缺失,7層以上構件缺失尤為嚴重。

2.1.3 構件斷裂

1層塔身西北側欄板斷裂成兩塊,縫寬5～8 mm；1層塔身東北側右側望柱頭自V形雕飾斷裂為兩塊,縫寬5 mm；4層塔身南側壸門下門坎斷裂；9層塔身南北向斷裂為兩塊；塔剎覆盆斷裂為四段,剎身斷裂為三段。

2.1.4 構件缺失

石塔的塔檐石構件出現(xiàn)多處缺失,其中尤以7～9層塔檐以及塔剎較為嚴重。就9層而言,該層平座欄板東南、南面殘留一半,西南面只留地袱,西、西北面已無存,東面及東北面尚存3個望柱頭。

2.1.5 表面污染

早期修繕時使用的粘接劑固結物殘留在石構件表面,在鏟除石構件表面多余膠黏劑時,在石構件表面又留下鏟除痕跡。

早期修繕搭建,鐵銹腐蝕,塔檐局部有鐵銹痕跡。

石塔各層塔身、塔檐交接處生成黑色沉積物,這嚴重破壞石塔的觀感。

石塔表面還生長大量瓦松、雜草、苔蘚、地衣等植物。

2.1.6 表面風化

石塔存在著不同程度的風化現(xiàn)象,各層欄板風化程度最重,大部分平座欄板已無存,即使是留存的欄板也是風化酥堿；部分塔身風化,石質表層片狀剝落；塔體雕刻漸趨消褪；2層經文和“慈云”匾上的刻文漫漶不清。

2.1.7 塔體傾斜

根據檢測,石塔3層以上出現(xiàn)不規(guī)則扭曲,且超過規(guī)范規(guī)定的4‰允許傾斜率。見表2。

表2 塔體傾斜監(jiān)測情況

2.2 病害原因

經分析,出現(xiàn)上述病害的原因基本為以下幾種：

2.2.1 石材因素

香積寺塔塔身的用材為湖石,屬石灰?guī)r,該石材抗風化能力不強,加上選用了部分存在缺陷的材質,是塔體易于風化和開裂的主要原因。

欄板用材為嚴州青,屬凝灰?guī)r,該材質極易風化。新鮮時的顏色呈灰色和淺黃色,風化后變?yōu)辄S褐色。

2.2.2 物理因素

風雨侵蝕、雷擊、長期受不均勻震動,加速了塔體的開裂和拼縫增大。

2007年4月間,因香積寺小學施工所用水泥攪拌車行經香經寺塔,強烈的震動加劇了塔體裂縫加大,造成部分開裂塔構件脫落,而墜落的構件又致使3層和4層塔檐破損開裂。

2.2.3 化學因素

環(huán)境污染和酸雨的增多,也加劇了塔體的風化。

石塔所處地區(qū)曾為工廠廠區(qū),工業(yè)廢氣、粉塵等大量排放,是造成塔體發(fā)黑和形成黑色沉積殼的主要原因。黑色沉積殼的主要構成是石膏(CaSO4·2H2O),其中硫酸根源于大氣環(huán)境中的酸雨和大氣中污染物 SO2。同時石油、煤等燃燒的殘留物,大氣中的粉塵等污染物不斷沉積在灰?guī)r表面,它們和石膏混合在一起就形成了黑色沉積殼。

2.2.4 生物因素

瓦松、雜草、苔蘚、地衣等植物的滋生,它們所分泌的有機酸類物質以及長期附積在石材表面的遺存物,對石材表面都具有侵蝕作用,會加劇塔體的風化和開裂。

2.2.5 人為破壞因素

石塔傾斜從勘測結果分析：雖然香積寺塔的土層條件在長期荷載作用下容易引發(fā)變形,但目前塔體并未出現(xiàn)明顯的不均勻沉降,且沉降率在規(guī)范允許范圍內,塔基基礎條件并非是引發(fā)塔體傾斜的最根本原因。塔體的傾斜極有可能是在自然營力和人為破壞等多重原因作用下產生的。文革中,塔體曾被套上鐵索用汽車拖拉,東塔即毀于此種破壞。

3 修復與加固保護過程

根據前期調查的結果,分析了塔體保存現(xiàn)狀、病害機理,按照文物保護的要求,制訂了保護修繕方案,主要采取了表面清洗、表面脫鹽、裂隙修復、部分脫落構件復位、協(xié)色處理、整體封護等措施,修復與加固相結合。

3.1 清洗處理

石質文物存放于野外,附著、沉積或生成各種生物、沉積物和風化產物,以及以前保護修繕處理的殘留物等。這些病害具有加速巖石風化的作用,并妨礙藝術價值的展示。表面清洗的目的是打開石材氣孔,恢復石材孔隙的水蒸汽通道；除去其表層有害于基底巖石或妨礙文物展示的物質，為隨后的修繕作準備。

此次清洗采用比較保守的基本思路,以物理手法處理為主。為了減少清洗時對石塔本體再次污染,在清洗處理之前,現(xiàn)場先進行了小面積試驗,在滿足有效、無損、無留存、可控、漸進、可選擇的基本要求后,經觀察確保效果后才進行大規(guī)模操作。

3.1.1 表面清潔

一是除塵。先用軟毛刷輕輕去除表面塵土、雜物,然后用高壓氣體清除深層灰塵。對于風化嚴重的石構件表面,則采取低壓噴霧式離子水清洗石材表面。

二是清理前期修補殘留物、生物、微生物病害。對于石材表面的粘接劑固結物殘留、苔蘚殘留物、污泥等,采用鬃毛刷、竹片刀或牛角刀清理手法；對裂隙間的碎屑、積土、植物根莖等則用硬毛刷、細鋼絲或銅絲刷、小刀片等工具清潔處理。

3.1.2 表面清洗

在采用機械方法清潔處理后,則開始對塔身做整體清洗。對于植物藻類、灰塵、污漬的清洗,采用高溫蒸汽配合塑料毛刷刷洗的方法,該方法引入的水量少,水分容易揮發(fā),能保持石塔干燥,對于石質文物的影響小。同時對苔蘚有初步殺滅作用,用這樣的方法容易將苔蘚去除。對于局部的容易生長苔蘚內的區(qū)域,為了防止藻類的進一步生長,噴灑一些中型或者稍微偏堿性的季胺鹽類除藻劑。

3.2 脫鹽處理

排鹽不僅可以減少可溶性鹽結晶作用對石刻長期保存的影響,而且使孔隙開放，為進一步加固處理做準備。

脫鹽采用常規(guī)的貼敷吸附法。對于泛堿較重區(qū)域,首先進行鹽類化學成分分析。然后現(xiàn)場小塊試驗,試驗面積50 mm×50 mm,先用竹刀或者木刀輕輕刮去表面大量的鹽結晶,再用濕布輕輕擦去表面殘留可見鹽結晶。用去離子水浸泡紙漿,然后將紙漿覆于石頭所選區(qū)域上。外面用保鮮膜覆蓋以降低其干燥速度,待紙漿完全干燥后將其取下,將10 g干燥紙用30 g去離子水浸泡后測出該溶液可溶鹽離子濃度。多次重復上述濕覆和干燥過程,待紙漿萃取液的可溶鹽離子濃度降至千分之一以下,則可視為可溶鹽清洗完成。

3.3 裂隙修復處理

此次修繕主要針對2～7層塔檐和9層塔身的裂隙。

3.3.1 微裂隙嵌縫

由于塔身通體存在縱橫交錯的微裂隙,因此對微裂隙嵌縫,不僅可以防止雨水滲入,而且為石塔整體封護打好基礎。見圖3。

微裂隙縫隙過細,修繕時采用灌注型水硬石灰嵌縫。對微裂隙嵌縫,可以防止雨水滲入,為石塔整體封護打好基礎。

圖3 微裂隙嵌縫

3.3.2 砌筑縫灌漿

石塔每個石構件之間原用糯米石灰漿鋪墊找平,因此修繕時仍選擇灌注糯米石灰漿。見圖4。

圖4 砌筑縫灌漿

3.3.3 裂隙灌漿

裂隙灌漿前,先進行嵌縫。嵌縫前先將清潔后的裂隙再用有機溶劑擦洗一次,確保嵌縫材料與裂隙石質膠結密實。然后用竹刀或手術刀填補環(huán)氧膠泥(XH111A與XH111B以2∶1比例混均勻)嵌入裂隙內部,表面用水硬石灰封縫；并在適當部位留有灌漿口。嵌縫時嵌縫材料封堵裂隙做到密實平整,不污染石構件表面,確保灌漿時不漏漿。嵌縫后的裂隙保養(yǎng)2～3 d,確保嵌縫材料徹底凝結。

為了防止因漏漿造成石構件表面污染,在裂隙灌漿前還進行了防漏檢測,采用注入有機溶劑的方法。此方法一可以觀察溶劑有無滲漏情況；二可以根據溶劑注入量大小,推算裂隙空間大小、灌漿料用量多少；三可以從裂隙滲出的溶劑的速度、容量,了解灌漿料在裂隙中的流向與深度。

本次灌漿使用的材料是環(huán)氧樹脂(XH160A與XH160B),使用比例是10∶3。灌漿材料滲透性能好,在小試時曾采用壓力灌漿,效果不甚理想,后改用常壓分步灌漿。在裂隙處設立多處灌漿孔,孔距為 150～200 mm,保證每次灌漿高度不超過100 mm。分步灌漿時保證時間間隔在24 h以上,每次灌漿都在前一次漿液完全固化后進行。見圖5。

圖5 裂隙灌漿

3.3.4 灌漿縫表面的后處理

灌漿后保養(yǎng)數(shù)日,將裂隙凹口填補水硬石灰一類無機材料,其固化后的主要成分為碳酸鈣,這與經幢的灰?guī)r成分是一樣的。使用水硬石灰的目的主要是保護內部的環(huán)氧樹脂不受陽光和雨水侵蝕,減輕環(huán)氧樹脂的老化,然后對縫口作舊處理,和灰?guī)r達到外觀協(xié)調。

3.4 部分脫落構件復位修復

對石塔脫落的小塊構件進行實施復位粘接加固,選擇的膠黏劑與石材的匹配,有良好的粘接力,把粘接對石構件的影響降到最低,做到最小干預。

對塔頂、9層塔檐塔身、7層塔檐小塊脫落石構件的粘接加固：找到其相應的脫落位置,用進口環(huán)氧樹脂XH160A(雙酚 A-環(huán)氧氯丙烷樹脂)與 XH160B 以 10∶3 比例混合液或涂刷BYN602B 硅酮膠,在石構件上標識出粘接區(qū)域,分別在石構件表面和待粘接的石構件表面均勻涂上環(huán)氧樹脂,將待粘接石構件粘接面貼在另一石構件相應粘接位置,外側依靠支頂裝置固定石構件,確保在環(huán)氧樹脂固化前石構件不松動、不移動位置。待 24 h后環(huán)氧樹脂完全固化后去除支頂裝置。

對塔頂、9層塔檐塔身、7層塔檐大塊脫落巖石的粘接錨固復位：找到其相應的脫落位置,在斷截面中心部位打兩個對孔,用 12 號不銹鋼筋平穿錨固,再用進口環(huán)氧樹脂XH160A(雙酚 A-環(huán)氧氯丙烷樹脂)與 XH160B 以 10∶3 比例混合液或涂刷BYN602B 硅酮膠,在石構件上標識出粘接區(qū)域,分別在石構件表面和待粘接石構件表面均勻涂上環(huán)氧樹脂。將待粘接石構件表面貼在另一石構件相應位置,外側依靠支頂裝置固定巖石,確保在環(huán)氧樹脂固化前石構件不松動、不移動位置。然后在復位構件的上下各面用兩個“U” 字形鋼釘加固。待 24 h后環(huán)氧樹脂完全固化后去除支頂裝置。見圖6。

圖6 脫落構件復位修復

3.5 協(xié)色處理

石塔進行補配、微裂隙嵌縫、灌漿縫嵌縫后,修繕材料的色澤與石塔原構件有差別,因此對處理的部位都做了協(xié)色處理,達到“遠看是一致,近看有區(qū)別”的效果。

3.6 整體封護

石塔修繕完成后,作了整體封護。首先在蓮花座與第1層塔身間的水平構件縫內灌注糯米石灰漿,使之形成隔離層,阻止地下水毛細管作用侵蝕石構件；而后從塔頂開始噴涂封護劑直至第1層(包括蓮花座及第1層欄桿),石塔表面形成雨水隔離層,防止酸雨侵蝕。

4 修繕工程中材料的選擇

本工程在前期系統(tǒng)試驗及比對基礎上,采用了一批易操作、無損害、無污染且較為成熟的保護材料,這些材料在不可移動文物的保護和加固領域應用得比較廣泛,從最終效果看,也達到了預期的目標。

4.1 水硬石灰(NHL)

水硬石灰為傳統(tǒng)的粘接材料,因其機械強度高、硬結速度快、柔性和施工性好、粘性好有很強的附著力、具有較高的防水性、有很好的自我修復性、有很好的抗凍性和抗鹽性,多用于石質文物粘結、修復保護等。

此次選用的特制水硬石灰,在應用中發(fā)現(xiàn)水硬石灰附著力強,不掛漿,易清洗,不龜裂,表面硬化固化速度快,非常適合現(xiàn)場操作施工,是石刻封縫的較好材料。

4.2 環(huán)氧樹脂

此次修繕使用的環(huán)氧樹脂主要成分為XH160A、XH160B,杭州梵天寺經幢科技保護工程也采用此材料。它具有透明度高、滲透性好、粘接強度高,固化后膠層收縮率小,對大氣、潮濕、細菌等的作用有很強的抵抗力、耐化學介質性好,易于改性,操作工藝簡便等優(yōu)點。

4.3 糯米石灰漿

糯米石灰漿為中國傳統(tǒng)灰漿工藝,耐久性好,自身強度和粘接強度高,韌性強,防滲性能好。特制糯米石灰漿在全程使用中既有效阻止了加固劑在構件之間的流掛、漏漿,又使石構件粘連牢固,起到結構穩(wěn)定的作用。

4.4 S-130氟硅型多功能養(yǎng)護劑

此次修繕使用的封護劑為有機氟和有機硅化合物,其特點是滲透性強、深層次強化石材結構、降低吸水率,高效防水、防油、防污、防風化,有效抑制水分從石材底部向上滲透、抗紫外線耐候性好。

5 結 語

1)本次修繕工程加固效果理想。通過對通體裂隙進行灌漿加固,提升了塔體結構穩(wěn)定性；通過修復局部脫落,恢復了古塔的原始風貌。見圖7、圖8。

圖7 處理前、后第9層北向

圖8 處理前、后的塔頂東向

2)本次修繕工程所采用的修繕工藝和修復材料,可以為以后類似文物建筑的修復與加固提供參考,也為今后類似文物建筑的修復提供了案例和經驗。