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寧波地區(qū)古代石拱橋病害與保護探析

2022-11-21 10:27:08陳丹華余姚市文物保護管理所浙江余姚315400
安徽建筑 2022年11期
關(guān)鍵詞:余姚石拱橋塊石

陳丹華 (余姚市文物保護管理所,浙江 余姚 315400)

目前寧波所轄縣(市)區(qū)中,尚存不同時期不同類型的具有一定價值的古石拱橋100余座,其中公布為各級文保單位或文保點的有50余座,以海曙、余姚、鄞州居多。寧波古石拱橋多為明、清建造,每一座橋梁都有其獨特歷史意義和文化底蘊,是歷史留下的一筆寶貴的文化遺產(chǎn)。這些橋大多歷經(jīng)數(shù)百年,許多石材開始風(fēng)化剝落,出現(xiàn)開裂、局部破損。因此,古石拱橋的保護工作刻不容緩。文中分析了寧波現(xiàn)存古石拱橋的基本類型與主要特點,并以山區(qū)單拱石拱橋白云橋和平原地區(qū)三拱石拱橋通濟橋為例做現(xiàn)狀與病害分析,針對病害提供了幾種可能的保護措施。

1 寧波地區(qū)古石拱橋基本類型

1.1 單孔石拱橋

單孔石拱橋,俗稱“洞橋”,是寧波地區(qū)石拱橋中數(shù)量最豐富的一種形式,比例占九成以上。有卵石、不規(guī)則塊石堆砌而成的亂石單拱石橋,也有條石、較規(guī)則塊石砌筑的單拱石橋。

亂石單拱石橋一般存在于山區(qū)的溪流上。究其原因山區(qū)部分流域?qū)挾炔淮螅瑔喂皹蜃阋?,特別是四明山山區(qū),暴雨季節(jié)流水湍急,單拱石橋中間無橋墩,可避免水流沖擊中間橋墩。而且就地取材,節(jié)省成本,利用山谷巖基作為橋基,用溪水中的卵石、山里的塊石堆砌。不僅如此,溪中的亂石不易風(fēng)化,相對山石更加堅固。具有代表性的是寧海縣省級文保單位萬年橋,該橋建造于清乾隆25年(1760),南北向橫跨于大松溪上,其基于天然巖層上,形如半月。橋全長34m,橋面凈寬4.8m,矢高10m,凈跨18m。據(jù)縣寧??h《交通志》記載,萬年橋為寧??h跨徑最大,全省第二的單孔卵石拱橋。

條石、較規(guī)則塊石的單石拱橋一般造于平原地區(qū)的小溪小河上,而且河中常通行小型船只。條石的單拱石橋規(guī)格比一般的亂石拱橋高些,一般都設(shè)有望柱、抱鼓石、石獅、欄板、楹聯(lián)等石鋪工藝,冠有橋名。一般砌置方式有并列砌置,如寧??h的惠德橋;橫聯(lián)砌置,如海曙區(qū)的高橋;框式橫聯(lián)砌置,如寧波海曙區(qū)的新橋;肋式結(jié)構(gòu)砌置,如寧海縣的宏濟橋;橫聯(lián)并列砌置,如余姚的白云橋。最具代表的寧??h宏濟橋是肋拱系梁單孔石拱橋,全長10m,拱跨4.8m,橋面寬2.1m、高2m,拱券構(gòu)造采用中國古代傳統(tǒng)的木構(gòu)架榫卯法。肋拱系梁的結(jié)構(gòu)是將橋面荷載力分散到各段肋拱上,把力學(xué)原理巧妙地融入橋梁建筑工藝中,這種做法在寧波地區(qū)尚屬首例。

1.2 雙孔石拱橋

因河中央水流量、流速相對較大,而雙孔拱橋中間橋墩正好位于河流中間,增加了不穩(wěn)定因素,因此雙拱較少采用。在當(dāng)時拱橋的技術(shù)已然成熟,分析建造雙拱的原因可能有以下幾點:首先,是跨度,雙拱橋河道的跨度建造單孔較困難,更考驗技術(shù),雙孔會更簡單易操作;其次,當(dāng)?shù)亟?jīng)濟還不繁盛,雙拱橋多出現(xiàn)于鄉(xiāng)村河道,過船量有限,而且當(dāng)時寧波內(nèi)河船只都較小,通航?jīng)]有那么高的要求;最后,可能是出于建造人的形式選擇和偏好。

雙孔石拱橋在寧波地區(qū)屈指可數(shù),文保單位中除惠明橋外,還有一處位于今海曙區(qū)境內(nèi)的萬安橋。據(jù)《鄞縣通志》記載,萬安橋始建于宋,歷代重修,現(xiàn)為清代重建。此橋面長9.45m,寬4.5m,兩頭各有15級低平的臺階,橋總長19.45m。橋面之上建有橋屋3楹,兩側(cè)設(shè)木柵欄。

1.3 多孔石拱橋

寧波地區(qū)的多孔石孔橋是中國南方薄墩薄拱石拱橋的典型表現(xiàn)。多拱橋多位于水網(wǎng)貫通,水位較穩(wěn)定的江河,交通運輸依靠船只,陸上無車運,承受的荷載較小,所以多做成薄墩薄拱形式,且運輸船只較多,所以拱高聳以便通航需要。

寧波地區(qū)所剩多孔拱橋為數(shù)不多,拱數(shù)也只有三孔、五孔,文保單位、文保點中有北侖長山橋(三孔)、慈溪七星橋(三孔)、鄞州定橋(三孔)、象山歐陽橋(三孔)、、奉化居敬橋(三孔)、奉化福星橋(五孔)、余姚通濟橋(三孔)、余姚季衛(wèi)橋(五孔)。

2 寧波地區(qū)石拱橋的病害分析

經(jīng)過實地調(diào)查寧波多座古石拱橋,發(fā)現(xiàn)每座石拱橋存在不同程度的殘損病害。由于石拱橋所處的地理環(huán)境、建造時代、建造的技術(shù)水平等大致相仿,導(dǎo)致病害具有很大程度的相似性,因此,本文以山區(qū)單拱石拱橋余姚白云橋和平原地區(qū)三拱石拱橋余姚通濟橋為例,進行現(xiàn)狀與病害分析。

2.1 山區(qū)石拱橋病害分析

山區(qū)石拱橋代表有浙江省級文保單位白云橋,該橋自清光緒十六年(1890)重建至今,位于四明山區(qū)鹿亭鄉(xiāng)的曉鹿大溪上,橋身規(guī)格約為160cm×40cm左右的長條石錯縫砌疊而成,全長29.87m,橋面寬3.8m。橋臺建于兩側(cè)石崖之上,高1.1m,橋孔凈跨12.8m。

白云橋現(xiàn)狀。全橋存在滲水、白化、青苔現(xiàn)象,曲面拱板較為嚴(yán)重,兩側(cè)橋臺上側(cè)拱圈均有破損,石踏步板南北兩側(cè)均存在開裂,部分臺階存在開裂、破損現(xiàn)象,端平臺石板開裂1處。有立柱破損3處,獅頭缺失1處,立柱頂開裂1處。西側(cè)龍頭石1處裂縫。東側(cè)山花墻靠近0#臺處有1處塊石偏位,應(yīng)為拱上填料擠壓所致。拱上填料有輕微沉陷,北側(cè)尤為明顯,導(dǎo)致北側(cè)臺階順橋向傾斜。

圖1 白云橋東立面圖病害圖

白云橋病害分析。首先,白云橋歷經(jīng)幾百年的風(fēng)吹日曬,并經(jīng)巖石周期性膨脹收縮,導(dǎo)致橋背輕微沉陷,北側(cè)踏步板順橋向傾斜,平整度變差。其次,橋面未設(shè)置排水系統(tǒng),不能及時將雨水排出,雨水順著橋面塊石間縫隙滲入拱上填料中。同時植被茂盛、根系發(fā)達、不斷吸收水份,延長了水份在拱上填料中的時間。植被根系順著塊石間縫隙不斷生長,使縫隙擴大,導(dǎo)致拱上填料出現(xiàn)沉陷,拱圈嚴(yán)重滲水,致使內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,導(dǎo)致裂縫;白云橋采用重力式橋墩結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)受沖刷程度較小,墩臺滑動、下沉情況均不明顯。

2.2 平原地區(qū)石拱橋的病害分析

平原地區(qū)代表全國重點文保單位余姚通濟橋。余姚通濟橋自清雍正年間重建至今,系陡拱式三孔二墩石橋。從橋身連同南北橋堍共長43.39m,橋面中心寬5.61m,南北兩端寬6.43m。主孔凈跨14.2m,拱矢高度8.40m;北孔凈跨8.70m,拱矢高度4.95m;南孔凈跨7.60m,拱矢高度4.90m,南北兩洞下各筑有纖道。

余姚通濟橋現(xiàn)狀。

①基礎(chǔ)存在不均勻沉降。根據(jù)1988年水下調(diào)查報告,北橋臺基礎(chǔ)東側(cè)下沉約200mm,北橋墩低于南橋墩約200mm,水面下橋墩分水尖多處被撞斷掉落江底或被撞移位;

②拱圈殘損。中孔頂部三處鎖石中部斷裂,兩側(cè)小孔兩處鎖石端部破損,北側(cè)小孔1處護拱石與山花墻脫空約50mm~100mm,拱板出現(xiàn)裂隙,拱圈滲水、表面鈣化物、青苔、污垢附著;

③橋面、橋欄殘損。橋欄底龍頭石斷裂,龍頭石與條石踏步拉脫,多處望柱與欄板拉脫,欄板斷裂或出現(xiàn)裂隙,橋兩側(cè)植被根系已通過石材間的縫隙侵入古橋內(nèi)部,部分根系較發(fā)達。

圖2 余姚通濟橋東立面病害圖

余姚通濟橋的病害成因分析。

橋面未設(shè)排水系統(tǒng),雨水順著橋面塊石間縫隙滲入拱上填料中,又由于植被茂盛、根系發(fā)達,使得縫隙擴大從而導(dǎo)致橋面滲水;由于大氣不同程度的污染物溶蝕石板導(dǎo)致拱板滲水處白化、黑垢;護欄石、護欄立柱長期裸露在空氣中,歷經(jīng)風(fēng)吹日曬,又因為巖石周期性膨脹收縮,使石材內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,雙向?qū)е铝芽p產(chǎn)生;北側(cè)橋臺不均勻沉降及橋梁頂部受到較大荷載,導(dǎo)致第一孔、第二孔跨中位置的鎖石產(chǎn)生較大側(cè)向剪力;不均勻沉降又使拱橋北部兩側(cè)山花墻開裂。下部結(jié)構(gòu)存在不均勻沉降,且下部結(jié)構(gòu)為重力式墩臺基礎(chǔ),主要病害是由于外力撞擊導(dǎo)致橋臺位置拱板與鎖石連接處破損。

綜上,對寧波石拱橋的病害總結(jié)如下。植被、生物侵襲;護攔板存在裂縫;橋面部分構(gòu)件缺失;拱板存在不同程度的白化、黑垢、風(fēng)化、破損;拱上填料出現(xiàn)深陷;橋臺由于雨水沖刷等因素導(dǎo)致條石間灰漿流失,整體性差;由于下部結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致的拱圈不同程度的位移、開裂;條石開裂、卵石局部掉落,兩側(cè)山墻開裂等。

3 古石拱橋保護初探

古石拱橋病害有各種因素,這些因素中的一類或者幾類共同作用,導(dǎo)致殘損的發(fā)生和發(fā)展,所以出現(xiàn)殘損不可避免。針對上述病害以及學(xué)習(xí)其他地區(qū)的實例,對古石拱橋保護措施進行初探。

3.1 針對植被、生物侵襲的措施

古石拱橋常年露天,且存在時間較長,周圍植物的生長是普遍存在的現(xiàn)象,其在一定程度上反映了本身久遠的歷史,一般不清洗,但當(dāng)植物對石材造成危害,影響后續(xù)的維修保護工作時,就要對古橋進行清洗。主要目的是去除有害石材的物質(zhì),打開石材孔隙,恢復(fù)石材原樣。

余姚通濟橋表面植物茂盛,根系已深入石縫,亟需對此進行處理。建議對于較粗壯的樹木類,先除去外部樹枝,后對根系噴灑適量藥水,一般可選用百草枯,待根系腐爛后填縫至密實。對于一般的爬藤植物,借助小鏟去除根系,去除的時候要小心,避免用力過大傷害石材。若清理過程中原有條石松動,則進行歸安,用糯米石灰漿填縫至密實。用毛刷去掉古石拱橋表面苔蘚等植物。在表面雜草清除之后,再考慮采取進一步清洗。清洗方法的采用必須進行現(xiàn)場局部試驗,待認可后才能全面應(yīng)用。之后要定期對表面植物進行清理,避免根系深入石縫。白云橋表面的植物相對通濟橋而言較少,但也需要對此進行處理。

3.2 針對白化、風(fēng)化問題的措施

風(fēng)化、白化造成石材強度降低,導(dǎo)致石拱橋的承載能力減弱,造成的原因主要是水,所以做好防水是保護石材的重要手段。最簡單的辦法是將防水材料直接涂在石材表面,但是實踐表明這種效果不理想,另外由于涂層的壽命有限,若局部涂層破壞,水、腐蝕物都進入而且不易出來,反而對石材造成損害。余姚通濟橋與白云橋都存在白化、風(fēng)化等問題,對此,建議先清理石材表面、填充裂縫使得表面較堅固而干凈,之后做整體的具有可逆性的防護處理,將防護劑滲透到石材內(nèi)部。常用的防護材料有丙烯酸酯、環(huán)氧類樹脂,一些無機材料,如堿土金屬的氫氧化物等。

3.3 石拱橋結(jié)構(gòu)加固

由于自身質(zhì)量、時間推移及長年的河水沖刷等原因,導(dǎo)致橋基有不均勻沉降。通過多次監(jiān)測,變化不顯著的,建議先不進行處理,但是要建立長期監(jiān)測系統(tǒng),通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)沉降變化明顯的,要采取加固措施。常見的加固方法有高壓旋噴樁加固技術(shù)、擴大基礎(chǔ)加固技術(shù)、增補樁基加固技術(shù)、鋼筋混凝土套箍或護套加固法等技術(shù)。余姚通濟橋和白云橋的基礎(chǔ)沉降不明顯,故建議先對兩座橋建立長期監(jiān)測系統(tǒng),之后定期觀察變化數(shù)據(jù)做出對應(yīng)措施。

針對拱圈開裂變形的加固。對于較規(guī)則塊石砌筑的石拱橋,輕微變形的,建議保持現(xiàn)狀,對破損部位進行加固,勾縫處理,必要時進行監(jiān)測。對于亂石拱橋,當(dāng)出現(xiàn)零星塊石掉落,則進行粘結(jié)加固。變形稍大的,可采取以下方法,若下部結(jié)構(gòu)沒有病害,且橋下凈水和泄水面積容許部分縮小時,在原拱圈后架設(shè)鋼結(jié)構(gòu)支撐體系。另外,還可對拱圈進行灌漿加固,對較規(guī)則塊石砌筑的破損部位進行加固,在拱圈上部交叉鉆孔,植入錨桿,對拱背填料進行灌漿加固。變形拱圈不建議落架解體,雖然能夠把變形糾正,但是對文物本體干預(yù)較大。

3.4 加強對石拱橋的巡查、監(jiān)測、管理

提高對古橋日常巡查、養(yǎng)護的認識。安排專人負責(zé),業(yè)余文保員、文物安全管理部門定期巡查。在每年的年度養(yǎng)護工作計劃中安排古橋養(yǎng)護維修經(jīng)費。對一些重要的、存在隱患的古橋進行定期的監(jiān)測,例如對通濟橋進行專業(yè)結(jié)構(gòu)安全性監(jiān)測,對白云橋進行定期安全檢測。建議做好主要針對臺風(fēng)、洪水等突發(fā)性坍塌的應(yīng)急預(yù)案。

4 結(jié)語

每一座古石拱橋都沉淀著悠久的歷史,也是連接多種文化的載體。寧波古石拱橋見證了寧波的歷史,表現(xiàn)出了寧波勞動人民的智慧,具有重要的歷史價值。古石拱橋姿態(tài)優(yōu)美,很多古橋與周邊環(huán)境渾然一體,形成獨特的景觀,表現(xiàn)出了較高的藝術(shù)價值、社會價值。古石拱橋由于現(xiàn)實原因,保護到達了關(guān)鍵期。每個橋的情況不一,要根據(jù)實際情況按照最低干預(yù)原則,在保證文物本體安全的前提下,最大限度保證文物本體真實性和完整性,采取合理的加固保護措施,最大可能地保存古石拱橋的價值。

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