王 帥，陳竹茵，張 榮，雷 嫻，安 程

（1.北京國文琰文化遺產(chǎn)保護(hù)中心有限公司，北京 100192；2.中國文化遺產(chǎn)研究院，北京 100029）

肇慶古城墻位于廣東省肇慶市端州區(qū)老城區(qū)。始建于宋，距今已有1 000多年的歷史。城墻保存較為完整，平面呈長方形，周長約2 800 m。城墻內(nèi)外兩側(cè)皆包磚，內(nèi)芯填土。包磚自下而上逐層向內(nèi)收分，上部厚0.5～0.6 m，下部厚1.3～1.5 m。經(jīng)過歷代修繕，城墻上留存由宋至今不同時期的城磚，相互混雜（圖1）。

圖1 保護(hù)工程實施后的肇慶古城墻俯瞰（來源：刁崢攝）

肇慶在歷史上長期是兩廣地區(qū)的政治中心，其古城墻是肇慶古城最重要的歷史見證，位置和格局基本保留宋代始建以來的原始形態(tài)，是研究我國古代邊城規(guī)制的重要例證。經(jīng)過明清等歷代修繕，城墻上保留了不同時期、不同規(guī)格的城磚及銘文磚（圖2），見證了肇慶古城自宋代以來發(fā)展變遷。此外，肇慶古城墻還是中國宋代以來筑城及修繕技藝、城墻防洪體系發(fā)展水平的重要實證。

圖2 城墻上的銘文磚（來源：作者自攝）

肇慶古城墻保護(hù)工程從材料的分析、研發(fā)、構(gòu)造的優(yōu)化解決城墻保護(hù)中最為棘手的防排水問題以及從檢測分析方面進(jìn)行探索，提升了文化遺產(chǎn)保護(hù)的科學(xué)性研究與管理。本文期冀通過對材料的檢測和構(gòu)造做法的研究探索，為同類項目實踐提供一些修繕保護(hù)方面的借鑒。

1 城墻建造特點

圖3 南城門月城隔墻示意圖（來源：作者自繪）

城墻平面大致呈矩形，據(jù)記載，城垣周八百七十一丈（1丈≈3.333 m），高二丈，厚一丈，但由于城墻實際隨地勢進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，且歷史上經(jīng)多次重修加高增厚，城墻高寬并不統(tǒng)一?，F(xiàn)狀城墻各段高度為6.5～10.0 m不等，城墻豎向坡度角絕大部分在16°～19°之內(nèi)[1]（圖4），基本符合邊城規(guī)制②南宋梁克家《淳熙三山志 卷四 地理四》載：“諸司以元豐法，邊城高二丈，廣加四分之一，殺其半為之上?！睋?jù)此數(shù)據(jù)可知，邊城豎向坡度介于17°～18°之間。，與北方官式城墻相比，坡度較大。大坡度的做法通過包磚“露齦造”（圖5）實現(xiàn)，城墻內(nèi)外包磚皆逐層向上收分，每層內(nèi)收1.0～1.5 cm，形成上窄下寬的堅固防護(hù)層。

圖4 南段城墻坡度（來源：作者自攝）

圖5 城墻“露齦造”（來源：作者自攝）

以城墻斷面形成的梯形對城墻的抗滑移穩(wěn)定安全系數(shù)進(jìn)行計算，與現(xiàn)今堤防建筑所要求的抗滑移穩(wěn)定安全系數(shù)相趨近[2]，說明城墻的建造宜于防洪防災(zāi)。另外，為防止洪水災(zāi)害，城墻在建造形態(tài)上也進(jìn)行了局部調(diào)整，“在城東南河道水網(wǎng)交匯處，為避免洪流沖擊，將城墻及東門月城向內(nèi)凹入，做以90°弧形折角形式，以順應(yīng)從東南繞城而來的洪水流勢”[3]（圖6）。

現(xiàn)場踏勘及結(jié)構(gòu)檢測發(fā)現(xiàn)，肇慶古城墻采用的是內(nèi)筑土墻、兩側(cè)包磚的結(jié)構(gòu)形式，與北方城墻夯土版筑、單側(cè)包磚的做法有很大差別。肇慶所處地區(qū)雨水充沛，土體受雨水沖刷不易保存，城墻兩側(cè)皆包城磚可能出于此考慮。

歷代的城市建造活動使城墻周邊地坪升高，城墻底部排水系統(tǒng)不存，民國時期為避免城墻底部受雨水侵蝕，在城墻南段外側(cè)增設(shè)三合土護(hù)腳（圖7），對城墻起到了很好的保護(hù)作用。

2 城墻保存狀況與病因分析

保護(hù)工程開始前，項目組對肇慶古城墻進(jìn)行全面的現(xiàn)場勘察，城墻整體保存較為完整，但城墻各段落存在不同程度的殘損，較為突出的病害類型為：灰漿缺失、鼓閃、開裂、坍塌與生物侵害（圖8）。

通過現(xiàn)場實地勘察發(fā)現(xiàn)，城墻存在的殘損問題，按成因可分為2類。

第一類是來源于自然因素的威脅。城墻受自然風(fēng)化、風(fēng)雨侵蝕，使得外包磚勾縫灰漿逐漸剝落，城磚較為松散；加上頂部海墁缺失，排水不暢，水分侵入城墻內(nèi)部，內(nèi)部土芯鼓脹、沉降，導(dǎo)致城墻產(chǎn)生鼓閃、開裂、坍塌等殘損問題。

第二類是人為干預(yù)對城墻的保存狀況產(chǎn)生不利影響。由于年久失修，城墻頂面鋪磚損毀、缺失。1996年，為保護(hù)城墻不受雨水侵蝕，于城墻頂部鋪設(shè)現(xiàn)澆混凝土防滲層，短時間內(nèi)改善了城墻頂部的排水問題。但后期混凝土防滲層開裂，且頂面與兩側(cè)墻體交接處存在縫隙，不僅無法起到防滲的作用，反而導(dǎo)致雨水灌入城墻內(nèi)且水分不易排出。

城墻整體保存狀況較差（圖9），部分段落存在較大的安全隱患，每遇雨季都會出現(xiàn)局部段落坍塌的現(xiàn)象，當(dāng)?shù)匚奈锉Ｗo(hù)部門的一項重點工作即為對城墻坍塌段落進(jìn)行搶險加固。

圖9 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析（來源：作者自繪）

搶險加固只能臨時性地維持城墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和人身安全，無法從根本上解決城墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題。根據(jù)勘察研究發(fā)現(xiàn)，城墻產(chǎn)生的多種病害，都源于水分的侵蝕。因此解決城墻的防、排水問題是排除城墻安全隱患的重點內(nèi)容，采用合適的材料與構(gòu)造，是解決防、排水問題的關(guān)鍵所在。

由此，項目組對肇慶古城墻現(xiàn)有材料進(jìn)行檢測分析，在城墻不同部位對城磚、內(nèi)部土芯、勾縫灰漿、城墻護(hù)腳等材料進(jìn)行取樣，分析各材料的物理性能、主要成分及配比，用以判斷現(xiàn)狀所用材料能否滿足防、排水要求或足以維持城墻的穩(wěn)定性，同時對材料的檢測還可以用以指導(dǎo)修繕設(shè)計材料的選取。

3 城墻材料的檢測

3.1 材料檢測

3.1.1 城磚

城墻經(jīng)過歷代修繕，保留不同時代、不同尺寸的城磚多達(dá)數(shù)十種，現(xiàn)場勘察時對城墻包磚的尺寸進(jìn)行統(tǒng)計，表1列舉了較為典型的尺寸。根據(jù)測量選取適當(dāng)?shù)某叽鐭瞥谴u，用于城墻的補(bǔ)砌。

表1 現(xiàn)狀城墻包磚砌筑方式

我們還在現(xiàn)場使用測磚回彈儀（型號：ZC4型）對肇慶古城墻砌筑用磚強(qiáng)度進(jìn)行抽樣檢測。

抽樣檢測對象為干燥、平整的條面且是宋代、明代、民國時期城墻砌筑用磚，每個年代砌筑用磚各抽檢10塊，所測宋代砌筑用磚回彈平均值約59，最大值為65，最小值為44；所測明代砌筑用磚回彈平均值約45，最大值為54，最小值為40；所測民國時期砌筑用磚回彈平均值約43，最大值為50，最小值為36③檢測結(jié)果中的回彈值為該砌筑用磚側(cè)面的硬度代表值，并非該砌筑用磚的抗壓強(qiáng)度值。。

以明代砌筑用磚回彈平均值45為例，按《砌體工程現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50315—2011）第14節(jié)燒結(jié)磚回彈法及第15節(jié)強(qiáng)度推定中燒結(jié)普通磚測強(qiáng)公式換算，抗壓強(qiáng)度約為21.8 MPa。由于宋代城磚回彈值超出該公式范圍，此強(qiáng)度值僅作為強(qiáng)度數(shù)量級的參考，用以比較城墻用磚強(qiáng)度以及修繕工程中新燒制城磚的強(qiáng)度參考。

從檢測結(jié)果可以看出：肇慶古城墻的城磚具有較高的強(qiáng)度，除了磚的燒制工藝外，氣候條件是城磚歷經(jīng)百年甚至千年仍保持高強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。肇慶所處地區(qū)氣候溫暖，城磚不易發(fā)生熱脹冷縮及凍融現(xiàn)象，繼而引發(fā)城磚酥堿，這與北方城墻下部城磚存在大面積酥堿有明顯的差異。

3.1.2 內(nèi)部土芯

項目組對城墻土芯取樣后進(jìn)行了土樣的物理性質(zhì)（表2）、填土成分的定性定量分析。實驗表明：城墻沒有使用真正意義上的夯土，用土主要以雜填土為主，用灰量較低，均不超過15%，大部分小于10%。墻內(nèi)土體的塑限為21.8%，夏季多雨時，城墻填土含水率已經(jīng)逼近塑限，導(dǎo)致城墻強(qiáng)度下降。這便是城墻鼓閃現(xiàn)象嚴(yán)重、在雨季易發(fā)生坍塌的主要原因，為保證城墻的穩(wěn)定性，修繕中需特別注意防、排水系統(tǒng)的建立，避免水分滲入土芯內(nèi)部，致使土芯鼓脹引發(fā)城墻坍塌。

表2 填土取樣試驗結(jié)果

3.1.3 灰漿

灰漿的定性分析、固化情況檢測、用灰量檢測等實驗（表3）結(jié)論為：城墻各部位磚縫所用灰漿材料配比差異較大，是城墻不同時期多次維修所致。肇慶城墻內(nèi)填土用灰量很低，耐水性較差，密實的勾縫灰漿能阻止流水大量滲入內(nèi)部填土，故勾縫灰漿在實際使用中一定程度上起到了城墻防水的作用。但多雨氣候?qū)е鹿纯p灰漿大量流失，進(jìn)一步加劇了水分對城墻的侵蝕。因此勾縫灰漿的有效性對城墻內(nèi)部填土的保護(hù)有重要意義，在修繕中需特別關(guān)注勾縫灰漿配比和使用。

表3 石灰XRD分析數(shù)據(jù)表

3.1.4 三合土

我們使用卡斯騰瓶法對城門三合土進(jìn)行吸水率檢測，平均值為0.002 8 g·cm-2·s-0.5。根據(jù)德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN52617[4]，可按照毛細(xì)吸水系數(shù)將礦物材料分為4級：不透水、憎水、厭水和透水，參考標(biāo)準(zhǔn)如表4。實驗結(jié)果根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)換算，城門三合土毛細(xì)吸水系數(shù)為1.68 kg·m-2·h-0.5，符合厭水標(biāo)準(zhǔn)，說明城門三合土具有很好的防滲性能，可作為防水層使用。

表4 德標(biāo)毛細(xì)吸水系數(shù)分級 單位：（kg·m-2·h-0.5）

另外，通過X射線衍射分析可知：南城門月城護(hù)腳與護(hù)坡三合土均添加了較高含量的石灰，其中三合土護(hù)腳用灰量明顯高于護(hù)坡，達(dá)到38%，從保存狀況來看，護(hù)腳開裂、粉化和溶蝕破壞都比較少，抗風(fēng)化能力及物理性能都比較優(yōu)越，故城墻保護(hù)材料可沿用傳統(tǒng)的三合土做法。

3.2 小結(jié)

材料的檢測分析，與宏觀勘察結(jié)論相印證，由于水分侵蝕使勾縫灰漿缺失、城墻內(nèi)部填土含水率較高，對城墻的穩(wěn)定性造成較大影響。實驗結(jié)論說明：防、排水系統(tǒng)的建立對于城墻的安全和穩(wěn)定具有至關(guān)重要的意義，為后續(xù)的修繕設(shè)計指明了方向，同時為修繕工程提供了科學(xué)定量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過實驗數(shù)據(jù)來調(diào)整灰漿、三合土的成分和配比，可充分提高修繕工程的有效性。

4 防、排水的做法探索

保護(hù)工程以現(xiàn)場勘察和實驗檢測分析為依據(jù)，以“不改變文物原狀”“最小干預(yù)”為原則，盡可能真實完整地保存肇慶古城墻的歷史信息，修繕設(shè)計的主要策略是對修繕材料進(jìn)行優(yōu)化，同時調(diào)整城墻的防、排水系統(tǒng)。

4.1 材料的優(yōu)化

根據(jù)對材料的實驗分析，我們在修繕設(shè)計時對灰漿、三合土等材料的成分和配比進(jìn)行研究，以提高材料的有效性。

4.1.1 灰漿

現(xiàn)場勘察時發(fā)現(xiàn)：城墻勾縫灰漿流失現(xiàn)象較為普遍，且城墻內(nèi)部土芯用灰量較低，耐水性較差。為改善這種情況，根據(jù)使用功能的差異，分別對2種灰漿提出性能要求。

為確保勾縫灰漿不易流失、開裂，需要勾縫灰漿具有一定的抗壓強(qiáng)度，且抗拉強(qiáng)度要求稍高，施工收縮性小，表面不易干裂；與城磚具有較好的粘結(jié)性，吸水后膨脹率小，且在干濕循環(huán)下具有較好的性能。砌筑灰漿同時作為灌縫修補(bǔ)材料，要求干縮率低、具有良好的和易性和透氣性。

方案設(shè)計中，我們以上述要求為原則對灰漿材料進(jìn)行改進(jìn)，選用水硬性石灰作為勾縫灰漿和砌筑灰漿的主要材料。水硬性石灰孔隙率大、收縮變形性小，且具有良好的透水性及透氣性，以及較強(qiáng)的水穩(wěn)定性、耐溫濕度循環(huán)變化的影響。因此項目組以水硬性石灰作為主材，并通過實驗室實驗確定材料配比（圖10），以滿足2種灰漿的使用要求。

圖10 實驗室材料研發(fā)（來源：肇慶古城墻修繕項目組）

根據(jù)實驗得出宜選用的灰漿配比（表5、表6）。

表5 勾縫灰漿配比

表6 砌筑灰漿配比

然而，在工程開展前的技術(shù)交底環(huán)節(jié)，施工方建議通過改進(jìn)傳統(tǒng)灰漿的配比以滿足設(shè)計要求，在灰漿中添加草紙、糯米、粗鹽、黃糖等改性材料，同時提高石灰的配比，來提升灰漿的性能。

草紙、糯米、粗鹽、黃糖均為傳統(tǒng)灰漿發(fā)制常用改性材料：草紙為灰漿引入纖維，利用纖維降低灰漿收縮性[5]；已有研究證據(jù)證明：諸如糯米、糖類、蛋白等生物材料能夠一定程度上對石灰產(chǎn)生減水、加氣等作用，同時通過有機(jī)分子調(diào)控作用誘導(dǎo)灰漿結(jié)晶過程，達(dá)到改善灰漿性能的作用[6-7]；粗鹽的添加有助于提高灰漿的抗壓強(qiáng)度、表面硬度和耐水性[8]。

經(jīng)多方協(xié)商，決定由施工方在現(xiàn)場進(jìn)行灰漿材料的試配，根據(jù)結(jié)果再確定使用哪種灰漿材料。施工方首先以當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)工藝做法初步確定沙、石灰和水的配比，然后對各類改性材料的種類與添加量進(jìn)行調(diào)整，通過制作多種比例的試塊對比，選取能夠滿足勾縫、砌筑等不同功能需求的灰漿配比。現(xiàn)場確定的勾縫灰漿配比為：沙:石灰:水:草紙:糯米:粗鹽:黃 糖=30%:50%:10%:6%:2%:1%:1%；砌 筑灰漿配比為：沙:石灰:水:草紙:糯米:粗鹽:黃糖=40%:40%:10%:6%:2%:1%:1%。

對改進(jìn)后的傳統(tǒng)灰漿試塊進(jìn)行吸水率、抗壓強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度檢測，與實驗室研發(fā)材料進(jìn)行性能比較，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)之后的傳統(tǒng)灰漿強(qiáng)度低于實驗室研發(fā)灰漿，但能夠基本滿足設(shè)計中提出的性能要求。以尊重傳統(tǒng)、保持地方風(fēng)格為原則，項目組放棄了實驗室研發(fā)的水硬性石灰作為灰漿主材料的方案，采用傳統(tǒng)改性灰漿作為城墻的勾縫和砌筑材料，此方式既可延續(xù)傳統(tǒng)工藝做法，同時還節(jié)省了施工成本。

4.1.2 三合土

鑒于三合土優(yōu)良的抗風(fēng)化性能和抗?jié)B性能，在方案設(shè)計中，除用于城墻護(hù)腳的修補(bǔ)（圖11）和砌筑外，護(hù)腳外的散水也沿用三合土鋪設(shè)（圖12）。另外，還將三合土用于城墻頂面的鋪設(shè)中，作為補(bǔ)強(qiáng)和防滲墊層對城墻頂面進(jìn)行加固。以實驗檢測結(jié)果為基礎(chǔ)，將三合土中石灰的配比適當(dāng)提高，以提高三合土的強(qiáng)度和抗風(fēng)化性能。

圖11 城墻內(nèi)側(cè)三合土護(hù)腳（來源：作者自攝）

施工準(zhǔn)備階段的三合土試打表明：除配比之外，其夯筑工藝也對三合土的性能產(chǎn)生很大影響。于是在施工中使用傳統(tǒng)工藝夯筑三合土的同時，根據(jù)夯筑部位的不同，對工序和夯筑工藝進(jìn)行調(diào)整。

海墁下三合土墊層的夯筑方式為：將黃泥、石灰、沙3種材料按比例拌和后，攤鋪于城墻頂面進(jìn)行初打，每次攤鋪厚度不超過10 cm，且每次夯實長度不超過3 m。由于夯打時土體會向兩側(cè)擠壓，因此夯打時由兩側(cè)向中間進(jìn)行，有利于土體更好的結(jié)合；另外，分層及交接口注意交叉錯縫，以避免形成通縫造成水分下滲。

三合土護(hù)腳的夯筑方式為（圖13）：三合土經(jīng)過拌和、攤鋪后，使用木錘初打至內(nèi)部土層夯實、表面平整，再使用木耙反復(fù)拍打至表面起膠不見裂痕；夯打至一定階段后，對護(hù)腳形狀進(jìn)行修整；然后用布遮蓋護(hù)腳，每天適量淋水養(yǎng)護(hù)，繼續(xù)拍打，直至不再出現(xiàn)裂痕為止。為保證三合土具有高強(qiáng)度、不開裂，養(yǎng)護(hù)的時間應(yīng)長達(dá)半年甚至更久。

圖13 三合土護(hù)腳夯筑（來源：河南東方文物建筑監(jiān)理有限公司、羅定市第四建筑工程公司）

4.2 防、排水構(gòu)造做法設(shè)計

為了更好地解決城墻防水問題，除對材料優(yōu)化之外，我們還對肇慶古城墻頂面及底部構(gòu)造做法進(jìn)行研究調(diào)整。

4.2.1 城墻頂面做法

城墻頂面的海墁層缺失，現(xiàn)狀為無組織排水，為保證城墻排水順暢，文物本體不被水患侵?jǐn)_，城墻頂面的排水設(shè)計十分必要。肇慶氣候溫暖濕潤，降雨量大，缺失海墁的土芯頂面無法抵御雨水的侵蝕，頂面海墁層的鋪設(shè)是防、排水的第一步。

這點與北方城墻修繕中頂面的處理方式有較大差別，首先北方城墻土芯為夯土版筑，強(qiáng)度和耐水性高于雜填土；另外，北方的降雨量相對較小，修繕時在頂面補(bǔ)夯灰土的做法基本就可以滿足城墻頂面的防水的需要，故無須過多干預(yù)對缺失海墁的頂面進(jìn)行大規(guī)模鋪墁。

頂面做法根據(jù)現(xiàn)存南城門月城海墁鋪裝方式（圖14），恢復(fù)城墻頂部城磚海墁，采用側(cè)磚立鋪，并由中間向兩側(cè)放坡。

圖14 南城門月城海墁（來源：作者自攝）

然而肇慶市累年月平均降水量均高于30 mm，最高月平均超過280 mm，在此氣候條件下城墻頂面鋪磚的做法無法保持城墻頂面及內(nèi)部完全干燥。結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，因地制宜的解決方式是：在海墁下設(shè)灰漿層、三合土墊層，以提高海墁的防水性能。3層的頂面構(gòu)造保證城墻內(nèi)部土體能夠?qū)穸染S持在一定范圍內(nèi)，避免因含水率過高導(dǎo)致強(qiáng)度下降，或含水率過低土體干縮開裂。

降水時，鋪磚海墁將雨水快速導(dǎo)向兩側(cè)，同時適當(dāng)?shù)奈詹糠纸邓?，灰漿層通過海墁灰縫吸收部分水分儲存在高砂含量的灰漿中，三合土通過灰漿層吸收一定水分產(chǎn)生微膨脹，阻擋水分進(jìn)一步下滲；無降水時，灰漿層將吸收儲留的水分緩慢釋放，保證三合土層維持一定濕度，避免干裂導(dǎo)致隔水功能喪失。

另外，由于城墻海墁以上部分皆已缺失，排水溝和排水口做法參考周邊地區(qū)其他城墻進(jìn)行設(shè)計。在城墻頂面兩側(cè)設(shè)排水邊溝，雉堞宇墻下設(shè)排水口，保證頂面雨水順暢排出。排水邊溝底兩側(cè)使用石灰漿抹角，避免水分通過磚縫下滲。同時，排水邊溝鋪磚應(yīng)搭接于城墻包磚之上，這樣可以防止在城磚與土體交接處形成通縫，雨水沿縫隙直接下滲（圖15）。

圖15 城墻頂面排水溝 （來源：李松波繪）

關(guān)于排水口的設(shè)置，周邊城墻現(xiàn)狀和肇慶古城墻歷史照片中皆無向外挑出的排水口，故修繕中未對排水口設(shè)置挑出構(gòu)件。雨水對城磚的沖刷是此類城墻普遍存在的問題，如何解決這一問題值得我們思考。

4.2.2 城墻底部構(gòu)造做法

由于地坪升高，城墻基礎(chǔ)被掩埋；民國時期為防止水分滲入城墻底部，在城墻南段外側(cè)增設(shè)三合土護(hù)腳，高出地坪80 cm左右。而目前民國時期的三合土護(hù)腳也有部分低于城市地坪。

為保證城墻底部排水順暢，修繕中首先清理城墻底部及周邊的雜草和垃圾，適當(dāng)降低城墻外側(cè)地坪，根據(jù)道路實際狀況露出三合土護(hù)角50～80 cm。除此之外，在城墻護(hù)角外做三合土散水，便于城墻底部排水的同時留出安全距離；城墻周邊城市地坪較高處，在散水外設(shè)排水溝，與市政排水管網(wǎng)相接，以免雨水倒灌至城墻底部（圖16）。

圖16 城墻底部排水做法（來源：李松波繪）

城墻護(hù)腳、散水、排水溝三者結(jié)合設(shè)計，將雨水排向城墻兩側(cè)，有效解除了城墻底部的水患。

5 實施效果的檢測分析

工程實施完成后，為考察城墻頂面海墁的防、排水性能，項目組在城墻上選取實驗點對工程實施效果進(jìn)行檢測（圖17）。選取的實驗點為工程實施完成1年以上和6個月以上的2個部位。

圖17 海墁防、排水效果的檢測（來源：李松波攝）

檢測方式是：第一步將城墻海墁進(jìn)行局部分層揭露，首先對各層進(jìn)行觀感探察：城磚、灰漿層、三合土各層無裂縫及滲漏現(xiàn)象，且鋪設(shè)的各層達(dá)到了設(shè)計的厚度要求。

第二步現(xiàn)場分層檢測，使用卡斯滕瓶法對城磚、灰漿層、三合土進(jìn)行表面毛細(xì)吸水率檢測。實驗數(shù)據(jù)見表7。

表7 城墻海墁各層毛細(xì)吸水率檢測數(shù)據(jù) 單位：（g·cm-2·s-0.5）

檢測結(jié)果表明：海墁灰漿層完全透水且孔隙率較高，有一定蓄水能力；城墻磚吸水率中等；三合土層吸水率較低。肇慶城墻的磚—灰漿—三合土3層結(jié)構(gòu)構(gòu)成了有一定水分調(diào)節(jié)能力的頂面保護(hù)層—磚吸收部分水分，灰漿層吸水儲濕，三合土隔水。降水時，通過3層構(gòu)造阻擋水分進(jìn)一步下滲；無降水時，構(gòu)造層水分逐漸蒸發(fā)，維持一定的濕度，避免干裂導(dǎo)致隔水功能喪失。

第三步三合土吸水率的實驗室檢測。將養(yǎng)護(hù)后的三合土取樣進(jìn)行實驗室表面吸水性（單面吸水率）檢測，以實驗室吸水率檢測作為對原位吸水實驗的驗證。三合土烘干后進(jìn)行測定，實驗結(jié)果見表8。

表8 三合土吸水率

實驗表明：養(yǎng)護(hù)后的三合土烘干在單面吸水60 min后平均線性膨脹率約1.35%，同時，實驗中發(fā)現(xiàn)，20 min后吸水速率逐漸降低，說明三合土在潮濕情況下出現(xiàn)微膨脹，吸水速率降低，起到了一定阻水作用。

通過3步實驗檢測結(jié)果可知：修繕方案中的防排水構(gòu)造設(shè)計和材料運用能保證雨水有效排出城墻，工程實施后的海墁層能夠達(dá)到比較好的防、排水效果。

6 保護(hù)實踐的收獲與思考

肇慶古城墻修繕保護(hù)工程以改善城墻防、排水為主要策略，從材料的分析研究和防排水構(gòu)造做法入手解決城墻安全性問題。從古城墻的修繕效果來看，修繕方式是行之有效的。古城墻的保護(hù)實踐給我們帶來一些收獲與思考。

（1）選取合適的修繕材料。方案設(shè)計階段，根據(jù)現(xiàn)場勘察和材料分析檢測結(jié)果，項目組對灰漿材料進(jìn)行改進(jìn)，采用水硬性石灰作為灰漿主材進(jìn)行研發(fā)。但施工方建議，可對傳統(tǒng)材料進(jìn)行改進(jìn)，以滿足設(shè)計和使用要求。通過實驗和檢測，最終確定將改進(jìn)后的傳統(tǒng)材料作為修繕中加固和砌筑材料，既滿足了設(shè)計要求，延續(xù)了傳統(tǒng)工藝，同時節(jié)省了施工成本。新材料的研發(fā)雖然能夠更好地實現(xiàn)防水、不易開裂等性能，但對于文物保護(hù)工作來說，尊重地方傳統(tǒng)、使用傳統(tǒng)材料具有更重要的意義。

（2）不改變文物原狀與構(gòu)造調(diào)整。項目中對于構(gòu)造的調(diào)整是“最小干預(yù)”原則和城墻防、排水系統(tǒng)建立兩者平衡的結(jié)果。為保證城墻的安全和穩(wěn)定，防、排水系統(tǒng)必不可少。同時，以不改變文物原狀為原則，構(gòu)造的調(diào)整方式以城門遺址保留的遺存為參考依據(jù)，恢復(fù)其海墁以及護(hù)腳外的散水做法。

（3）實驗檢測在項目中扮演了重要角色。修繕工程中實驗的檢測為保護(hù)項目提供了精確的數(shù)據(jù)支撐?？辈祀A段的材料檢測分析通過對城墻所用材料進(jìn)行取樣檢測，以數(shù)據(jù)的形式較為精確地闡述了各種材料的特性，與宏觀勘察結(jié)論相互印證，明確城墻殘損形成的內(nèi)外因素，為修繕設(shè)計提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

項目完成后通過實驗檢測實施效果是修繕工程中的一次嘗試。修繕完工后，城墻頂面防、排水構(gòu)造是否真正有效，一度遭到專家和管理者的質(zhì)疑，為回應(yīng)這些疑問，項目組對城墻頂面進(jìn)行局部分層揭取檢測，這種方式不僅驗證了設(shè)計方案的可行性，也對工程質(zhì)量是否滿足工程目標(biāo)、符合設(shè)計要求進(jìn)行檢測，起到了材料驗證以及對施工質(zhì)量的監(jiān)督作用。此次嘗試給我們一定的啟發(fā)，實施后的效果檢測可以根據(jù)不同修繕項目自身的特點而開展，作為竣工驗收前的自檢，通過檢測發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)經(jīng)驗，進(jìn)而對工程進(jìn)行整改，通過此方式可以更為有效地提高設(shè)計及施工水平。

貫穿于肇慶古城墻保護(hù)修繕工程全過程中對材料與構(gòu)造的分析、優(yōu)化與質(zhì)檢，是整個保護(hù)工程質(zhì)量的保證，為修繕材料的選擇提供了科學(xué)定量的依據(jù)，對構(gòu)造做法能否滿足使用要求提供了嘗試性的檢測手段，提升了文化遺產(chǎn)保護(hù)的科學(xué)性研究與管理，是文化遺產(chǎn)保護(hù)工程科學(xué)化控制的實踐與探索。