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东宫
西宫
工人在东宫现场工作
河北省建筑科学研究院研发中心主任、教授级高级工程师、遇真宫整体顶升工程副总指挥兼现场总负责人边智慧接受本报记者采访
沿武当山脚下的武当山镇,从东沿着路势蜿蜒而下约4公里处,群山环绕、三面临水的一处平坦开阔地,被人称为风水宝地,传说明代初期张三丰在此修炼,是永乐年间皇帝在此地敕建的遇真宫坐落之地。自此600年,遇真宫作为武当山九宫八观之一名满天下。被列入《世界遗产名录》的遇真宫,最近备受世人瞩目,原因是这座古建筑将“被长高”15米,以得到更为完善和妥当的保护。将文物古迹原封不动地“长高”,还不能破坏其结构,这可绝非易事。那么,这座古建筑将怎么原地“长高”,这一过程中,建筑将如何保持原貌呢?独家深读记者赶赴湖北省十堰市找到了答案。稿件统筹周白石
遇真宫坐落于武当山山门以东4公里一片地势相对较低之处,正处于南水北调中线工程水源地丹江口库区边缘,现存龙虎殿、东西配殿、厢房等30间,建筑面积1459平方米,占地面积56780平方米。
当地人将遇真宫坐落位置称为风水宝地的原因是,遇真宫背靠凤凰山,左面是青龙山,右面是白虎山,正前方为九龙山,水磨河从青龙山方向群山叠嶂的山峡间流出经过前方,左右两边都是水带,整个地区依山傍水,如果天晴还能够看到武当山主峰天柱峰金顶,从而造就了传说的“九龙朝凤”之地。
目前,遇真宫已被列入《世界遗产名录》,属国家重点保护文物,在武当山古建筑群中文物价值最高。而在南水北调规划中,丹江口水库大坝将加高扩容,最高蓄水水位由157米增至171米,而遇真宫海拔165米,势必会被淹没。为使文物不被破坏,2011年6月15日,国家文物局批复遇真宫垫高保护工程设计方案,遇真宫山门及两翼琉璃墙体、东西宫门实施原地顶升15米。
该工程是我国第一次对世界文化遗产实施解体性保护工程,也是世界上最大的文物保护工程,其顶升高度为世界纪录的5倍,技术复杂程度世界少有,故该保护方案刚出台,便引发了全世界的关注。
8月底前升高7米
遇真宫顶升工程现场各项工作正在有条不紊地进行。记者在工程现场看到,遇真宫仅存山门和东、西宫门,其他建筑已经被拆除。面向九龙山方向为东宫门,约20多米远的西宫门与之正对,山门位于东西宫门中轴线位置。三座宫门浑身都是蓝漆的钢架“紧身衣”,顶部罩着绿色保护网。目前,东、西宫各被12个千斤顶顶高了一米多,完全处于腾空状态。而山门的底部1.5米厚的混凝土板已浇灌完成,顶升工程将稍后进行。
遇真宫整体顶升工程副总指挥兼现场总负责人边智慧接受采访时介绍,遇真宫建筑年久,常年受自然环境侵蚀,砌体材料老化严重,结构整体性差,变形能力也较差,这些都给该工程的基础托换和同步顶升造成较大的困难。同时遇真宫作为当年的“皇家建筑”,其下部地基强度高于普通砂浆强度,山门青砖垫层厚度达1米多。同时土层结构使得施工排水困难,对施工造成较大影响。山门两侧各有一面翼墙,两侧翼墙需和山门主体一同顶升,翼墙刚度与山门主体相差较大,墙体高但相对较薄,稳定性差,同时翼墙与山门主体基础不同,大大增加了工程难度。
此外,建筑物整体顶升对于工程技术要求极高,遇真宫顶升工程顶升高度达15米,为目前世界纪录的5倍;工程为砖石混合结构,建筑物自重大,因此对同步顶升系统和下部支撑体系要求非常高。根据南水北调工程施工进度的要求,该三个文物在2012年8月底之前需顶高7米,以保证南水北调工程的正常蓄水进度,工期相当紧迫。
工程关键点托盘占八成
和众人想象中有所不同的是,西宫门基础并不是直接和千斤顶接触,而是由千斤顶架起的一层厚约1.5米,长宽分别为11米、14米的平整混凝土层托起。打个比方说,宫门好比人站在凳子上,千斤顶如四条凳腿般顶着平整的凳面不断向上走。边副总指挥告诉记者,其实整个顶升工程最为关键的环节便是制作宫门下的水泥板,边智慧称之为“托盘”,“托盘”成功完成,也就意味着工程成功了80%。
制作托盘的方法学名叫钢箱梁盾构法,是边智慧所属的河北省建筑科学研究院在2002年8月完成的明代土石结构昆明金刚塔整体顶升保护工程中,首创的“古建筑基础托换技术”,其通过在塔体下构筑整体刚性基础作为托举平台,将重达2300吨的主体结构顺利顶升2.6米,开创了国内外土石结构古建筑整体顶升保护的先例。
多个千斤顶在顶升混凝土层的过程中,承载巨大的压力,顶升过程中地面一旦出现沉降,同样会造成不可挽回的意外。因此,在顶升前,施工队在宫门地基下面提前浇灌了一圈12米深直径800毫米的桩,如此一来千斤顶落在了桩上,就不会出现因地基过软陷下去的情况。盾构时钢箱切进宫门基础下面很近,同时钢箱相对较薄,直接削进土中,轻轻松松就进去了,不会出现空隙导致顶升过程中宫门出现倾斜或沉降情况。水泥板与事先建好的水泥桩之间有一层土,将土层挖去一部分后,放入千斤顶,顶住上面的托盘。千斤顶用力时,就实现了宫门顶升的目的。
与此同时,三座宫门周身都被钢架包了起来,靠近后发现,宫门墙体都有钢条紧贴建筑面,外面一层钢架则起到支撑内部钢架的作用,好似老建筑穿上了一层“紧身衣”。钢架起到的作用,是将整个宫门固定成一个整体,也就是说,即便顶升过程中出现了微小的偏差或者倾斜,上部钢架结构也可以保护古建筑不会有损伤。其实,这一保护手段用上的可能性微乎其微,但为了更好地保护文物,大家还是给它多上了一道“保险”。多一个安全系数,是为了保护得更好一些。边指挥对此说道:“我们工程的首要目标是保护文物,尽管理论上可能不需要,但是必须全方位保证文物在顶升过程中不受到任何损坏。”
顶升误差不超0.1毫米
东宫门与西宫门都有12个千斤顶均匀分布来顶升宫门上升,其中两个宫门各自的重量都在1200吨左右,而每个千斤顶的最大负载为200吨。山门的面积更大,重量达4600吨,总共用到48个千斤顶。
这里所说的千斤顶和人们平时修车或在工地用到的千斤顶截然不同。这里的顶升工作并不是人工来完成的,现场有一个总控制台,控制台通过电脑编的程序可以精确控制现场的8台油泵,这8台油泵可以控制12台千斤顶。当控制台按下启动键后,电脑启动编程发出指令,12个千斤顶便会开始工作,其工作误差不会超过0.1毫米。一旦千斤顶的伸长差超过0.1毫米,电脑就会自动“纠错”,让“跑快”或“跑慢”的千斤顶和其他千斤顶保持一致,从而实现12个千斤顶同步上升。
顶升过程中,顶升速度控制在1厘米/分钟以内,正常情况下,一天顶升高度控制在1米到1.5米之间。边智慧介绍,电脑控制比人工控制要精确的多,这也是他们第一次应用这种技术来对古建筑进行顶升。以前是完全由他凭借经验与手感来控制调压、测试、顶。
钢垫块接力撑高宫门
由于千斤顶伸长量有限,顶升15米高完全不可能一次全部实现。记者看到,升高1米多的西宫门千斤顶下垫着一块钢结构垫片。边智慧介绍,钢制垫块作为一个主受力传递体系,对周围混凝土的强度要求比较低而且顶升速度比较快,用混凝土垫块的话容易出现变形或者压坏。由于钢垫块尺寸统一,可以保证垂直顶升不出现偏差,钢垫块按高度分为三种规格,为25厘米、50厘米、75厘米。千斤顶一次顶升高度如果是28厘米,工人便会在作业后,垫入25厘米的钢垫块,下一次换成50厘米的,再之后换上75厘米的。最终,15米高的钢垫块全由75厘米规格的钢垫块连接而成,钢垫块之间通过高强度的螺栓连接起来,彼此之间十分紧密。
整个过程,犹如堆积木一样。但越是看似简单的工程,就越需要慢工出细活,毕竟,这次堆的“积木”,可是入选《世界遗产名录》的国家级文物。新报记者彭未风邢珊通讯员宋雪峰