民族建筑學(xué)術(shù)前沿

內(nèi)容導(dǎo)讀：我國寺廟建筑是中國文化和中華傳統(tǒng)建筑藝術(shù)和技術(shù)表現(xiàn)最為豐富的載體，大量寺廟建筑屬于文物保護范疇，在寺院布局功能提升和自然災(zāi)害發(fā)生過程中，如何更有效的保護是當(dāng)前面臨的重要課題。建筑物托換和整體遷移技術(shù)能夠在全面完整保護上部結(jié)構(gòu)條件下實現(xiàn)性能和功能的提升，在寺廟加固、改造保護過程中應(yīng)用日益增加。本文從分析寺廟建筑保護和功能提升需求出發(fā)，討論了寺廟建筑結(jié)構(gòu)托換和整體移位技術(shù)應(yīng)用的方式，最后通過5個代表性工程案例，為今后的寺廟建筑保護思路提供技術(shù)借鑒。

文/吳二軍 王德生 王建永 衛(wèi) 海 陸建華

中國寺廟建筑是中國傳統(tǒng)文化的重要載體，是中國儒釋道思想融合一體文化的象征，同時，也是中華傳統(tǒng)建筑藝術(shù)特色表現(xiàn)最為豐富的載體。門、殿、樓、塔、地宮、造像、壁畫、雕刻等，不僅保留了不同歷史時期、不同地域、不同民族的建筑和美術(shù)風(fēng)格，而且展現(xiàn)了高超的建筑工藝。然而目前寺廟建筑的保護和發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)，例如，如地震、洪水等自然災(zāi)害的威脅，現(xiàn)代化建設(shè)與寺廟場所的用地沖突，文化傳承、宗教活動、發(fā)展旅游經(jīng)濟與社會主義思想政治建設(shè)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，未來寺廟建筑形式、材料和藝術(shù)風(fēng)格發(fā)展等。其中，既有寺廟建筑的有效保護和場所功能優(yōu)化應(yīng)用是迫切需要解決的問題。引申到技術(shù)需求包括兩個方面：（1）如何提升既有寺廟建筑的安全性能；（2）如何解決調(diào)整建筑布局以適應(yīng)現(xiàn)代宗教場所的功能需求。

隨著經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展，建筑物整體托換和移位技術(shù)的出現(xiàn)、發(fā)展和成熟為上述問題的解決提供了有效的解決思路。本文在闡述寺廟建筑托換和移位技術(shù)應(yīng)用的原理和關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)上，對寺廟建筑的托換移位技術(shù)需求及應(yīng)用概況進行分析討論，并給出工程案例。

一、建筑物整體托換與移位技術(shù)原理及關(guān)鍵技術(shù)

（一）結(jié)構(gòu)托換技術(shù)的原理及關(guān)鍵技術(shù)簡介

結(jié)構(gòu)托換技術(shù)是指通過加固或增設(shè)構(gòu)件等措施，改變原結(jié)構(gòu)傳力途徑或增強原結(jié)構(gòu)承載力的改造加固技術(shù)。托換通常包括上部結(jié)構(gòu)托換和基礎(chǔ)托換，早期用于既有建筑物上部結(jié)構(gòu)的局部加固、老化損傷構(gòu)件的更換、傾斜建筑物的糾偏與地基加固等工程。隨著社會的快速發(fā)展，人民對建筑物的功能和性能要求日益提高，托換技術(shù)被越來越廣泛地應(yīng)用于既有建筑物隔隔震加固與性能提升、整體平移和頂升、糾偏、室內(nèi)大空間改造、隧道穿越既有建筑物樁基、地下空間開發(fā)工程等。

從托換結(jié)構(gòu)的服役時間范圍劃分，托換技術(shù)包括臨時性托換和永久性托換。臨時性托換多用于既有建筑物損傷構(gòu)件的更換，其實施步驟包括：臨時支撐構(gòu)件的設(shè)置→損傷構(gòu)件的切割拆除→新構(gòu)件的安裝和連接→臨時支撐構(gòu)件的拆除。對于不影響既有建筑物空間使用功能和外觀的臨時性托換，也可以不拆除，成為既有建筑物超載時的安全儲備，如平移后建筑物地面以下的水平托換底盤結(jié)構(gòu)。永久性托換結(jié)構(gòu)則作為加固改造后整個服役期內(nèi)的關(guān)鍵承重結(jié)構(gòu)，不可拆除，如隔震加固中與上隔震墩相連的上部結(jié)構(gòu)水平框架、地基加固中的新增加固樁等。

結(jié)構(gòu)托換工程中的關(guān)鍵技術(shù)問題包括:托換施工全過程工況下結(jié)構(gòu)體系的受力分析、變形控制、構(gòu)件設(shè)計、施工實現(xiàn)方式和監(jiān)測技術(shù)。托換結(jié)構(gòu)設(shè)計通常包括整體托換結(jié)構(gòu)的設(shè)計和墻、柱、基礎(chǔ)托換節(jié)點設(shè)計等。

（二）建筑物整體平移技術(shù)的原理及關(guān)鍵技術(shù)簡介

由于城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃調(diào)整、場區(qū)功能布局優(yōu)化、原場地存在地質(zhì)風(fēng)險、朝向不佳、傾斜等原因，有保留價值的建筑物通常需要通過建筑物搬遷技術(shù)改變空間位置。早期文物建筑的搬遷一般采用構(gòu)件編號、拆除、裝箱、運輸、復(fù)建等方式，這種方式在實施過程中不僅成本較高，而且往往出現(xiàn)構(gòu)件損傷、風(fēng)貌改變，導(dǎo)致應(yīng)保護價值的巨大損失。現(xiàn)代建筑物整體移位技術(shù)的出現(xiàn)后，全面完整保護既有建筑成為可能。

建筑物整體移位技術(shù)是指在保護上部結(jié)構(gòu)整體性前提下，將建筑物從原址遷移到新址的技術(shù)。其實施步驟為：首先在被移位建筑新址修建新的地基基礎(chǔ)，在新址和舊址之間修建軌道；之后在建筑物底部施工整體托換底盤，在托換底盤和移位軌道之間安裝移動支座；然后在托換底盤下方將上部結(jié)構(gòu)和原基礎(chǔ)或地基分離，形成可移動體；安裝移動動力設(shè)備和同步控制設(shè)備，將建筑物移動到新址后進行就位連接。托換和移位全過程中均需進行建筑物姿態(tài)和關(guān)鍵受力部位的靜動態(tài)實時監(jiān)測。

根據(jù)建筑物新舊址相對位置和兩者之間的障礙情況，建筑物整體移位可選擇縱向、橫向、斜向、水平旋轉(zhuǎn)、豎向旋轉(zhuǎn)等不同移位路線，或它們的組合路線。整體頂升和迫降、糾偏工程可看作豎向移位和豎向旋轉(zhuǎn)移位工程。

顯然，同傳統(tǒng)文物建筑搬遷復(fù)建方式相比，建筑物整體移位技術(shù)在文物建筑價值的完整保護方面，具有無可比擬的優(yōu)勢。

二、寺廟建筑托換和移位保護的技術(shù)需求

既有寺廟建筑保護當(dāng)前面臨以下幾個方面的技術(shù)需求：

1.受損寺廟建筑的修復(fù)加固與性能提升，如山西應(yīng)縣木塔（圖1）的修復(fù)技術(shù)需求。

圖 1 整體向東北傾斜近12度的應(yīng)縣木塔

2.不良環(huán)境條件（地震帶、洪水泛濫區(qū)）下的既有寺廟建筑，特別師重點文保單位的預(yù)防性保護，例如：京津唐山地區(qū)、四川、云貴寧等地震或地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)宗教建筑；北京法海寺的國寶壁畫防震保護（圖2）等。

圖 2 北京法海寺大雄寶殿內(nèi)的壁畫-水月觀音

3.寺廟建筑擴改建所需的布局調(diào)整，如上海玉佛寺大雄寶殿頂升平移。

4.寺廟現(xiàn)址與新的建設(shè)規(guī)劃沖突或不利于保護，如東臺大悲庵建筑群平移、武當(dāng)山玉真宮山門頂升工程、拉薩唐代彩繪巨石平移工程等。

5.原有建設(shè)規(guī)劃不當(dāng)，與現(xiàn)行國家技術(shù)標準、政策法規(guī)沖突，如山西觀音像迫降工程、武漢古鐵佛寺移位工程等。

三、寺廟建筑托換和移位保護的實施方式

上述針對寺廟建筑的技術(shù)需求可分為以下兩類：第一類是基于整體托換技術(shù)和基礎(chǔ)隔震技術(shù)的抗震性能提升；第二類是基于結(jié)構(gòu)托換技術(shù)、位移同步控制技術(shù)的建筑物整體移位技術(shù)。在一些文物建筑保護工程中，通常將兩者結(jié)合起來，將移位后的建筑增設(shè)隔震支座。

基礎(chǔ)隔震技術(shù)是通過允許上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生整體水平位移來減小地震作用的方法，應(yīng)用現(xiàn)代隔震技術(shù)的建筑物可以使水平地震作用減小80%以上，隔震原理參見圖3。傳統(tǒng)的隔震方法有圓木層隔震、滑動層隔震等，現(xiàn)代應(yīng)用最廣泛的是橡膠墊隔震。對于一些位于地震高風(fēng)險地區(qū)的具有較高文物價值的寺廟建筑，能夠?qū)崿F(xiàn)全現(xiàn)狀抗震隔震加固是當(dāng)前對于綜合價值保護最好的技術(shù)。

圖 3 無隔震和有隔震建筑物變形和損傷對比圖

圖 4 南京博物院老大殿頂升工程中的隔震層

圖 5 溫州葉宅工程中的柱托換

圖 6 上海玉佛寺工程中的柱和佛像托換

圖 7 武當(dāng)山玉真宮地基頂管托換

柱、墻托換技術(shù)目前已經(jīng)趨于成熟，完全適用于現(xiàn)代仿古混凝土結(jié)構(gòu)寺廟建筑。對于傳統(tǒng)木架構(gòu)-填充墻結(jié)構(gòu)，木柱-磉墩-墊石之間為無固定連接的接觸式連接，且露出地面需要全現(xiàn)狀保留，工程技術(shù)人員結(jié)合具體工程研發(fā)了專門的柱托換方式，圖5和圖6分別為溫州百年葉宅柱托換方式和上海玉佛寺托換方法。連同基礎(chǔ)一起將整棟建筑進行整體托換通常將一定厚度范圍內(nèi)的地基土周邊用封閉擋墻圍護起來，下部密布頂管托換，如武當(dāng)山玉真宮山門頂升工程中的托換（圖7）。

位移同步控制技術(shù)是保證被移位結(jié)構(gòu)不因變形差產(chǎn)生開裂和結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險的保證，常用的同步移位控制方法有三種，分別與所采用的設(shè)備相匹配。早期多采用手動螺旋千斤頂作為動力設(shè)備，同型號千斤頂通過統(tǒng)一液壓桿運動周期方便地實現(xiàn)位移同步，缺點是單點荷載值較小，移動速度慢。第二種是人工和自動混合控制方法，通過動力分級加荷、位移監(jiān)測反饋，人工調(diào)整各加載點的荷載值和供油量的方法；該方法性價比高，移動速度塊；缺點是需要較大的托換底盤剛度、可靠的位移實時監(jiān)測和熟練的技術(shù)工人。第三種方法是全自動方法，應(yīng)用PLC自動位移同步控制系統(tǒng)（圖8）；該系統(tǒng)既能實現(xiàn)線位移同步，也能實現(xiàn)角位移同步；缺點是需要可靠的高精度實時監(jiān)測系統(tǒng)，且成本高。對于體量和總重較小，且平移距離很長的建筑物，可以采用專用SPMT平板拖車組進行整體平移（圖9）；該體系將PLC控制系統(tǒng)集成到拖車組中，可任意多方向移動和轉(zhuǎn)向；缺點是成本高。

圖 8 PLC同步頂升系統(tǒng)

圖 9 SPMT平板拖車組運輸橋梁

四、寺廟建筑整體托換移位案例分析

目前我國已有多個寺廟建筑物整體抬升、平移保護工程案例，下面對5個代表性工程案例進行簡單介紹。

（一）河南林州慈源寺建筑群平移工程

河南省林州市慈源寺位于橫水鎮(zhèn)馬店村，始建于大唐貞觀年間（公元627年），經(jīng)宋、元、明、清歷代補建修葺，終成規(guī)模。是河南省存世不多的融釋、道、儒三教一體的珍貴歷史文化遺存，河南省重點文物保護單位。2004年，安林高速公路規(guī)劃穿越慈源寺原址。2006年5月，慈源寺大雄寶殿、文昌閣、三教堂成功平移至原址西南方450米處。為避讓不良地質(zhì)條件，該項目累計轉(zhuǎn)向13次，三棟建筑總移動距離長達1256.02米。為解決移動距離較長，新舊址存在1.5米標高差等問題，采用了共用2%坡度降坡平移結(jié)合抬升和下降技術(shù)。如圖10所示

圖 10 河南林州慈源寺建筑群整體平移

圖 11 東臺大悲庵建筑群整體平移

（二）江蘇東臺大悲庵建筑群平移

大悲廟建筑群位于東臺市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)垛南村內(nèi)，該廟初建于明末，后損毀復(fù)建，整體建筑群為仿古磚混結(jié)構(gòu)。因新建道路，將四合廂大悲庵建筑群整體向南平移120米，再向東平移86米，參見圖11。本次平移廟內(nèi)所有佛像采用臨時托換加固，將佛像與上托架連成一個整體。平移下軌道采用鋼筋混凝土構(gòu)件，安裝臨時滾動系統(tǒng)。完成時間2017年11月28日，歷時110天。

（三）上海玉佛寺大雄寶殿整體平移工程

上海玉佛禪寺座落在上海安遠路上，是國內(nèi)外久負盛名的一座佛教寺院。它創(chuàng)建於清代光緒八年（1882年），因寺內(nèi)供奉兩尊玉佛而得名。由普陀山慧根法師效仿唐玄奘西行取經(jīng)，朝圣五臺山、峨眉山，從四川、西藏，至印度，回國時途徑緬甸，在緬甸佛教信徒和華僑的捐贈下，請得白玉雕刻的釋迦牟尼佛像五尊，在上海建寺留坐臥兩尊。后本照法師進京請得《乾隆版大藏經(jīng)》一部，藏于寺內(nèi)。1918年，玉佛寺第四任住持可成法師在安遠路另募新址，歷經(jīng)10年建成新寺，寺院更名為“玉佛禪寺”。在高樓林立的都市中歷經(jīng)130多個春秋的玉佛寺，各方善信紛至沓來，寺院環(huán)境日顯局促，多所殿堂磚木風(fēng)化、年久失修，消防設(shè)施老化陳舊而無法更新，整座寺院面臨著消防、交通、建筑結(jié)構(gòu)、高密度人員集聚等多重公共安全隱患。2014年上海玉佛禪寺啟動了“上海玉佛禪寺消除公共安全隱患保護性修繕工程”。其間對建筑布局進行全面升級優(yōu)化，采用平移技術(shù)先將大雄寶殿及殿內(nèi)佛像整體同步向北平移30.66米，頂升1.05米（圖12）。

在整體結(jié)構(gòu)不做任何變動的基礎(chǔ)上，增加底部混凝土平層，從而提升主體建筑抗震性，穩(wěn)固其建筑結(jié)構(gòu)，保護了大雄寶殿的原有歷史風(fēng)貌。大雄寶殿平移之后，殿前加蓋了鐘鼓樓及觀音殿，統(tǒng)一江南《營造法原》殿廷建筑風(fēng)格。同時對兩廡建筑予以改建，恢復(fù)東西配殿格局，與中軸主殿形成環(huán)抱脅侍之勢。院落布局上參考園林設(shè)計手法，擴展綠地庭院，在鬧市中營造更加靜謐禪意、莊嚴清凈的寺院環(huán)境。

（四）武漢黃花澇古鐵佛寺平移工程

黃花澇位于武漢市黃陂區(qū)盤龍城開發(fā)區(qū)，據(jù)《黃陂通史》記載，其歷史可追溯到2300年前，遺留有戰(zhàn)國古石坡、古碼頭、三國古墓、明末清初古屋、古寺院、古教堂、古祠堂等眾多遺跡，人文題材和故事數(shù)不勝數(shù)，自然景觀、歷史遺跡、人文底蘊交相輝映。古鐵佛寺，位于黃花澇村北，是黃陂歷史最悠久的佛教寺院之一。其三面環(huán)水。東望日出，云蒸霞蔚，五光十色；西望府河，銀帶飄繞，百舸爭流。古有詩“春賞黃花遍地香，夏觀龍舟水中揚，誰說秋涼無石景，雄獅傲雪立學(xué)堂”的四大景觀。史記“明太祖鐵佛寺題字，康熙爺亞元居賜匾”。可惜文革期間，古鐵佛寺因“破四舊”毀于一旦。

2017年8月，黃陂區(qū)與武漢卓爾文旅集團簽訂了《卓爾黃花澇文旅古鎮(zhèn)投資協(xié)議》，卓爾文旅集團擬在我區(qū)啟動黃花澇古鎮(zhèn)區(qū)旅游綜合改造、景觀綜合提升以及旅游配套建設(shè)計劃，打造全省旅游精品項目。2018年市政府將啟動黃花澇周邊區(qū)域景觀開發(fā)項目列入2019年市重點工程目標。2019年啟動黃花澇周邊區(qū)域和府河北岸濕地景觀規(guī)劃，目標是將該區(qū)域打造為集旅游、休閑、文化為一體的濕地改造示范區(qū)。當(dāng)?shù)孛癖姾退略壕邮孔曰I資金近億元，重建古鐵佛寺（圖13）。但因選址和現(xiàn)行府河防汛規(guī)劃沖突，新建13層佛塔高度與黃花機場發(fā)展沖突，經(jīng)多方論證制定改造計劃：將佛塔拆除4層降低塔頂標高，然后將大雄寶殿和佛塔整體向東南平移230米。2019年12月，采用模塊車整體平移技術(shù)方案通過專家論證，受疫情和汛期防汛影響，工程施工順延。

圖 12 上海玉佛寺大雄寶殿平移

圖 13 武漢黃花澇古鐵佛寺

（五）山西省孝義市金龍山風(fēng)景區(qū)觀音像下沉工程

觀音像總重約3200噸，佛像高度26.1米，蓮花寶座高度13.85米，大佛本體加蓮花底座總高度39.91米，山下地平面至佛像頂部100米左右，于2012年開工建設(shè)并建成。為全面貫徹我國新時代社會主義文化建設(shè)總體政策導(dǎo)向，經(jīng)充分論證，整體佛像需下降34米。原結(jié)構(gòu)采用人工挖孔灌注樁，采用樁筏板基礎(chǔ)形式，基礎(chǔ)底板厚度1米；現(xiàn)采用錨桿靜壓樁進行基礎(chǔ)加固，后破除原樁基礎(chǔ)，應(yīng)用PLC位移控制系統(tǒng)進行迫降成功（圖14）。

圖 14 孝義金龍山觀音像下降34m工程

五、結(jié) 語

宗教建筑中承載的文化、藝術(shù)、科技信息是中華文明傳承發(fā)展的重要組成部分，在社會主義現(xiàn)代化建設(shè)中，如何使宗教文化活動為社會主義文化建設(shè)和中華民族偉大復(fù)興發(fā)揮更加積極的支撐作用，這不僅僅是宗教界、文化藝術(shù)界需要持續(xù)努力的事業(yè)，科學(xué)技術(shù)行業(yè)同樣負有責(zé)任和義務(wù)。在具體的實施過程中，建筑物整體托換和移位技術(shù)以其對寺廟建筑物全面的價值保護、節(jié)約資源、支撐土地優(yōu)化利用、提升旅游品質(zhì)、服務(wù)社會主義文化建設(shè)大局等方面的綜合優(yōu)勢，正在發(fā)揮越來越大的作用。

（本文作者：吳二軍，博士，中國民族建筑研究會建筑遷移保護專業(yè)委員會秘書長，河海大學(xué)副教授，一級注冊結(jié)構(gòu)工程師。主要研究方向是工程結(jié)構(gòu)加固改造、移位、頂升技術(shù)，文物建筑保護技術(shù)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和方法等。王德生，南京江寧金陵佛教文化博物館。王建永，上海天演建筑物移位工程股份有限公司。衛(wèi)海，江蘇鴻基節(jié)能新技術(shù)股份有限公司。陸建華，南通巨能建筑技術(shù)有限公司）

（本文經(jīng)作者授權(quán)，中國民族建筑研究會信息宣傳部整理、編輯，更多精彩內(nèi)容敬請期待下期）