黃文浩

（廣東省構(gòu)建工程建設(shè)有限公司 廣州 510610）

0 引言

古建筑是中國文化的重要載體，是中華文化立足于世界的堅(jiān)實(shí)根基。嶺南作為中國現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心地帶，城市建設(shè)發(fā)展迅猛，城市面貌日新月異，大量舊建筑被拆除，被保留下來的古建筑日漸稀少［1］。加強(qiáng)對(duì)嶺南古建筑的保護(hù)，是增強(qiáng)文化自信、保護(hù)傳統(tǒng)中華文化的重要舉措。佛山某嶺南文化古建筑歷經(jīng)千年，數(shù)次于戰(zhàn)火動(dòng)亂中被毀，卻又傳承延續(xù)至今，具有較高的歷史文化價(jià)值。由于年久失修，古寺部分建筑隨時(shí)有倒塌可能，急需采取修繕措施對(duì)古寺進(jìn)行保護(hù)。

1 基于信息化的嶺南古建筑原貌修繕施工技術(shù)簡介

基于信息化的嶺南古建筑原貌修繕施工技術(shù)，通過利用三維激光掃描技術(shù)等措施對(duì)古寺表面圖形、紋理、色彩等細(xì)節(jié)進(jìn)行高精度掃描，采集古寺的幾何數(shù)據(jù)信息和空間位置信息，建立基于Revit 族的構(gòu)件“族庫”，通過細(xì)化構(gòu)件族建立過程和優(yōu)化構(gòu)件族傳遞流程的方式實(shí)現(xiàn)古寺構(gòu)件的參數(shù)化設(shè)置和復(fù)雜部位的構(gòu)件級(jí)搭建，為修繕施工提供圖形、色彩、空間尺寸等參數(shù)依據(jù)［2］。

在傳統(tǒng)古建修繕技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合三維掃描、BIM模型等信息化技術(shù)的應(yīng)用，將現(xiàn)代先進(jìn)建筑新技術(shù)應(yīng)用與古建筑修繕傳統(tǒng)工藝相融合，豐富和發(fā)展古建筑修繕施工工藝，較好地對(duì)古寺的瓦屋面、青磚墻面、菠蘿格木作、灰塑和填彩等關(guān)鍵部位進(jìn)行了全面修繕，保留了古建筑原有的嶺南傳統(tǒng)風(fēng)貌建筑特點(diǎn)?；谛畔⒒墓沤ㄖ残蘅樖┕ぜ夹g(shù)為古建筑修繕提供新思路、新手段，為保護(hù)嶺南古建筑、傳承中華文化提供現(xiàn)代技術(shù)支持。

2 關(guān)鍵技術(shù)原理及創(chuàng)新性

2.1 技術(shù)原理

項(xiàng)目采用先進(jìn)的三維掃描技術(shù)采集復(fù)雜古建筑構(gòu)件的基礎(chǔ)信息和空間信息，借助BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)其三維實(shí)體模型的高原真性復(fù)刻、構(gòu)件級(jí)信息精準(zhǔn)賦予是解決修繕施工信息困境的關(guān)鍵手段［3］。通過三維模型的空間坐標(biāo)點(diǎn)信息輸出進(jìn)行監(jiān)測(cè)定位，全程指導(dǎo)古建筑修繕施工，實(shí)現(xiàn)建筑信息化與古建筑修繕技術(shù)的有效結(jié)合，如圖1所示。

圖1 三維掃描操作現(xiàn)場(chǎng)Fig.1 Three-Dimensional Scanning Operation

2.2 技術(shù)創(chuàng)新性

⑴利用三維激光掃描技術(shù)對(duì)古建筑留存構(gòu)件細(xì)節(jié)進(jìn)行高精度掃描，精確采集構(gòu)件表面圖案、紋理信息［4］，采集古建筑的幾何數(shù)據(jù)和空間位置信息，建立古建筑BIM 模型，對(duì)殘缺構(gòu)件進(jìn)行仿真修復(fù)模擬，確保修復(fù)后古寺風(fēng)格保持統(tǒng)一。模擬優(yōu)化修繕施工工藝，有利于各工序步驟銜接管理。

⑵利用BIM 模型，指導(dǎo)施工青磚墻體修繕，對(duì)于修補(bǔ)破損的墻體飾線按模型重塑補(bǔ)齊；對(duì)于個(gè)別粉化嚴(yán)重的青磚且影響受力結(jié)構(gòu)的，采用換磚法修補(bǔ)；對(duì)于需拆除后恢復(fù)的墻體，青磚按原有砌法重砌；修復(fù)補(bǔ)砌全程與BIM 模型對(duì)比，確保重砌的磚及灰縫、收勢(shì)與舊墻基本相近協(xié)調(diào)，保持青磚墻體原貌的質(zhì)感。

⑶屋面瓦修繕前在BIM 模型中以信息形式保存并進(jìn)行編號(hào)，揭頂卸瓦過程按規(guī)格和質(zhì)地進(jìn)行分類，對(duì)瓦件的損壞程度進(jìn)行鑒別并在模型中進(jìn)行標(biāo)識(shí)，對(duì)于需替換的瓦件利用模型進(jìn)行原樣仿制。瓦件安裝過程控制好瓦件間隔和垂直度偏差，準(zhǔn)確控制瓦壟整體造型［5］。

⑷鑒別木質(zhì)梁架腐朽程度，采取同種木材依原樣加工后用環(huán)氧樹脂粘接補(bǔ)齊或整根予以更換修繕方式；檁條、桷板按原尺寸、長度重新進(jìn)行制作加工，安裝過程與BIM 模型進(jìn)行對(duì)比，控制好檁條直順度和檐口長度。木構(gòu)件安裝前進(jìn)行著色打磨，確保表面平整、清潔，木紋顏色一致。

⑸灰塑與填彩修繕采用模型輸出數(shù)據(jù)形式，將3D 模型數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊夹g(shù)工人手中，便于原塑題材能合理補(bǔ)遺和合理恰當(dāng)?shù)厥┨钌省?/p>

3 主要施工工藝

施工準(zhǔn)備→古建筑構(gòu)件三維掃描→古建筑構(gòu)件三維建?！沤ㄖ?gòu)件修繕施工（青磚墻、木作、屋面瓦片、灰塑、地面鋪磚、門窗等）→驗(yàn)收。

3.1 古建筑構(gòu)件三維掃描

針對(duì)經(jīng)堂古寺部分木、石作構(gòu)件存在特殊形狀、花紋外貌，具有復(fù)雜的空間節(jié)點(diǎn)，常規(guī)的圖紙二維形式較難表達(dá)?，F(xiàn)場(chǎng)通過三維掃描技術(shù)進(jìn)行掃描留底并以模型輸出達(dá)到永久保存，為后續(xù)施工提供一定的指導(dǎo)作用，并且也使古建筑的價(jià)值得以永久體現(xiàn)，如圖2所示。本次三維掃描使用某品牌高精度三維掃描儀，并配備紋理輸出端口可以生成彩色視圖，具體操作流程如圖3所示。

圖2 實(shí)物與掃描對(duì)比Fig.2 Image of Object and Scan

圖3 操作流程Fig.3 Operation Flow Chart

3.2 古建筑構(gòu)件三維建模

⑴依據(jù)建模標(biāo)準(zhǔn)，使用Revit 軟件對(duì)經(jīng)堂古寺進(jìn)行三維建模；結(jié)合原有圖紙進(jìn)行出圖，導(dǎo)出族構(gòu)件列表和形成對(duì)應(yīng)編號(hào)，并生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可對(duì)各構(gòu)件部位得出點(diǎn)位數(shù)據(jù)，為后邊的施工放樣、木作與石作構(gòu)件下料提供了有效的保障［6］。

⑵通過Revit 軟件建立的模型可以導(dǎo)出到其他軟件進(jìn)行打印加工，使古建筑的文物價(jià)值得到進(jìn)一步體現(xiàn)［7］。

3.3 古建筑構(gòu)件修繕施工（木作、屋面瓦片、灰塑等）

3.3.1 木作構(gòu)件修繕施工

⑴木作構(gòu)件的選料應(yīng)與原有木料的樹種一致，所選用木材均需紋順質(zhì)堅(jiān)，無節(jié)無裂，無槽無朽，無蟲蛀，優(yōu)質(zhì)干燥，凡梁、柱、枋須選用軸心材。所有木材均作防腐和防火處理，采用氨溶砷酸銅（ACA）類水溶液防腐劑，所有木構(gòu)件均刷兩遍桐油。

⑵需準(zhǔn)確掌握木構(gòu)件的損壞情況，由于隱蔽部位通風(fēng)透氣差，常是蟲蟻的巢穴，木構(gòu)件極易產(chǎn)生糟朽或蟲蛀。故在施工中，屋面卸瓦后，應(yīng)先對(duì)所有木構(gòu)件進(jìn)行一次排查，準(zhǔn)確掌握各木構(gòu)件的損壞情況。

⑶在施工時(shí)可用高濃度藥液浸泡法或用噴涂法對(duì)所有木構(gòu)件進(jìn)行防蟲防腐，更換的構(gòu)件應(yīng)該防蟲防腐，然后再進(jìn)行安裝，對(duì)于隱蔽部位需要加強(qiáng)管理。

⑷對(duì)于安裝在墻體上的木構(gòu)件或者直接接觸的木構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行防腐防蟲工序后，再進(jìn)行防潮保護(hù)工作，刷防潮瀝青后安裝到位，檁條入墻部位油瀝青進(jìn)行防腐。木構(gòu)件表面整潔平整，木紋紋路色澤一致，木制品表面打磨處理。

⑸對(duì)木構(gòu)件加工過程中留下的污漬，要用無腐蝕性溶劑擦除；對(duì)于木材表面的色斑和不均勻的色調(diào)可用清水或草酸等進(jìn)行清洗。

⑹根據(jù)施工圖紙以及現(xiàn)場(chǎng)定版選擇顏料，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配出合適的色樣，在木構(gòu)件上進(jìn)行涂色，待干透再用細(xì)砂紙輕輕打磨至平滑。

⑺對(duì)于已著色的木構(gòu)件要認(rèn)真與色板對(duì)比，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行下一道工序。木構(gòu)件噴涂3道熟桐油，漆面都要用由粗至細(xì)的水砂紙打磨并清洗干凈。

⑻檁條、桷板要選取與原材料材質(zhì)相同的材料。安裝木檁、桷板時(shí)先在山墻梁架邊各釘一塊固定檁條桷板，從下至上逐條拆換檁條并放回原位固定，待檁條調(diào)整更換后，對(duì)屋面瓦籠放線結(jié)合原舊檐板、桷板位置進(jìn)行安裝桷板。

⑼卸瓦后，對(duì)梁架搭設(shè)護(hù)架，支撐架及吊架，然后對(duì)原桁、梁架定出標(biāo)高后，把桁條移開，拆除舊梁架，用葫蘆吊至地面放好，檢查梁架的構(gòu)件是否牢固后，把按原樣制好的梁木用葫蘆吊至要換的架步上試裝、放牢，然后按原梁木標(biāo)高對(duì)新梁木定位、打平、打直檢查合格后，固定梁架，再將原舊木桁復(fù)位。

3.3.2 屋面瓦片修繕施工

⑴用清水檫除在磚表面的灰跡油污和污垢，恢復(fù)清水墻原貌的質(zhì)感，鏟除墻面的瓷片和抹灰，恢復(fù)原狀墻體。

⑵先將墻體開裂缺損部位清洗除塵后、辨清開裂的裂縫走向，采用調(diào)整頂拉方法扶正墻身歸位垂直后，剔鑿斷裂磚塊，由下至上，從左到右，用淋水濕潤的整磚進(jìn)行碼補(bǔ)填塞，不能碼補(bǔ)的，拆除部分重砌，并注意新舊墻體接槎應(yīng)嚴(yán)實(shí)順直，新舊墻里外皮應(yīng)拉結(jié)牢固，填里飽滿，碼補(bǔ)重砌的磚及灰縫、收勢(shì)與舊墻一致、其顏色、基本相近協(xié)調(diào)［8］。

⑶揭頂卸瓦時(shí)，注意不要損壞瓦件，按規(guī)格和質(zhì)地進(jìn)行分類，洗凈后挑選出完好的瓦件，更換已風(fēng)化酥堿的瓦件。揭頂重修時(shí)還應(yīng)注意按小面積分段拆除，拆除后隨即安放桁桷，切勿一次性大面積拆卸，避免損壞建筑物。

⑷更換時(shí)優(yōu)先選用同規(guī)格、同種花飾圖案的舊瓦，如有同規(guī)格質(zhì)量良好的舊瓦件最為理想。如無舊瓦可用，則按原樣定燒，并做好防蟲處理。

⑸重新鋪瓦時(shí)，應(yīng)將新瓦及舊瓦分開集中鋪放，新瓦的質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范的要求，尺寸誤差小于5 mm。正脊、斜脊的整體效果要做到橫要水平，豎要垂直，弧線順暢柔美。

⑹鋪貼屋面瓦。拴線鋪灰，先將中間的三趟底瓦和兩趟蓋瓦鋪好，如果鋪瓦的人員多，可以再次分中沖幾趟隴。在齊頭線、楞線和檐線上各拴一根短鉛絲，短鉛絲的長度可以根據(jù)線到邊瓦翅的距離確定。

⑺根據(jù)先前排版好的瓦和脊上的標(biāo)記把線的一頭固定在鐵釬上，另一端固定一重物，往下垂吊在屋檐下。隨后鋪白灰鋪底瓦，底瓦灰的厚度不應(yīng)超過灰背厚度，按原有壓七留三的方法重鋪瓦面，瓦與瓦之間不鋪灰。

⑻鋪貼蓋瓦。蓋瓦和底瓦相反，要凸面向上，大頭朝下，瓦與瓦的交接應(yīng)做到“三搭”，即瓦的70%部分被上面的瓦壓住。

⑼蓋瓦鋪完后在搭接處用素灰色縫。并用水刷子沾水勒刷，蓋瓦上應(yīng)盡量少沾灰。與瓦翅相接處要隨瓦翅的形狀用瓦刀背好，并用刷子沾水勒刷，最后刷青將并用瓦刀軋光，至少要做到“三漿三軋”。

⑽鋪貼滴水瓦，然后以勾頭瓦的檐口線為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行瓦泥灰的鋪筑，然后安放勾頭瓦，在釘孔內(nèi)釘桅桿，釘子上扣釘帽。拴好線后安放底瓦，鋪瓦工序應(yīng)在兩個(gè)坡面上對(duì)稱同時(shí)施工，防止屋架偏向受壓，保持整體穩(wěn)定性。底瓦的高低和順直不得偏歪，避免合縫不嚴(yán)，當(dāng)出現(xiàn)明顯不合的瓦應(yīng)更換。上述完成后，應(yīng)清掃干凈，釉面擦亮。如圖4所示。

圖4 屋檐板完成Fig.4 Finish of Eaves Board

3.3.3 灰塑修繕施工

⑴灰塑表面由于受大氣侵蝕等原因，表面酥堿風(fēng)化破壞，要認(rèn)真清理。清理前應(yīng)先檢查原狀有哪些破裂，有哪些薄弱環(huán)節(jié)，哪些部位清理時(shí)要特別小心，清理過程應(yīng)循序漸進(jìn)，一般為自上而下，自左而右，邊刮邊用毛刷清掃。

⑵ 修復(fù)用的灰塑材料選用蠔灰與礦物顏料拌合，人工反復(fù)捶打而成。注意不得使用化學(xué)色料，拌料時(shí)不得使用機(jī)械攪拌。

⑶灰塑施工施彩的顏料均采用天然顏料，施工材料采用礦物料較多。顏料的顏色有黑、白、青、綠、丹等。顏料為粉狀，有些顏料粉顆粒太粗，應(yīng)過網(wǎng)篩或再次研磨方能使用。涉及特殊顏色時(shí)，匠師可根據(jù)需要取不同量的顏料調(diào)制，不同顏料的調(diào)制需要用涼水、開水或酒調(diào)制。

⑷在施工前對(duì)原塑題材識(shí)別，能合理補(bǔ)遺原丟失殘損的內(nèi)容和合理恰當(dāng)?shù)氖┨钌省Ｉ实淖R(shí)別應(yīng)對(duì)現(xiàn)存顏色認(rèn)真辨別，現(xiàn)存顏色可能大部分褪色，僅留有殘部。這種情況要判斷現(xiàn)存色是初始原色還是后來修復(fù)時(shí)改變過的顏色，是否合理。如果已全部褪色，可在其表面輕刮檢查是否有初始顏色被后來修復(fù)遮蓋。

⑸施彩依所塑內(nèi)容參照原施彩色澤施工，分為單色施填和混合色施填。顏料的種類繁多，選擇天然材料時(shí)，單色施工不能滿足工程的施工要求，因此需配調(diào)多種混合色。混合色的調(diào)兌必須按傳統(tǒng)工藝做法。如青配香色，綠配紫色，黑與白對(duì)色之法。

⑹施彩前應(yīng)先在灰塑的表面刷涂白水泥漿一遍作為結(jié)合層，白水泥漿能較好地和原灰塑結(jié)合，而膠顏料水能和白水泥漿面較好地粘結(jié)，所以刷一道結(jié)合層很有必要。將顏料和膠水調(diào)配到適當(dāng)?shù)臐舛取⒊矶?，按不同的顏色分裝于罐內(nèi)，用毛筆、美術(shù)筆或毛刷筆蘸色于灰塑面填彩。填彩時(shí)注意填彩的厚度和涂刷的順序方向，不可漏填。

⑺填彩前應(yīng)檢查灰塑是否干透，表面是否潔凈，在填彩時(shí)應(yīng)按照片或紀(jì)錄的顏色施填。第一遍施填完成后，應(yīng)于適當(dāng)?shù)木嚯x觀察整個(gè)畫面的顏色是否合理、均衡，以及有沒有漏填，中途休息需用細(xì)布遮蓋加以保護(hù)。

⑻傳統(tǒng)施工為提高灰塑畫面的觀賞效果，采用混合色施工描繪。即將兩種顏料配制兌成，也有將二色配兌調(diào)解淺出一個(gè)色階?；宜芴畈试诨旌仙?、二色配兌和疊暈施工方面都需按傳統(tǒng)技法施彩，如圖5所示。

圖5 灰塑修繕完成Fig.5 Completion of Plaster Repair

4 效益分析及推廣應(yīng)用

本施工技術(shù)通過三維模型全程指導(dǎo)古建筑修繕施工，實(shí)現(xiàn)建筑信息化與古建筑修繕技術(shù)的有效結(jié)合，提升修繕施工效率，節(jié)約了可觀的人工、材料、機(jī)械成本。該技術(shù)已在佛山某嶺南文化古建筑修繕施工項(xiàng)目、某美麗鄉(xiāng)村示范村項(xiàng)目以及韶關(guān)某環(huán)丹霞農(nóng)村整治項(xiàng)目成功應(yīng)用，應(yīng)用效果表明該施工技術(shù)具有實(shí)用性強(qiáng)、修繕效果好、施工效率高等優(yōu)點(diǎn)，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)基于信息化的古建筑原貌修繕施工技術(shù)為古建筑修繕提供新思路、新手段、新技術(shù)，為保護(hù)嶺南古建筑、傳承中華文化提供現(xiàn)代技術(shù)支持，具有顯著的推廣應(yīng)用前景和市場(chǎng)前景。

5 總結(jié)

基于信息化的嶺南古建筑原貌修繕施工技術(shù)在傳統(tǒng)古建修繕技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合三維掃描、BIM 模型等信息化技術(shù)的應(yīng)用，將現(xiàn)代先進(jìn)建筑新技術(shù)應(yīng)用與古建筑修繕傳統(tǒng)工藝相融合，豐富和發(fā)展古建筑修繕施工工藝［9］，準(zhǔn)確定制各類型構(gòu)件對(duì)古建筑進(jìn)行原貌修復(fù)，保持原有的質(zhì)感、風(fēng)格和色調(diào)，較好地對(duì)古建筑的瓦屋面、青磚墻面、木作、灰塑和填彩等關(guān)鍵部位進(jìn)行了全面修繕，保留了嶺南文化古建筑原有的嶺南傳統(tǒng)風(fēng)貌建筑特點(diǎn)。

通過古建筑BIM 模型的建立，有助于實(shí)現(xiàn)古寺多維信息的有效記錄和永久留存［10］，為古建筑全生命周期保護(hù)和管理提供新的思路，為保護(hù)嶺南古建筑、傳承中華文化提供現(xiàn)代技術(shù)支持。