南京城墻九華山段修繕試點工程的實踐

王羿

摘 要：南京城墻始建于1366年，是目前世界上規模最大的都城城墻，2012年作為“中國明清城墻”的一部分被列入我國申報世界文化遺產的預備名單。然而600多年的歷史也給城墻帶來了很多病害，由于各類自然風化及人為因素的影響，墻體出現了裂縫、鼓脹、傾斜、錯位等問題，南京城墻解放門至太平門段尤甚。

關鍵詞：南京城墻;損傷;維修加固

1 開展試點工程的緣由

南京城墻解放門至太平門段位于玄武湖景區南側，總長度為1700多米。雖然整段城墻結構安全經過長年的修繕得到了一定程度的控制，但是多次的修繕也使墻體上修補痕跡層層疊加，情況復雜，因此需制訂一個整體的、系統的修繕計劃，延緩本段城墻的老化速度，消除災害隱患，這具有極其充分的必要性。

然而本段城墻長度過長，工程量巨大，考慮到勘察和保護技術的局限性，一次性開展如此大規模的保護項目存在一定的風險，因此需要優先選擇城墻形態和存在問題有代表性，且面臨危險比較突出的局部段落開展試點工程，確認保護技術有效，確認保護效果可以被接受后，再全面實施修繕保護。

南京城墻九華山段墻體，近年來的監測數據變化速度較快，根據現場勘查，還存在內部廢棄人防隱患和局部墻體鼓脹、裂縫普遍發育的病害，并且該段城墻緊貼玄武湖環湖路，人流量巨大，一旦發生險情，不僅會對城墻本體造成破壞，而且還會危及人民群眾的生命和財產安全，因此選擇九華山段總長133米范圍開展試點工程，是較為合理的選擇。

2 九華山段修繕試點工程實施范圍內的現狀分析

九華山段修繕試點工程實施范圍內的墻體屬于包山墻，外壁從上到下用城磚包砌，內壁墻根據九華山段山體走勢而建，內墻墻面高低不一，城墻內側主要是佛教和政府機關用地。城墻外側為玄武湖公園。史料記載該段城墻多次發生坍塌事故，民國時期修建碉樓、壕溝等建設活動也使城墻頂部及底部遭到破壞。存在以下主要病害。

2.1 墻體表層鼓脹、剝落明顯

墻體鼓脹，是城墻的外層拉接強度較低。砌塊區域由于受到周圍環境、降雨、積水、地質災害等影響，致使灰縫松動、墻皮逐漸鼓起，并與內層墻面脫開，形成空腔的現象，當墻面的整體性過低時，就會伴隨著剝落現象。城墻最為普遍的病害是鼓脹，多發生在新修墻面或部分灌木生長的根部，個別維修時間較早、表面破損嚴重的鼓脹區有大面積表層脫落的癥狀，部分未剝落的城磚懸掛于墻面上，存在安全隱患（圖1）。

2.2 外層磚體的風化、斷裂、缺失現象嚴重

由于磚體的缺失，墻身出現明顯的孔洞。此外，大風、雨水的沖刷作用，內部的夯土層流失。砌塊表面的風化現象是砌塊與空氣、水、二氧化碳等物質長期作用，發生了復雜的化學反應，或是砌體在溫度、水及生物等的影響下，地表或接近地表的砌塊發生崩解和破碎，形成許多大小不等的砌塊表面孔洞。磚體內可溶鹽堿還會隨溫度、濕度等外部環境的變化，在吸收水分、水分遷移、水分蒸發過程中發生“返堿”等化學反應，“返堿”將會使磚表面出現灰白色的片狀、鱗狀、絮狀及針狀結晶體。此類病害將會造成磚石材料粉化、鼓脹、開裂和脫落，其多發生在砌體表面，調研中未見因為此類病害引發的結構性病害，但考慮到砌體表面破壞帶來的水分集聚和滲入，此類病害依然會造成后續的持續及加速破壞（圖2）。

2.3 墻體出現深淺不一、長短不等的裂縫

墻體開裂有縱向開裂和橫向開裂兩種，縱向開裂指裂縫和城墻走向呈垂直方向，橫向開裂指裂縫與城墻走向呈水平方向，其中橫向裂縫對城墻危害更為嚴重。裂縫是城墻多種病害中出現頻率較高的一種。對于古城墻這種由砂漿、砌塊、夯土等各種不同材料構成的砌體組合結構，在其變截面處、不同材料交匯處等易形成應力集中點，導致裂縫的產生。更有特殊的地質原因，比如滑坡、水平位移也會導致裂縫的產生，并且隨著區段的不同，裂縫的寬度、深度、長度也不盡相同，裂縫的出現不僅影響結構的整體性和耐久性，而且裂縫的存在還將削弱墻體的截面剛度、降低構件的承載力及抗震性能。九華山段周邊墻體裂縫較多，個別位置甚至出現墻體錯動。當前，部分裂開嚴重的裂縫，已放置測量設備持續監測其裂縫寬度變化（圖3）。

2.4 九華山段城墻的墻體內部有一處已廢棄的人防工程

九華山段城墻墻面潮濕，周邊喬木緊靠城墻，眾多喬木根部距離城墻小于1米。城墻墻身砌塊之間長有很多的草本植物，墻面布滿青苔，并對灰縫與砌塊有一定的腐蝕。人防通道的存在對墻體內部強度有削弱作用，對城墻整體穩定性有損害。由于年代久遠、常年閑置，加上地下水與雨水的常年滲透和浸泡，目前人防工事現狀堪憂，存在開裂、坍塌等嚴重的病害風險。排水系統的不完善，使現階段城墻內部磚體尤其是人防設施內貯存較多的水分，存在被破壞的趨勢。人防通道的拱頂為后期修繕，是用紅磚、城磚混合砌筑。圓拱與側墻交接處，墻磚被壓碎剝落，通道凈空高度減少，出現拱頂通縫，符合拱結構破壞特征（圖4）。

2.5 生物性病

隨著植被的不斷生長，城墻表面原有的灰縫寬度已經不能滿足植物根莖的需要，逐漸脹裂砌體。據現場調查，由于排水口挑出有限，排水流線落在城墻墻面，使水分集聚、常年潮濕，導致城墻排水口下構樹叢生。構樹通常從砌塊間的灰縫中長出，在樹根處多伴隨有剝落、鼓脹現象，磚體被擠脹破壞，形成墻面裂縫（圖5）。

3 九華山段修繕試點工程方案設計

九華山段修繕試點工程的核心目標是保護城墻原有的真實性和完整性，并盡可能保存其攜帶的歷史信息。對原有材料的維修更換均應堅持使用原材料、原工藝、原形制的做法，并盡可能采用環境控制手段，避免對本體的直接干預。對九華山段城墻的現狀進行分析，研究采取以下主要的處理措施：

①對廢棄人防工程進行支護加固方式處理，防止其對城墻后期影響破壞。

結合墻體現狀，考慮到目前人防設施的內部不適宜工人過長時間停留的現狀及加固防護的質量，采用機械化程度較高的錨噴支護加拱圈的方式進行加固。人防通道的加固采用立模澆筑，減少施工風險，施工期在外部采用臨時鋼支撐進行側面防護。此種加固方式的噴層具有高黏附性，使噴層與城墻共同承受荷載;噴射混凝土應充填裂隙并深入其內部，減少城墻的應力集中，能減少人防通道的位移或墜落，防止墻磚塌落，節約投資和勞力。關于混凝土噴射過程中回彈量大，粉塵較多影響操作人員健康的問題，可以采用水幕、水力旋流器和特殊噴頭，在輸料管內增加混合料濕度，并加強通風，采用水泥裹砂法。

②針對城墻表面的鼓脹、開裂問題進行局部拆除，之后在進行后期修復，加強內層和外層磚體的拉結。

局部拆除時，應將殘損、坍塌的砌體自上而下拆除至完好部位，還應拆除槎子，以便新老砌體能搭接嚴密。根據現場勘查，裂縫深度10～50厘米，拆除時裂縫左右范圍各50厘米;拆除兩三皮磚，因不可預見因素，具體拆除區域應在施工的過程中動態調整。所拆下的整石、整磚應清理留做回砌使用，并按原規格式樣補配缺失的相同式樣或相似的磚石材料，其強度等級應接近原材料，過高過低均不宜。重砌前要小心、仔細地清理到密實部位，新砌部分與原體砌筑方法保持一致，并與舊墻體進行可靠拉接。

③修復城墻排水、防水系統，改善流水的排放，減少水滲流對墻體的破壞。

城墻上部排水口形式多樣，既有早期原物，又有后期修繕中仿制的石質排水槽，但共同問題是與女兒墻接口小、無防堵處理，經常發生堵塞、排水不暢的現象。通過適當提高海墁層的高度，在內側增加現有排水明溝的高度，避免因疏于管理引發堵塞的可能性，也降低局部排水口因生物或者植物殘存物引發堵塞，降低城墻積水的風險。

城墻排水口的改造設計，通過在原城墻排水口上附加金屬件，減少排水口堵塞的可能，改進出水口的滴水方式，避免排水口滴水造成的下部城墻面層形成水跡和伴生生物危害，另外滯水、含水量增加都會引發凍融和表面鹽析風化危害。因此，本次修繕中建議對所有排水口都增加了金屬防堵格柵，在女兒墻與排水口相交的內外兩側各設一道。在下部滴水部位風化嚴重的區段，沿原石質排水槽上覆蓋金屬扣板，順內側弧形排水面彎折，考慮外觀效果，向外再出挑40厘米，顏色與石質排水槽的顏色相同，在不改動原排水槽排水構造的同時，增加滴水的懸挑距離，并在金屬排水槽端頭打孔，在排水流速不同時，局部改變排水的落點，避免水滴落在墻體固定的部位，從而降低下部滴水墻體的風化速度。伴隨下部病害部位的勾縫封閉、磚面修復和生物清理措施，能充分改善風化狀況。

4 項目實施

項目自2019年6月開工，在各單位的通力合作下，全體參與人員用心組織、精細管理、規范施工，并加強項目實施過程中的質量控制，至2020年下半年項目圓滿完工。

5 項目的意義

九華山段修繕試點工程遵循不改變文物原狀的原則，在最大可能保持原狀的前提下，消除了廢棄人防的過大變形、城墻排水系統失效、磚材風化導致的殘損和孔洞等風險隱患。對廢棄人防加固應根據現場施工的可行性，快速及時地采取注漿、噴錨、增加隔墻等手段消除人防設施的危險狀態。對鼓脹區的拆除范圍審時度勢、依據內部墻體的穩定程度及時調整臺階高度、坡度，并注意墻體豎向坡度的協調。對裂縫區域的拆除遵循最小擾動原則，拆除后的回砌加強了砌體的雙向拉結措施。

此修繕段落的病害表現基本涵蓋了南京城墻其他段落的典型病害，對南京城墻其他段落的維修有重要的借鑒意義。本項目的成功實施，可作為示范推廣到存在類似病害的區段。

參考文獻

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