歷史建筑綠色修繕施工技術(shù)體系研究
——以武漢市為例

■ 趙 征 ZHAO Zheng 王曉鳴 WANG Xiaoming 汪 凱 WANG Kai 何南均 HE Nanjun

0 引言

綠色施工建造是當(dāng)代中國(guó)建筑施工企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》明確指出：“要提升企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力，支持綠色技術(shù)創(chuàng)新，推進(jìn)重點(diǎn)行業(yè)和重要領(lǐng)域綠色化改造，發(fā)展綠色建筑。”2021 年11 月，中央全面深化改革委員會(huì)發(fā)布《關(guān)于讓文物活起來(lái)、擴(kuò)大中華文化國(guó)際影響力的實(shí)施意見(jiàn)》，指出要維護(hù)文物資源的歷史真實(shí)性、風(fēng)貌完整性、文化延續(xù)性，筑牢文物安全底線，更好體現(xiàn)文物的歷史價(jià)值、文化價(jià)值、審美價(jià)值、科技價(jià)值、時(shí)代價(jià)值。綠色保護(hù)修繕已成為現(xiàn)階段和未來(lái)我國(guó)歷史建筑保護(hù)利用工程的技術(shù)引領(lǐng)方向。

歷史建筑的保護(hù)修繕和改造利用工程是目前我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展最快的市場(chǎng)之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)現(xiàn)已確定了900 余片歷史文化街區(qū)和800 余處名鎮(zhèn)名村，包括2.47 萬(wàn)余處歷史建筑，為我國(guó)修繕施工企業(yè)提供了重大發(fā)展機(jī)遇。在現(xiàn)代城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展的新時(shí)期，亟待構(gòu)建具有中國(guó)特色的歷史建筑綠色修繕施工技術(shù)體系。近年來(lái)，雖然對(duì)歷史建筑綠色改造的研究正日益得到我國(guó)學(xué)術(shù)界和工程界廣泛關(guān)注，但大多還集中在策劃設(shè)計(jì)階段或單項(xiàng)建造技術(shù)研究領(lǐng)域[1-3]，對(duì)“綠色修繕施工技術(shù)”的研究與推廣應(yīng)用明顯滯后，遠(yuǎn)不能滿足新時(shí)期修繕企業(yè)對(duì)歷史建筑綠色修繕施工技術(shù)的迫切需求。為破解這一瓶頸問(wèn)題，武漢市天時(shí)建筑工程有限公司和華中科技大學(xué)采取校企合作方式在多年時(shí)間里開(kāi)展了“歷史建筑綠色修繕技術(shù)集成創(chuàng)新與應(yīng)用研究”和“武漢市老工業(yè)城市工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)利用建設(shè)項(xiàng)目研究”等項(xiàng)目研究，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，提高修繕工程質(zhì)量，打造歷史建筑綠色修繕示范基地，增強(qiáng)了修繕企業(yè)的綠色施工技術(shù)創(chuàng)新能力，取得了良好的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)綜合效益。

1 綠色修繕施工技術(shù)體系的構(gòu)建基礎(chǔ)

1.1 綠色修繕的基本概念

1.1.1 歷史建筑

歷史建筑是指經(jīng)城市、縣人民政府確定公布的具有一定保護(hù)價(jià)值，能夠反映歷史風(fēng)貌和地方特色的建筑物、構(gòu)筑物[4-5]。一般而言，當(dāng)建筑超過(guò)一定的使用年限（如50 年）即可稱之為歷史建筑。

1.1.2 優(yōu)秀歷史建筑

優(yōu)秀歷史建筑是指由地方人民政府批準(zhǔn)確定并公布的，建成30 年以上，建筑樣式、施工工藝和工程技術(shù)具有建筑藝術(shù)特色和科學(xué)技術(shù)研究?jī)r(jià)值，或反映地域建筑歷史文化特點(diǎn)，或?yàn)橹ㄖ煹拇碜髌罚蛟谖覈?guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上具有代表性的作坊、商鋪、廠房和倉(cāng)庫(kù)，以及具有其他歷史文化意義的歷史建筑[6]。優(yōu)秀歷史建筑可按保護(hù)修繕等級(jí)分為一級(jí)或二級(jí)等，也可按使用功能分為公共、商業(yè)、住宅、商住等不同類型。廣義的優(yōu)秀歷史建筑還包括被國(guó)家和省市各級(jí)政府認(rèn)定的建筑類文物保護(hù)單位。

以武漢市為例，全市現(xiàn)有經(jīng)認(rèn)定的優(yōu)秀歷史建筑和建筑類文物保護(hù)單位共計(jì)400 多處。①優(yōu)秀歷史建筑共220 處。其中：按保護(hù)等級(jí)劃分為一級(jí)68 處、二級(jí)152 處；按使用功能劃分為公用類61 處、商業(yè)類35 處、住宅類82 處、商住類23 處、其他類19 處。②文物保護(hù)單位共275 處。其中：按保護(hù)等級(jí)劃分為國(guó)家級(jí)33處、省級(jí)100 處、市級(jí)142 處；按使用功能劃分為古遺址類53 處、古墓葬類22 處、古建筑類38 處、近現(xiàn)代重要史跡及代表性建筑類156 處、石窟寺及石刻類6 處。

1.1.3 歷史建筑綠色修繕

歷史建筑綠色修繕是指為保護(hù)建筑價(jià)值、維護(hù)建筑安全、延長(zhǎng)建筑使用壽命、恢復(fù)建筑風(fēng)貌、提升使用功能，綜合采用節(jié)約能源資源、改善人居環(huán)境、提升使用功能等綠色施工方法，對(duì)歷史建筑進(jìn)行的維護(hù)、更新、加固等活動(dòng)。

1.1.4 歷史建筑綠色修繕施工

歷史建筑綠色修繕施工是指在保證質(zhì)量、安全等基本要求的前提下，通過(guò)科學(xué)管理和技術(shù)進(jìn)步，最大限度地節(jié)約資源，減少對(duì)環(huán)境負(fù)面影響，實(shí)現(xiàn)“四節(jié)一環(huán)保”（節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地和環(huán)境保護(hù)）的歷史建筑修繕工程施工活動(dòng)。

1.1.5 歷史建筑修繕機(jī)理

歷史建筑修繕工程一般可分為綜合性修繕、局部性修繕和專項(xiàng)性修繕等3 種類型。根據(jù)房屋維修學(xué)理論[7-8]，歷史建筑修繕活動(dòng)的機(jī)理及其與修繕建筑功能改善提升的關(guān)系見(jiàn)圖1。

圖1 中，A點(diǎn)表示建筑完好率為100%的功能狀態(tài)；O點(diǎn)為原點(diǎn)，對(duì)縱坐標(biāo)表示建筑完好率為0，對(duì)橫坐標(biāo)表示建筑剛竣工交付使用時(shí)間；P點(diǎn)表示建筑在自然損壞條件下經(jīng)過(guò)t年使用后的建筑完好率狀態(tài)；C點(diǎn)表示建筑經(jīng)過(guò)綠色修繕后在n年時(shí)的建筑完好率狀態(tài)；AS直線表示國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定建筑完好率為100%的初始功能要求水平。若不進(jìn)行修繕，建筑的自然損壞進(jìn)程和時(shí)間將呈現(xiàn)如AT曲線的變化趨勢(shì)，到T年時(shí)將全部損壞。若在t年時(shí)（即曲線AT上P點(diǎn)狀態(tài)）進(jìn)行修繕，建筑功能可恢復(fù)到P′點(diǎn)；當(dāng)建筑在繼續(xù)使用中不斷進(jìn)行修繕，建筑的使用功能也會(huì)減緩衰退，房屋使用年限就會(huì)延長(zhǎng)至T′年。若在t1年時(shí)（即曲線AT上P1點(diǎn)狀態(tài)）進(jìn)行修繕，不僅能將建筑的完好率恢復(fù)到初始功能P0，還可將房屋的實(shí)際使用功能從P0改善提高至P2等級(jí)，△P表示在原建筑功能上的提高程度。對(duì)歷史建筑進(jìn)行綠色修繕后，房屋的實(shí)際使用功能還可從P2改善提高至P3等級(jí)，即獲得新增加的綠色功能提高程度△P′，P3C為建筑經(jīng)過(guò)綠色修繕后的新一輪功能損壞曲線。因此，實(shí)施綠色修繕可大大提升被修繕歷史建筑的完好率，延長(zhǎng)耐久性和使用壽命，實(shí)現(xiàn)歷史建筑的可持續(xù)保護(hù)與利用。

圖1 歷史建筑修繕與建筑功能改善的關(guān)系

1.2 綠色修繕的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)在歷史建筑保護(hù)利用和綠色修繕施工方面陸續(xù)頒發(fā)了一系列法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，為構(gòu)建歷史建筑綠色修繕施工技術(shù)體系提供了法規(guī)支撐。

1.2.1 歷史建筑保護(hù)利用層面

國(guó)家頒布了《中華人民共和國(guó)文物保護(hù)法》《中華人民共和國(guó)文物保護(hù)法實(shí)施條例》《歷史文化名城名鎮(zhèn)名村保護(hù)條例》《中國(guó)文物古跡保護(hù)準(zhǔn)則》《歷史文化名城保護(hù)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50357-2018）等規(guī)范準(zhǔn)則；省市地方政府也相應(yīng)制定了具體管理辦法，以湖北省和武漢市為例，分別出臺(tái)了《湖北省歷史文化街區(qū)劃定及歷史建筑確定標(biāo)準(zhǔn)》（DB42/T 1647-2021）、《武漢市歷史文化風(fēng)貌街區(qū)和優(yōu)秀歷史建筑保護(hù)條例》、《武漢市優(yōu)秀歷史建筑分級(jí)保護(hù)及評(píng)審管理辦法》、《武漢市房屋安全管理?xiàng)l例》等管理規(guī)定。

1.2.2 歷史建筑修繕技術(shù)層面

建設(shè)和文物主管部門(mén)發(fā)布了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范作為歷史建筑修繕的重要依據(jù)，如《民用建筑修繕工程施工標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 112-2019）、《近現(xiàn)代文物與歷史建筑的保護(hù)修繕施工服務(wù)規(guī) 范》（T/CSCA 120037-2020）、《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50344-2019）、《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50292-2015）、《既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范》（JGJ 123-2012）、《既有房屋建筑修繕施工標(biāo)準(zhǔn)》（DB64/T 1765-2020）等。較多省市也編制發(fā)布了地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或規(guī)程，例如北京市的《文物建筑修繕工程操作規(guī)程》（DB11/T 889-2014），上海市的《優(yōu)秀歷史建筑保護(hù)修繕技術(shù)規(guī)程》（DG/TJ 08-108-2014），武漢市的《武漢市優(yōu)秀歷史建筑保護(hù)修繕技術(shù)規(guī)程》（DB4201/T 574-2019），從建筑修繕、結(jié)構(gòu)修繕和設(shè)備修繕更新等方面對(duì)修繕設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行了技術(shù)規(guī)范。

1.2.3 歷史建筑綠色修繕施工層面

目前尚無(wú)專門(mén)規(guī)定，國(guó)家建設(shè)主管部門(mén)陸續(xù)頒布了《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50378-2019）、《建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50640-2010）、《既有建筑綠色改造評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51141-2015）、《建筑工程綠色施工規(guī)范》（GB/T 50905-2014）等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，用于指導(dǎo)既有建筑的綠色施工技術(shù)發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在既有建筑綠色改造技術(shù)[9-11]和建筑工程綠色施工技術(shù)[12-13]方面也積累了豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2 綠色修繕施工技術(shù)體系的構(gòu)建方法

2.1 技術(shù)體系的構(gòu)建原則

2.1.1 綠色修繕原真性

歷史建筑綠色修繕施工首先要保證在施工全過(guò)程嚴(yán)格遵循真實(shí)性、完整性、可識(shí)別性及最低限度干預(yù)等基本保護(hù)原則，尊重歷史建筑合理修繕的歷史信息，保護(hù)建筑歷史風(fēng)貌；還應(yīng)兼顧保護(hù)與利用，在保護(hù)建筑價(jià)值前提下，合理使用建筑功能，實(shí)現(xiàn)歷史建筑的可持續(xù)利用。

2.1.2 綠色修繕引導(dǎo)性

歷史建筑綠色修繕施工必須在保證質(zhì)量和安全耐久的基礎(chǔ)上，對(duì)修繕施工全方位最大限度地節(jié)約資源，減少對(duì)環(huán)境負(fù)面影響，實(shí)現(xiàn)“四節(jié)一環(huán)保”（節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地和環(huán)境保護(hù)）的歷史建筑綠色修繕施工目標(biāo)。

2.1.3 綠色修繕創(chuàng)新性

歷史建筑綠色修繕施工要求對(duì)施工全過(guò)程貫穿“綠色建造”理念，并結(jié)合每棟建筑的不同修繕工程特點(diǎn)，進(jìn)行綠色修繕施工技術(shù)的集成和創(chuàng)新。

2.1.4 綠色修繕參與性

歷史建筑綠色修繕施工技術(shù)體系的構(gòu)建和應(yīng)用必須以綠色修繕共同體各方積極參與合作為平臺(tái)[14]。歷史建筑綠色修繕共同體應(yīng)以施工方為主導(dǎo)，聯(lián)合設(shè)計(jì)方、業(yè)主方、材料設(shè)備供應(yīng)方、運(yùn)營(yíng)方和政府方等共同組成（圖2）。

圖2 歷史建筑綠色修繕共同體平臺(tái)構(gòu)成

2.2 技術(shù)體系的主要內(nèi)容

2.2.1 歷史建筑綠色修繕施工技術(shù)體系

本文根據(jù)構(gòu)建原則提出了歷史建筑綠色修繕施工技術(shù)體系，由三大類子系統(tǒng)組成，即：歷史建筑綠色修繕施工的基礎(chǔ)性控制技術(shù)（A）、歷史建筑綠色修繕施工的一般性應(yīng)用技術(shù)（B）和歷史建筑綠色修繕施工的專項(xiàng)性創(chuàng)新技術(shù)（C），共計(jì)166 項(xiàng)具體技術(shù)（圖3）。

圖3 歷史建筑綠色修繕施工技術(shù)體系

2.2.2 綠色修繕施工的基礎(chǔ)性控制技術(shù)

根據(jù)基礎(chǔ)性控制技術(shù)構(gòu)建依據(jù)，該大類技術(shù)又分為3 類，即：建筑修繕施工類技術(shù)（A1）、結(jié)構(gòu)修繕施工類技術(shù)（A2）、設(shè)備修繕更新施工類技術(shù)（A3），具體包括37 項(xiàng)常用基礎(chǔ)性控制技術(shù)（表1）。

表1 歷史建筑綠色修繕施工的基礎(chǔ)性控制技術(shù)構(gòu)成

2.2.3 綠色修繕施工的一般性應(yīng)用技術(shù)

根據(jù)一般性應(yīng)用技術(shù)構(gòu)建依據(jù)，該大類技術(shù)又分為5 類，即：環(huán)境保護(hù)類技術(shù)（B1）、節(jié)材與材料資源利用類技術(shù)（B2）、節(jié)水與水資源利用類技術(shù)（B3）、節(jié)能與能源利用類技術(shù)（B4）和節(jié)地與土地資源保護(hù)類技術(shù)（B5），具體包括51 項(xiàng)一般性應(yīng)用技術(shù)（表2）。

表2 歷史建筑綠色修繕施工一般性應(yīng)用技術(shù)構(gòu)成

2.2.4 綠色修繕施工的專項(xiàng)性創(chuàng)新技術(shù)

根據(jù)專項(xiàng)性創(chuàng)新技術(shù)構(gòu)建依據(jù)，該大類技術(shù)又分為4 類，即：建筑綠色修繕施工類技術(shù)（C1）、結(jié)構(gòu)綠色修繕施工類技術(shù)（C2）、設(shè)備綠色修繕更新施工類技術(shù)（C3）、綠色修繕施工管理及傳承工藝類技術(shù)（C4），具體包括78 項(xiàng)專項(xiàng)性創(chuàng)新技術(shù)（表3）。

表3 歷史建筑綠色修繕施工專項(xiàng)性創(chuàng)新技術(shù)構(gòu)成

2.3 施工技術(shù)的應(yīng)用流程

歷史建筑綠色修繕施工技術(shù)體系，既可在修繕施工前期應(yīng)用于指導(dǎo)制定綠色修繕施工方案，也可在修繕施工過(guò)程中應(yīng)用于隨時(shí)對(duì)標(biāo)檢查和補(bǔ)充完善，還可在修繕施工完成后應(yīng)用于施工后評(píng)價(jià)，其具體應(yīng)用流程見(jiàn)圖4。

圖4 歷史建筑綠色修繕施工技術(shù)的應(yīng)用流程圖

3 曇華林綠色修繕施工技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

3.1 曇華林歷史建筑修繕工程概況

曇華林歷史文化街區(qū)歷史建筑修繕工程是武漢市2019 年啟動(dòng)的全市重點(diǎn)綜合保護(hù)與整治項(xiàng)目，由中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、武漢市天時(shí)建筑工程有限公司負(fù)責(zé)修繕施工、華中科技大學(xué)項(xiàng)目組全程監(jiān)測(cè)咨詢。項(xiàng)目位于湖北省武漢市花園山以北、曇華林街以南，東起武漢市第十四中學(xué)、西至三義村的區(qū)域（以下簡(jiǎn)稱“曇華林核心區(qū)”）。修繕項(xiàng)目包含：既有房屋修繕及改造總建筑面積35 022.6 m2，其中優(yōu)秀歷史建筑修繕面積4 702.84 m2、歷史建筑修繕面積5 502.31 m2、保留建筑修繕及改造面積23 966.41 m2、原址復(fù)建建筑面積851.04 m2。曇華林核心區(qū)中的徐源泉?jiǎng)e墅、夏斗寅別墅和瑞典教區(qū)舊址分別于1993 年、1993 年和2005 年被列入武漢市二級(jí)優(yōu)秀歷史建筑名錄，共9 棟單體建筑，分別用Y1～Y9編號(hào)。

曇華林核心區(qū)歷史建筑修繕項(xiàng)目分布見(jiàn)圖5，修繕項(xiàng)目基本信息見(jiàn)表4。

表4 曇華林核心區(qū)歷史建筑修繕項(xiàng)目基本信息

3.2 修繕基礎(chǔ)性施工控制技術(shù)應(yīng)用

3.2.1 對(duì)標(biāo)分析

根據(jù)表1，對(duì)曇華林工程進(jìn)行綠色修繕施工基礎(chǔ)性控制技術(shù)應(yīng)用程度分析。在37 項(xiàng)基礎(chǔ)性修繕控制技術(shù)中，曇華林工程應(yīng)用了35 項(xiàng)，應(yīng)用率為94.6%。

3.2.2 典型案例

在建筑木結(jié)構(gòu)修繕中，對(duì)原結(jié)構(gòu)體系、連接構(gòu)造和設(shè)計(jì)方法的多樣性進(jìn)行了保護(hù)傳承和原工藝修復(fù)，很好地體現(xiàn)了綠色修繕原真性。

3.3 修繕一般性施工應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用

3.3.1 對(duì)標(biāo)分析

根據(jù)表2，對(duì)曇華林工程進(jìn)行綠色修繕施工一般性應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用程度分析。在51 項(xiàng)一般性修繕應(yīng)用技術(shù)中，曇華林工程應(yīng)用了44 項(xiàng)，應(yīng)用率為86.3%。

3.3.2 典型案例

在建筑修繕工程環(huán)境保護(hù)中，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的文物古跡和古樹(shù)名木都采取了全面有效的保護(hù)措施，在節(jié)地與土地資源保護(hù)中對(duì)臨時(shí)道路布置與原有及永久道路統(tǒng)籌利用，施工后恢復(fù)植被。

3.4 修繕專項(xiàng)性施工創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用

3.4.1 對(duì)標(biāo)分析

根據(jù)表3，對(duì)曇華林工程進(jìn)行綠色修繕施工專項(xiàng)性創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用程度分析。在78 項(xiàng)專項(xiàng)性修繕創(chuàng)新技術(shù)中，曇華林工程應(yīng)用了18 項(xiàng)，應(yīng)用率為23.1%，表明施工企業(yè)已初步具備了綠色修繕施工技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用能力。

3.4.2 典型案例

在建筑綠色修繕施工中，對(duì)特色建筑裝飾構(gòu)件進(jìn)行了原樣修復(fù)和保留還原；在結(jié)構(gòu)綠色修繕中，對(duì)原結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了判定還原和加固處理；在設(shè)備綠色修繕更新施工中，對(duì)歷史建筑進(jìn)行了消防、暖通、給排水、強(qiáng)弱電的配套改造，運(yùn)用天然采光通風(fēng)改善技術(shù)，打造了“新舊結(jié)合”的智能化節(jié)能屋面，創(chuàng)新應(yīng)用了癩子灰傳統(tǒng)施工工藝；在施工管理及傳承工藝中，注重綠色施工全過(guò)程的“四節(jié)一環(huán)保”各環(huán)節(jié)，提升了施工場(chǎng)地布置、現(xiàn)場(chǎng)和人員綠色管理水平；在修繕工程施工中，還應(yīng)用數(shù)字化BIM 技術(shù)、無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和施工全程信息化監(jiān)控技術(shù)，對(duì)多項(xiàng)特色修繕工藝技術(shù)進(jìn)行了傳承示范創(chuàng)新。其典型應(yīng)用實(shí)況見(jiàn)圖6。

圖6 曇華林核心區(qū)綠色修繕施工技術(shù)典型應(yīng)用實(shí)況

4 結(jié)語(yǔ)

本文研究構(gòu)建的歷史建筑綠色修繕施工技術(shù)體系已在實(shí)際工程中得到了全面應(yīng)用檢驗(yàn)，證明該技術(shù)體系具有可行性和可推廣性。但應(yīng)注意的是，歷史建筑綠色修繕施工技術(shù)具有突出的地區(qū)差異性，需要在實(shí)際應(yīng)用時(shí)因地制宜選用和不斷補(bǔ)充完善；同時(shí)，應(yīng)盡快開(kāi)展建立歷史建筑綠色修繕技術(shù)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)方法和構(gòu)建綠色修繕共同體的研究。

（參加和支持本課題研究與應(yīng)用實(shí)踐的成員還有：華虹、裘維亞、李小康、羅瑋、何園、潘欣蕾、潘噔、胡熙民等。）