杭州西湖景区典型近代建筑现状调查及保护技术探究

陈 宇，姜丽南，刘 洁，郝泽奇，刘嘉诚，王颖红，钱天华，沈 灵

（1.浙江省建筑科学设计研究院有限公司，浙江 杭州 310012；2.杭州西湖风景名胜区岳庙管理处（连横纪念馆），浙江 杭州 310017；3.浙江大学艺术与考古学院，浙江 杭州 310007；4.杭州古博文保科技有限公司，浙江 杭州 310023；5.浙大城市学院，浙江 杭州 310015）

1 概 述

杭州西湖世界文化景观遗产核心区包含了大量文物建筑（如秋水山庄、云亭等）、历史建筑（如省庐、菩提精舍等）及历史风貌建筑（如初阳台等），见表1。而集中最多近代建筑的是“开放式近代建筑博物馆”北山街历史文化街区和清代皇家行宫遗址的孤山景区。在我国进一步强调近代建筑遗产活化利用的背景下，如何在城市有机更新中可持续地保护和安全有效地利用近代建筑，延长其安全利用期限，让这些百年建筑再放光芒，促进城市渐进永续的有机更新，是有关部门一直密切关注的问题。因此，评估北山近代建筑的保存现状，并在遵守“不改变原貌原则”下，有针对性地探讨适用于钢筋混凝土类以及岩石类建筑的可持续性保护措施，是研究的当务之急。

表1 调查区域近代建筑概况

2 杭州西湖景区典型近代建筑现状调查

2.1 研究目的

评估西湖景区北山街历史建筑保存状况，并探讨一种对这类建筑干扰小且可持续性的保护修复技术。

2.2 研究方法与参考标准

研究由两部分组成（图1）。第一部分为现状勘查工作。根据建筑的材质、形制、功能以及所处位置，选取6座历史风貌建／构筑物（图2）作为研究点。分别是位于宝石山山腰的宝灿亭（图2a）、宝云亭（图2b），位于宝石山山顶的初阳台（图2c），位于宝石山山脚的石质洞穴式墓葬遗迹葛园（图2d）、关岳庙昭忠祠牌坊（图2e）以及位于宝石山山腰的栖霞岭23号建筑（图2f）。对选定的建筑进行了现场病害调查、无损检测分析以及风化产物检测，总结病害类型、分布及影响因子，确定相应的环境优化策略和预防保护措施。病害图绘制参考《石质文物病害分类与图示（WW／T 0002-2007）》，现场强度检测采用ZC4型回弹仪，检测方法参考《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（JGJ／T23-2011）》。相关工作遵照《中华人民共和国文物保护法（2017修正本）》《中国文物古迹保护准则（2015）》《浙江省文物保护管理条例（2014）》《样品采取、制备和保管（SPB-HYS-201-A）》等法律、准则及条款进行。

图1 勘察检测方法

图2 宝石山上六处典型近代建筑

第二部分为风化产物的实验室表征。其中包括材料成分的检测，使用仪器为Rigaku UltimaIV粉末型X射线衍射仪，以及建筑材料中可溶盐含量评估，使用仪器为离子色谱仪。

2.3 调查分析

2.3.1 病害类型及分布

通过对杭州西湖近代建筑进行系统的现场病害调查后，发现砖石质建、构筑物病害方面，宝石山山腰通风条件较好的亭子石质构件部分建筑风化程度较弱，集中在柱脚位置。而山脚建筑的风化程度则比较高，病害也比较严重。孔洞状风化、表面酥粉、片状剥落、生物病害及裂隙这几种病害类型最为常见，且几乎在每处建筑上都有分布，而盐析和水渍病害较少（表2～4）。孔洞状风化穴及表面酥粉的形成通常与盐风化、干湿循环和冻融作用有关。杭州市水系发达，地下水位较高，其中富含的可溶盐极易通过毛细现象进入到建筑本体当中。在外界温湿度反复波动变化的影响下，可溶盐在岩体内部及表面结晶析出，对岩石内部组成之间的粘结力造成破坏，进而加速岩石风化。随着全球变暖的影响，杭州市未来夏冬两季气温可能会持续增加并伴随降雨量同步加大，将进一步加速盐风化作用以及生物风化作用对建筑本体的破坏。降雨量增大所引发的暴雨等极端气候灾害的发生还会对已然风化的部分带来毁灭性冲击，酸雨也对砖石材料有较大的腐蚀作用。

表2 宝灿亭、宝云亭主要病害类型及分布

关岳庙昭忠祠牌坊的病害问题主要为钢筋锈蚀诱发的混凝土胀裂、裂缝发育以及碳化（表5）。病害主要发生于建筑物的较高部位，如牌坊顶部。湿热环境下钢筋锈蚀程度非常高，锈蚀胀裂破坏混凝土保护结构，对建筑自身安全及稳定性威胁极大。除此之外，顶部植物生长、构件缺失也是其中较为明显的破损特征，已严重影响该建筑的整体外观。

表3 初阳台主要病害类型及分布

表4 葛园主要病害类型及分布

表5 关岳庙昭忠祠牌坊主要病害类型及分布

2.3.2 岩石成分及风化产物检测结果

对宝灿亭、宝云亭岩石基座和初阳台、葛园表面剥落岩层进行物相检测。表征谱图显示岩石本体主要成分为石英、正长石、钠长石、斜长石、金云母，并检出生石膏二水合硫酸钙。

建筑表层风化产物盐霜的检测结果显示：三处岩石本体中的硫酸根离子与钙离子含量较高，尤其是初阳台东南墙以及葛园洞穴墓葬遗迹的南向崖体外立面。这说明了可溶盐更倾向于向这两个面迁移沉积，从而在这两个里面造成更严重的盐害现象。在后续的加固保护工作中，需多加关注。

2.3.3 建筑材料强度检测结果

本研究以现场回弹数据为参考，评估各建筑中岩石构件以及混凝土不同高度处的强度变化规律。以此作为判断建筑中受风化影响更大部位的依据。

检测结果显示（表6），宝灿亭、宝灿亭、初阳台检测表面强度都呈现随着高度的下降而降低的规律。关岳庙昭忠祠牌坊柱石表面强度同样呈现上高下低趋势。这表明建筑底部风化程度更高，葛园外立面不同高度强度变化不大。

表6 现场回弹换算强度值

2.3.4 钢筋锈蚀程度的实验室评估

栖霞岭23号建筑整体老化破损严重，一楼天花板钢筋锈蚀严重，可见部分锈蚀钢筋暴露。经酚酞试剂涂抹检测，暴露的混凝土断面未出现变色，表明钢筋保护层已完全被碳化，钢筋锈胀。为测试该钢筋锈蚀程度，从现场剥离部分钢筋锈蚀体，通过实验室极化曲线分析，测得腐蚀电压为-291.8 mV（vs.SCE），腐蚀电流密度为1.28μA／cm2。检测结果与标样Q235钢片数据（-457.4 mV（vs.SCE），2.39μA／cm2）对比可知腐蚀电流密度较低，钢筋已氧化，锈蚀严重，且有加速腐蚀趋势。这对建筑的安全及稳定性有极大威胁。

3 保护修复对策

通过上述检测分析可知，这些近代建筑都出现了不同程度的风化裂化，需要对其进行一定的保护措施，以延长它们的保存时间以及最大程度的保留其自身的历史、艺术、科学、社会及文化价值。文物建筑的修缮讲究保留其自身“原真性”和“完整性”。这些近现代建筑虽还未被列入文物行列，但其自身同样承载着特殊时代的社会、文化、艺术与科学价值，因此对其原貌和形制的保存同样重要。在这种共识的基础上，我们认为探讨一种对原材料干扰性小且可持续性的保护手段是非常有必要的。

3.1 电化学保护技术应用于近代建筑保护的可行性

电化学保护技术是一种干扰性较小的加固保护方法，可通过人为诱导促进加固材料在建筑材料中的迁移。具有绿色环保特征的电化学技术对近代建筑的微观结构和宏观性能的影响，这其中双向电迁移技术是一种新型、高效、环保、耐久的电化学保护方法。针对钢筋混凝土建筑，该方法可去除钢筋中的有害氯离子，并诱导阻锈剂加速通过混凝土层到达钢筋表面，提高钢筋的防腐蚀能力，达到长期的保护效果。

电化学保护技术同样适用于对石质文物的保护加固。它可以帮助加固材料通过电位差在缺陷部位沉积，从而弥补传统贴敷、喷涂方法难以对保护区域形成均匀且致密保护层的缺点，与此同时还可大大提升保护层的形成效率。

3.2 其他保护措施

1）绿化控制：对生长于建、构筑物周围和表面以及裂隙中的植被进行定期修枝，适当清除或在屋面使用除草剂，在建筑修缮时换用釉面瓦，避免植物持续生长对建筑本体造成破坏。并对建、构筑物进行表面蒸汽及溶剂清洗控制微生物病害。

2）危岩加固：临近建筑的山体砌筑石挡墙，防止土石下滑，建、构筑物周边的危岩进行加固治理，避免因岩石崩塌、滑动对建筑带来危害。

3）排水措施：在建、构筑物周围做好排水工作，条件允许的情况下可在建筑周边增设散水、外墙勒脚及截水沟，降低地下水位，从而减弱地下水毛细现象而带来的风化破坏以及水反溅柱础、基座、墙脚产生的微生物侵蚀。

4）建、构筑物防水防潮措施：在建筑修缮时，完善给排水设施，补配檐沟、落水管。对于酥碱的砖墙注射增水剂增设防潮层，外墙勒脚和散水采用强度较高、防水性能较好的材料，混凝土地面施工时加入混凝土密封固化剂。在允许的情况下适当增加出檐深度，预防酸雨侵蚀。在屋面翻修时，通过荷载计算判断是否增加水泥砂浆钢丝网及防水卷材层。

4 结 语

2021年是杭州西湖申遗成功十周年，北山街历史文化街区保护规划、宝石山区域综合整治和孤山建筑修缮项目，使我们得以在西湖文化景观世界遗产核心区进行该项研究，探索砖（石）质文物保护和钢筋混凝土病害控制新技术。在实现近代建筑遗产的预防性保护的同时探讨促进城市有机更新的适用技术，适宜的实施条件和工艺可以提高近代建筑遗产的保护效果，为近代建筑的保护的提供了科学的理论基础和方法。使西湖世界文化遗产的保护管理更加科学、环保、智能、可持续。让西湖建筑遗产更好地与环境和谐相处，逐渐成为中国世界文化遗产保护利用的典范。同时，也为电化学修复在近代建筑保护修复工程应用积累经验，并可惠及江南地区其他近代建筑的可持续保护和利用。