历史建筑清水砖墙装配式恢复技术

虞嘉盛

上海市建筑装饰工程集团有限公司 上海 200072

上海地区传统的历史建筑外立面大多采用青砖、红砖砌筑而成，其中砌体结构砌筑完成后，只进行砖面处理和勾缝即作为装饰面层的砖墙为清水砖墙。目前常见的清水砖墙修复以保护性修缮为主，在建筑原有清水砖表面进行最小程度的干预，达到恢复建筑外立面风貌的效果。该修缮方式通常被应用于具有保护身份的历史建筑中，但无法改善建筑的使用功能，也不能使其满足现行规范中节能、抗震等要求。

本文阐述了一种新型清水砖墙恢复技术，在建筑改变使用功能、需对外立面进行改造的情况下，采用装配化的方式，对清水砖进行保护性拆除和恢复，尽可能完整地保留原建筑清水砖墙的布局与历史风貌，同时又能使建筑满足当下的功能需求。本次清水墙恢复较为完整地保留了外立面清水砖墙和建筑风貌的整体性，在确保建筑安全的情况下，将外立面砖结构进行一定的临时加固处理，并对清水砖本身采取有针对性的修缮措施，在确保结构可靠性的同时进行墙体单元板块的装配式拼装，与新做建筑结构形成可靠连接，重塑建筑使用功能，实现新老建筑功能空间的交织与融合[1-3]。

1 工程概况

本工程因建筑使用功能的调整，拟将建筑的平面布局、立面高度等都进行一定的改造，但基于维持周边整体风貌的需求，外立面的整体风格仍采用建筑原立面的布局形式，且设计要求尽可能保留原清水砖墙本体。本次改造共涉及2栋相连建筑，外立面高17.62 m，拟恢复墙体共5个立面，恢复总面积约4 500 m2，恢复清水砖数量约70万块。若采用传统人工保护性拆除再复建的方式，不仅工作量极大，而且复建时清水墙的砌筑也无法满足现行规范要求。因此，本次改造创新性地提出了单元板块式拆除与恢复技术，将历史老墙进行分块切割、改造为预制装配式板块后，重新与新建结构连接成整体，实现老建筑功能空间的置换与重构。

本次外立面清水砖墙恢复主要有以下几个难点：

1）本项目的保护性拆除工作较为烦琐，该建筑建成已近百年，结构耐久性较低，尤其是在清水墙表面后期增加过粉刷，再剥离粉刷层后砖面磨损较为严重。而在柱脚和各构件的连接节点，现状存在较为严重的脱落、松动现象，在拆除过程中极易损坏。

2）为尽可能还原外立面历史风貌，需对外立面所有材料的裂化情况进行统计和分析，查明损坏原因，拟定针对性修缮措施。同时，还需充分考虑后期装配式安装形式，考虑装配式单元板块与新建结构之间的连接、单元板块相互之间的连接等，确定施工现场装配式工艺和具有可操作性的实施方案。

3）除还原历史建筑外立面风貌外，还需考虑外墙的防水、保温等功能性需求，使建筑外立面满足现行规范要求。

4）在修缮过程中，不仅需要按照现行规范和设计效果完成对应的改造内容，还需对建筑外立面的特色构件（如窗台青石、窗金属过梁、铸铁篦子、压顶石材等）进行修缮恢复，仅砖线条样式就有17种之多。

2 清水砖墙装配式恢复技术

本清水墙装配式恢复工艺主要实现了一种安全可靠、利于历史建筑内部重构和外墙修复、能够更完整地保留老建筑外观、科学经济的清水砖墙修复技术。对老建筑需保留墙体采用切割分块、吊装外运、拼装恢复的方案，即在原位先采取临时加固措施保护，利用链锯切割分离，然后用吊机吊离装车外运至临时场地安置保护，待新建结构施工完毕后运回吊装拼接就位。

2.1 单元墙体保护性拆除技术

原清水砖外墙拆除前，为了详细记录原建筑的外立面形式，先通过无人机对建筑物整体进行影像数据记录，对于一些如花饰、线脚类的细部装饰构件，采用手持三维扫描仪扫描记录后，通过逆向建模形成电子档案。对原砖块的尺寸、砖的砌筑方式、留缝的形式、缝的大小与深度等进行翻样及图纸绘制，作为后续恢复时的依据。

原墙体单元板块的划分是进行保护性拆除的基础，板块的划分原则上应尽可能大，这样才能较为完整地保留墙体的历史风貌。但是，过大的单元墙体不仅会增加运输难度，也极大地增加了后续仓储以及再恢复施工的难度，如何寻求保留和恢复之间的平衡点是关键。综合考虑了原外立面样式后，坚持每个墙体单元板块内包含1根砖柱、1面墙及1扇门或窗、高度为1层层高的分块原则。单块板块最大尺寸为5.80 m×4.65 m，厚度为0.762 m，质量最大为30 t。

鉴于本建筑年代久远，墙体牢固性不足，且局部出现风化、松动、脱落等情况，故在拆除过程中借鉴了古建筑中临时加固方法及措施，对保留墙体从下至上进行整体加固。首先保护性拆除建筑原门窗，并对所有门窗进行编号，以便后续恢复。在门窗洞口内侧设置型钢矩形框及剪刀撑，支撑保护门窗洞口四边的墙体，防止其发生偏移。在单元墙体和左右两侧分别安装32a夹墙槽钢进行限位，并在下侧安装槽钢托架，用2层φ22 mm高强螺杆对拉拧紧固定（水平间距400 mm）。为方便后期单元墙体进行吊装，并保证单元板块整体稳定性，在墙体外侧另行制作吊装架，该结构加固形式主要用于承受墙体的线荷载（图1）。

图1 吊装架示意

除了临时加固的措施，在墙体两侧还分别搭设双排钢管架，下部固定在吊架型钢上，顶部及门（窗）洞位置拉通连接成整体，其他部位与墙体采用点面结合的方式支撑保护墙体，通过上述方式对单元板块墙体进行整体性保护。为减缓支撑点对墙体的破坏，在杆件支撑点与墙体接触面采用柔性材料填实。完成墙体单元板块的加固及保护后，利用下侧和左右两端的加固型钢作为导向，使用链锯进行切割，金刚链穿过墙体，通过导向轮形成闭合切割环线，实现平直切割。切割过程中，需保证吊机不松钩。切割完成后吊运至临时堆场，考虑到本项目邻近水域，故单元板块墙体拆除后，通过货运轮船运输至场外仓库，以便后续进行墙体修复。

2.2 单元墙体修复技术

清水砖墙的修复主要分为2个阶段，首先是对墙体板块单元的修复，此阶段修复工作在仓储区域内进行。单元板块墙体运至仓库后，将其置于定制胎架上，为保证单块清水墙板块的完整性，在修缮过程中，胎架均不拆除。

经现场对原砖墙进行强度抽样检测后发现，块体的强度已无法满足现行规范要求，因此，在本次改造中，清水墙仅作为装饰墙体，内侧采用混凝土对其进行整体加固。

首先，把单元板块内墙面中心区域非对穿螺杆的加固钢架拆除，四周预留宽400 mm一圈不动，手工剔除此区域砖块留至3皮砖厚度，然后用φ8 mm钢筋植入砖墙作为拉结筋，间距500 mm，外侧浇筑厚100 mm的C40混凝土内衬墙，墙体内部采用φ10 mm钢筋网片双向分布，间距200 mm。待中心区域内衬墙达到强度后，再拆除对穿螺杆区域加固钢架，在单元板块砖四周区域剔除砖块至2皮砖厚度，浇筑一圈钢筋混凝土框架，并与先前浇筑的内衬墙连接成一个整体，墙体加固内衬完成。

在整体单元板块构件下方，增加1层高100 mm钢筋混凝土地梁，其作用有2个，一是作为单元墙体在运输及吊装过程中的支撑台，二是加强墙体的整体性。地梁采用φ12 mm钢筋作为主筋，箍筋采用φ8 mm钢筋，间距500 mm，地梁浇筑后完成面与原清水砖墙面预留40 mm的距离，以便后续吊装完成后粘贴装饰面。

内衬墙加固完成后，开始对清水砖砖面进行保护性修缮。由于建筑原清水墙表面还有粉刷层，此次剥离后，清水砖表面的磨损较为严重，整体性较差，修缮工作量大。对砖墙表面进行1道清洗工作，考虑到砖强度较低，高压水枪会进一步破坏砖块本身，因此采用低压清水配合尼龙刷清洗表面污染，压力控制在1 MPa以下。对清水无法完全清除的污染较为严重的部位，比如压顶砖、砖拱、砖线脚、檐口下端等，采用化学试剂敷贴，敷贴时间根据污垢的顽固程度确定，一般为8～12 h，必要时可增加清洗试剂的含量和加入5%的表面活性剂，清洗完成后，用清水冲洗干净。对于局部有苔藓的部位，用铲刀将砖墙表面的苔藓轻轻铲除，待铲到看得见原有砖墙时停止施工，用专用清除剂处理苔藓留在墙面的痕迹。由于项目临江，故在上述的清理措施完成后，采用抗藻剂进行抗藻保护处理。针对后期增加的外墙空调支架等金属构件部位，先割除外露的金属构件，墙体内部的插入件采用玻璃钻套筒取出，插入件直径一般为8～12 mm，因此选择的套筒直径控制在10～14 mm之间。用排笔将除锈剂均匀地涂刷于铁锈污染处，使其充分反应。对于铁件部位的锈渍，用干净的敷料配合除锈剂覆盖，延长反应时间，必要时需进行多次处理。表面经处理后用清水清洗1遍并涂刷抑锈剂，以预防锈斑再次出现，起到长久保护的作用。

对于墙面泛碱部位，采用由多种纤维与黏土等材料复合而成的排盐灰浆进行排盐处理。敷贴法无损排盐是利用水溶盐离子毛细作用将基层中的盐分集中到可以去除的表层敷贴材料中，从而降低基层盐分的方法。

首先对墙面原砖缝进行开缝处理，用专用的扁钢凿，先在砖缝两侧轻凿，待松动后，用剔除工具沿砖缝方向凿除，深度不小于8 mm或凿至原始砌筑砂浆层，然后用毛刷将缝中垃圾和灰尘除去。

之后进行清水墙砖面的修缮，对于原始砖面保留较好的砖，只需清理修缝，对砖面不作处理，保留历史原状；对于破损深度大于5 mm、小于20 mm的砖面，采用同色砖粉修复，将砖粉调成半干的糊状，在损坏的砖面上修粉，严禁满批后再勾画砖缝，也不得采用砖粉批嵌完好的砖面；对于破损深度大于20 mm的砖面，用现场遗留的老砖进行切片处理，厚度控制在15～20 mm之间，用低碱砂浆进行粘贴；对于破损较大无法用上述方法修复的部位，采用整砖掏砌的方法，先将待掏除部位砖四周的灰缝小心凿除，再拆除砖块，砖块以半砖或一砖为单位，然后用现场遗留老砖整体嵌入，先在底面及2个侧面上灰浆，待砖块镶入墙体后，再用泥刀填入顶面灰浆，并确保嵌入砖块四周灰浆密实。

最后根据原外立面元宝缝形式进行勾缝，先勾底缝，采用底缝勾缝剂，勾颜色与砖面相近的V字形缝，离砖口深5 mm左右，再用元宝缝专用勾缝圆套勾面缝，勾缝由上而下，先勾横缝，后勾立缝。

待清水墙饰面修缮完成后，对已完成的修缮面需外附软性垫层（如橡胶板绑扎保护）搁置在运输定制胎架上。待新结构及单元板块与结构连接所需增加梁柱完成后拖底吊装运回现场进行拼装。

2.3 历史风貌清水砖墙单元墙体拼装技术

单元墙体与新建结构的连接主要采用自然承重。新建结构根据单元板块墙体的尺寸事先预留牛腿，墙体下部搁置在牛腿上，上部与牛腿冲突位置预留凹口。在墙体背面混凝土与结构梁相对的位置，预留钢结构连接件，用于辅助限制单元墙体的平面外位移。在混凝土板顶部预埋150 mm×150 mm的镀锌钢板作为单元墙体的吊装耳板，现场吊装完成后可把外露部分进行割除。相邻2块单元墙体之间的连接，参考装配式混凝土PC构件的连接方式，预留钢筋与套筒。水平控制需确保内衬墙的平整度及牛腿的平整度，现场用全站仪复核校正水平、垂直的质量，发现误差可采用千斤顶及垫层钢板来调整。

为解决单元板块之间防水渗漏的问题，在混凝土内衬四周设置一圈止水凹槽，凹槽内侧安装遇水膨胀型止水胶条，当胶条遇水时会发生膨胀，用于外墙防水。凹槽纵截面呈倒梯形，止水胶条形状与其相匹配。竖向拼缝缝隙采用灌浆形式，将外墙形成一个整体。外墙单元板块按照从下往上、从左往右、逐层施工的顺序进行现场吊装。

由于清水砖墙的纵向砌筑方式是交错搭接的，而单元板块墙体在切割时是纵向一直线的，因此，在墙体板块与板块拼接完成后，还需对拼缝位置进行再处理。对于半砖交界边缘的部分，进行现场凿除半砖，然后通过整砖掏砌的方式，重新镶砌同规格老砖，之后进行四周勾缝处理；对于整砖交界边缘的部分，仅进行勾缝处理即可。

待整体表面修缮完成后，为了确保墙体自身的安全性，再统一进行增强处理。增强采用硅酸乙酯类材料，通过流涂、浸涂、点滴、注射或真空压缩等工艺，在不改变外墙材料、颜色和光泽的前提下，增加墙体的强度。

3 结语

通过对历史建筑中所需保留墙体恢复技术的深入探索，提供了一种新型装配式清水砖墙恢复的施工方法，通过对历史墙体的临时加固及单元板块分割、再在厂内进行内衬墙加固后，对砖面进行修缮复原，最后运至现场与新结构进行有效拼装。

该方法将历史建筑外墙修缮技术与现代装配化施工技术充分融合，将“旧”与“新”进行协调统一，兼顾了历史风貌恢复与满足现代功能需求的2个重要因素，实现了历史建筑生命的延续。