1月“应县木塔修缮保护工程管理委员会”成立,这是第三任应县木塔修缮工程管理机构。在广泛征求意见的基础上,报批了1994年勘察研究项目及经费计划。此后,经多次实地勘察,管委会专家组柴泽俊、刘旋金(山西省建委总工、结构专家)、李世温(原太原工学院教授、结构专家)、曹安吉(研究馆员)等同志反复研究后,提出三种修缮方案:第一、落架大修,木塔弊病全部可以得到纠正,残损构件加固后95%以上可以继续使用,节省经费。弱点是落架大修重新安装,价值似乎要受到一些影响,落架后的消防安全工作(施工期需几年)是十分艰巨的任务。第二、上部抬升空中固定,下部修缮,这其中有两种方法,一种是分层抬升,下部修缮后分层归安;一种是三层以上整体抬升,仅下部修缮,上部原位归安;后一种办法是下部修整完好,上部保持原构。第三、现状加固保护,利用钢材木材加固残损部分,争取再维持若干年,木塔下部残损严重,现状加固保护有相当大的难度,遇有地震,安危难测。
2000年,国家文物局古建筑专家组组长罗哲文等人组成的专家评审组通过了应县木塔残损勘测成果,这份报告认为:“当前应县木塔已处于构架体系破坏、多种病害缠身、险情不断发展、潜伏塌陷可能的危险状态。”
鉴于木塔在世界古建筑中独一无二的地位,为了唤起和提高全社会的文物保护意识,国家文物局于2001年6月19日通过中央电视台《东方时空》节目向全国征集修缮方案,并预计本年内确定方案,国家文物局将把最后的修缮方案报请国务院审批,并申请专项维修经费。
《东方时空》节目唤起了国内外许多专家学者对应县木塔的关注,他们纷纷来电、来信、来函、来人,为木塔的修缮献计献策。据不完全统计,目前已有山东、河北、黑龙江、浙江、内蒙古、山西、天津、陕西、北京、江西、福建、四川、贵州、辽宁、江苏、新疆、湖北、吉林、安徽、河南、广东、湖南、香港特区等23个省市、地区和铁道部、建设部建科院、中国轻工业上海设计院、东南大学等单位的百余名热心人对木塔修缮提出了自己的建议;德国工程设计咨询公司在中国的办事机构总经理沈景华博士、德国雷马士远东私人有限公司上海代表处技术经理戴仕炳、(德国自然科学博士)来函说明了自己的意见;美国三维国际有限公司何哲先生(美国山西同乡会副会长、应县城内人)与其在国内的两个哥哥何力兴(中建一公司四局高级工程师)、何力仁(中国民盟太原市委员会)共同提出了采用世界最先进的技术“阻燃全木予制结构件”来修缮应县木塔。
虽然,目前应县木塔维修方案尚无定论。但节目的播出及反响却为应县木塔及至千千万万亟需修缮的古建文物在寒冬里迎来了一缕温暖的阳光。唤起全社会关注和保护古建筑,此举可算是一剂良方。
应县木塔专家谈
罗哲文(国家文物局古建专家组组长、教授级高工、中国文物学会理事长、木塔修缮管委会专家组长):
应县木塔的修缮是文物保护工程的一件极为重要的大事、好事,中央和山西的领导都非常关心和重视,李瑞环同志10多年前就亲自抓过木塔的保护维修问题。特别是近两年来,修缮前期的勘察研究工作,取得了突破性的进展。
我作为木塔修缮保护工程技术的专家组长,同全国不少专家学者一起参加了各项研究工作。从目前的现状看,由于饱经900余年的风雨沧桑和地震及战争的破坏,木塔确实到了非修不可的地步了,万一出了问题谁也负不起责任。这一点再不能动摇了。至于如何修缮的问题,已请了全国几十位著名的文物、考古、古建筑、工程技术方面的专家学者(包括两院院士)到应县实地考察之后,提出了落架大修、抬升修缮和现状加固三种方案。究竟哪种方案可行,待中央召开全国著名专家论证会后审定。
郑孝燮(中国历史文化名城保护研究会副主任、教授级高工):
我看了几次应县木塔,越看越感到不安。它已风烛残年,成为多病的衰老之躯,诸多的毛病会越来越暴露出来。所以,急需要请“名医”,诊断清楚,对症下药地进行有效治疗。这几年木塔修缮保护工程管委会,请了全国不少著名专家,特别是中国科学院院士、中国工程院院士,到应县实地考察研究,提出修缮方案和方法,这个路子是科学的、可信的。值得重视,我是赞成的。我认为,应县木塔“晚年多病”应该抓紧“治疗”。这是历史赋予我们的责任。在“诊断”和“治疗”过程中,可能会遇到这样或那样的问题,希望你们知难而进,把应县木塔“救死扶伤”这件好事办好。
王世仁(北京市文物局原总工、教授级高工):
应县木塔残损到这个地步,已经很危险了。我认为,它不是修不修的问题,而是要抢时间早修快修,再不能拖延时间了,一旦出了问题,谁也负不起这个责任。那可真是上对不起祖先,下对不起后代子孙,成了千古遗憾的历史罪人。只有木塔的存在,才能有历史信息。木塔一旦出了问题,哪能有历史信息的存在?
三种修缮方案,是全国几十位大专家,包括五位工程院院士实地考察木塔现状之后提出来的,它们各有千秋,也有不足。我是主张落架大修的,其理由就是:一是技术上没问题,山西在这方面是很有经验的;二是能彻底纠正木塔扭曲变形问题;三是经济上也较为节省。
郭黛(清华大学建筑学院教授、博士生导师):
应县木塔是中国乃至世界上最古老的木构高塔,是人类木质文化遗产之瑰宝,早在11世纪初,在中国能作出具有双套筒式的“高层筒体结构”的高塔,其先进性和科学性,令世界惊叹不已。它是我国古代劳动人民聪明才智的结晶。然而,随着千年岁月的流逝,它经历了无数次天灾人祸,使这座古塔已如一位进入垂暮之年的老人,他的整体扭曲、构件破损,已成病残之躯,它的科学结构体系已无法正常工作,那倾斜的外檐柱、被剪应力剪断的平座柱脚、半折断或压扁的阑额、劈裂的梁、枋、斗拱、木塔身上的每个构件,都要负担着不应有的内应力,在各种残留变形的干扰下,难以保证正常的传力途径。同时,每个构件还负担着由于残留变形所引起的内应力,今天如果不对其进行保护性的修缮,势必使其处在不科学的工作状态之下,令人担忧的是,如果再遇到突如其来的外力,如风力、地震之类,其后果将不堪设想。因此,希望迅速确定应县木塔的修缮方案,为了木塔的整体保存,对残损构件本着最大限度保存的原则,进行修补是理所当然的,木塔绝不会因此而丧失其文物价值。总之,盼望尽早开始修缮工作,以使这座千年人类文化瑰宝老当益壮,延年益寿。
历史上的五次大修(孟繁兴 张畅耕)
木塔的维修工程,历代皆有。而涉及重大结构改变的有五次。
第一次是金明昌四至六年(1193—1195年)。距木塔建成(1056年)已137年。除易损部位外,在结构上至少遇到以下问题:
“塔的柱头劈裂,普拍枋头压碎等普遍的损坏情况,很可能是在初建后百余年间,曾遭受一次严重破坏的结果。也是明昌年间,必须加固修理的原因。”(陈明达《应县木塔》)
据《中国地震目录》载:1057年,即木塔建成一年后,河北固安曾发生6.75级地震。1102年,山西太原发生6.5级地震。木塔“严重破坏”与这两次地震有关。
金代的对应措施是:
1、明层(二、三、四、五层)加辅柱。支顶于内外槽内侧柱头铺作第一跳的华拱头下,柱脚放在楼板上,每层32根。第五层只在内槽内侧加辅柱8根。各层辅柱共计104根。
2、暗层(平座)也加了辅柱。适应逐层对应支顶的需要,在内槽主柱两侧和内侧加辅柱,另在外槽转角柱内侧也加了辅柱。
3、暗层(平底)内外槽之间加斜撑。近似现代树架的结构:
①内槽柱外侧,柱头铺作出跳处,以斜撑和附梁组成的支撑架;
②外槽柱内侧,柱头铺作出跳处,由斜撑和附梁组成的支撑架。
以上两组支撑架与原八角框架平行,它们对于固定内外槽8个平面起了重要作用。原有的梁架为勾股,后加支撑架为弦。
这次施工很有特色,柱头均施凹槽,嵌于被支顶物之下,斜撑均削足,明层辅柱皆方柱、抹角。它成功地经受了尔后6.5级地震的考验。
第二次维修始于元延七年(1320年),这次施工大约三年左右。
据《中国地震目录》载:元大德九年(1305年)怀仁。应县间曾发生6.5级地震。施工是在大震15年以后着手的,是对木塔进行震后维修加固。还应注意到,延七年上距金代维修已125年,延年大修时,木塔面临的态势为:
塔身扭转变形,带动相关柱子走闪;四个明层的直棂窗严重残损,平座栏杆、各层楼板及佛宫寺易残部分均需维修。
元代匠师们的加固措施是:
1、拆除四个明层残损不堪的装版直棂窗,改建为斜撑夹泥墙。作法是:外槽四个斜面,每面加间柱1根,间柱与立颊作斜撑;斜撑内外两面钉上荆芭,再用渗灰泥抹平。四个正面的次间,也作成斜撑夹泥墙。外槽共加间柱16根。
2、二、三、四层内槽,每面加间柱2根,分为三间;第五层除南面加间柱2根外,其余七面只加间柱1根,分为两间。内槽共加间柱57根。
3、维修瓦顶、平座栏杆、六层楼板等易损部位。
明万历间田蕙编《应州志·营建志》记载:“顺帝时大震七日,塔屹然不动。”它证实了元代的加固工程是成功的。
第三次是明正德三年(1508年),“出帑金命镇守在监周善修补”,距上次维修已是188年。在此期间内发生的1337年怀来6.5级地震,1367年山西朔县5.5级地震,1484年北京居庸关一带6.75级地震,累计的地震效应造成木塔伤残,并突出反映在底层:
1、柱头与普拍枋交接处碎裂;
2、阑额下弯、开裂。特别是外槽四门及内槽南、北二门相关部位;
3、百余年维修的易损部位。
除维修项目外,结构方面的加固工程主要是在底层进行的:
1、内槽角柱内外侧,外槽各柱内侧加辅柱。均支顶于第一跳华拱头下,内外槽共加辅柱40根;
2、外槽东西二门阑额下加顶柱各3根,并封堵东、西二门;
3、南面门外推至附阶;
4、配合加辅柱,封堵东、西二门工程,重新拆砌土墙的相关部分。
这次施工技法高超。底层内外槽间施工现场不够,措施是以短柱接长辅柱。短柱上端作凹槽,下端作凸榫。凹槽与华拱头顶紧,凸榫与辅柱卯合。
第四次维修是民国二十五年(1936年),由住持和尚大行师徒募集资金,工程内容是拆除全部夹泥墙改装成格子门。
大行和尚的动机单纯,但此举极大地减弱了柱圈层的整体刚度,加之近代地震、战争等灾害的积累,加速了塔的变形。木塔历史上的错误维修,以此为最。
第五次维修即1974—1985年的抢险加固工程,这次工程很有特色。
首先是指导思想非常明确。事前,国家文物局邀请了“文革”后期尚在的,国际知名建筑师杨廷宝教授以及古建筑专家陈明达、莫宗江、刘致平、芦绳、于倬云、祁英涛、罗哲文,结构专家陶逸钟和山西省建筑科学研究院院长方奎光等,到木塔作了勘查座谈,经过激烈的讨论,根据杨建宝的结论意见,于1973年9月,整理并上报下发了《应县木塔勘查座谈纪要》,这次历史性的会诊结论,对今天仍具有重要指导意义。
《纪要》认为,木塔现状是,塔身扭闪,平面正八角已经变形,各构件尤其是木柱和斗拱所承负的荷重已失去平衡;阑额、普拍枋、斗拱、柱头等构件中,因不胜负荷已经压碎或劈裂,个别还较为严重。塔上各层楼板、楼梯、栏杆残损严重,二、三层西北角梁和斗拱拔榫脱裂约20厘米。塔基片石有些疏碱,塔刹向东北倾斜,拉刹铁链仅存四条(原为八条)。塔上塑像残状尚未消除。所有木构件久经风霜,风化较甚。这些状况均应考虑加固修缮和防腐。
《纪要》认为,对木塔的修缮原则是:
“根据我国当前的经济技术等条件,对木塔修缮的基本方法应采取不落架支撑加固的办法,保持原貌原构和它的完整性,同时整洁环境、规划布局,随着大同开放,准备接待外宾参观。”
并明确指出,木塔的修缮保护,工程巨大,根据倾斜的原因,应以支撑加固为主。
木塔是高层建筑,依地支撑技术上有困难,而且也不能解决平面八角的变形和荷重的平衡分布。为慎重起见,经研究作一缩小模型(需用几层作几层),实有负荷堆压其上,按状作好倾斜度数,然后试验拨正,同时用千分仪作精细测量。如果可以拨正,或基本上可以拨正(拨正一部分也算),将其方法,数据记录下来,在实物上边试验边施工,拨正后或拨到一定程度时(即不能再拨)用木材支撑。即在两槽柱子之内和左右,附加两根或三根木柱,下端通至平座木柱柱脚。两槽柱子之间,上端用木材控固,或斜撑;下端或于楼板之下用铁件相系,暗层内增设必要的木或斜材。原有各层外槽柱间的斜撑和灰泥墙,应予恢复。各层东西向的两根附梁,与主柱和外端枋材做必要联固。塔刹实地设法拨正拉链复原。
十年施工实践证实,《纪要》确定的原则是正确的。《纪要》是老一代建筑专家遗留给我们的一份宝贵财富。
施工与调查研究相结合是另一特色。工程伊始,在塔的周围建立了5个可以彼此通视,可以形成观测基准网的永久性观测墩。对木塔的变形重复测量、定期测量,以掌握木塔的偏移特性、偏移程度和变化趋势。在测定木塔中心线后,得出塔的轴线倾角β—0°40′,木塔整体倾斜度0.012%,在允许的范围内。整体向北偏东倾斜,第二、三层向东北方向水平扭转。在强风力作用下,木塔整体没有明显的扭转现象。说明木塔在外力极小近似静止状态时,局部倾斜的现状达到了新的平衡,可以保持相对稳定。1974年在测量木塔自振周期和振型的同时,还测量了风速,为8.5—9.5米/秒时,塔刹的最大水平振幅是185微米,南北向78微米。
施工中进行了材料物理学性能试验。我们利用二层内槽替换下的一根残柱,进行了含水率、容重、硬度、耐冲击强度等物理学性能的试验。同时,还作了顺纹压强、横纹压强、局部压强、静曲强度、顺纹剪切等20余项试验。结果表明:塔上木材经多年变化,强度的均一性差别很大。顺纹的均一性能好,横纹的均一性能差。静强度的均一性能好,动强度的均一性能差。虽然有自然界诸营力的侵蚀,影响了木材的性能,但也仅仅是表面1—1.5厘米有风蚀,其心材仍然质地坚密,还含有油性。
经逐层测算,木塔实际使用木材3745.847立方米。塔的自重约为7430.322吨。
我们还请著名文物钻探技师马刚先生,对寺址进行了钻探,得知木塔地下基础的最大范围,不超出现存下层台基。
施工过程中还约请了五台山有丰富实践经验的老木工,听取支顶意见。实践证明,老工人的意见是非常重要的。
以上诸项调研是与有关方面合作进行的,它的逐步开展,使抢险加固工程有据可依,越作越细。
十年实践告诉我们,维修工程虽然项目众多,任务艰巨,只要坚持传统技术为主,现代技术为辅,就完全可以达到加固补强之目的。就工程量来说,十年工程是木塔历届维修中规模最大的,也是最成功的(详见《应县木塔1974—1985修缮总结》)。
根据十年维修的经验,地震对木塔的整体伤害,是在西南——东北方面。抓住这一主要矛盾,采取针对性措施,裂度8度左右的震性是可以抗御的。
这里应指出,十年工程,“临时支顶”的两个三角撑子,虽然位置弄错了,作用适得其反,弊大于利,是一个深刻的教训。但是,它却为正确认识西南——东北向的震害及三角斜撑的力学理念,提供了难能可贵的实验证据。
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