从险情监测看应县木塔残损变化

　　从险情监测看应县木塔残损变化

　　作者：山西省古建筑保护研究所 常亚平

　　应县木塔文物管理所 栗淑萍应县木塔是全国重点文物保护单位，各级文物管理部门十分关注应县木塔的安危，做了大量的保护工作。在前期性的保护工作中，有一个重要的项目，是对应县木塔残损情况进行观测和检查，2004年，山西省古建筑保护研究所受应县木塔修缮保护工程管委会的委托，在应县木塔文物管理所积极配合下，对应县木塔的残损情况实施了为期一年的监测。根据一年的险情监测点检测，现就应县木塔残损情况变化的一些特点，做一个初步的分析。

　　一、应县木塔险情监测的主要目标及监测时间

　　众所周知，建筑结构的可靠性是以其安全性、使用性、耐久性三个方面的评估结果作出综合评价的。因此应县木塔定期监测中要以上述三个方面存在的问题为目标，确定监测对象，布控险情监测点。

　　第一，监测木塔承重结构的受力状态与变形状态，判断其是否可能是失稳，或发生强度破坏；

　　第二，监测木塔连接、节点构造的现状与工作状态，判断其传力是否安全可靠；

　　第三，监测影响木塔使用功能的变形和裂缝等缺陷，以评估该结构是否能继续正常使用。

　　险情监测点布控：根据古建筑勘察的规定，对于长期观测的对象，应设置永久性观测基准点，通过经常性、定期性地科学观测，寻求其残坏部分发展的具体规律。为此，2003年12月山西省文物局有关专家和山西省占建筑保护研究所技术人员对应县木塔残损情况进行了实地勘查，共检测了98个残损点，从中筛选了53个具有代表性的残损点，作为险情定期监测点，其中承重结构方面的监测点为33个，连接、节点构造方面的监测点为16个，影响使用功能方面的监测点为4个。

　　2004年度历次监测时间：根据应县木塔修缮保护工程管委会的要求，2004年对应县木塔监测，分季度和月进行，前9个月每季度监测1次，后3个月每月监测1次。

　　二、应县木塔残损状况的变化特点

　　汇总2004年度应县木塔险情53个监测点的6次检测结果，加以分类对比，量化分析，可以将其残损情况大致归纳为“静止”和变化的两种状态，不同的状态，有着若干不同的表现特点。

　　(一) 少数监测点的残损情况呈现出“静止”的状态

　　这种情况是指木塔险情监测点自2003年12月布控以来，在2004年一年当中，险情没有发生新的变化，仍然保持着布控起始时的残损状态。

　　这种情况的监测点有18个，占布控监测点总数的33％。其中承重结构方面的监测点为10个，连接、节点构造方面的监测点为8个，从这些监测点的分布位置观察，一层和二层平座层各有6个，二层和三层平座层各有两个，三层和四层平座层各有1个。上述监测点的残损状况仅是在2004年暂时处于“静止”的状态，今后残损的表现与变化，有待于长期观察和检测。

　　(二) 多数监测点的残损情况呈现出变化状态

　　将2004年6次监测应县木塔残损情况的检测数据，逐次对比，排查出36个监测点处于变化的状态，我们简称为“动”态的残损点，占布控监测点总数的67％，这个数据说明了应县木塔残损情况，在2004年仍处于一个变化的状态，那么变化在哪些方面?试以“动”态监测点的变化数值、次数、时间，结合“动”态监测点的残损类型、所处部位，依次加以分析，进一步了解应县木塔残损状况的发展特点。

　　1．从数值增加看应县木塔残损状况发展的程度 “动”态监测点首先从量的变化看其发展状况，排查结果显示：36个监测点的残损数值增加量是0．1厘米至1．5厘米，其中有26个监测点的残损数值增加量是0．1厘米至0．2厘米，占“动”态监测点总数的72％。有7个监测点的残损数值增加量是0．3厘米至0．5厘米，占“动”态监测点总数的19％，有3个监测点的残损数值增加量是0．6厘米至1．5厘米，占“动”态监测点总数的8％，根据以上数据统计与比较，说明大多数“动”态监测点的数值增加量是一个微量的变化。

　　2．从增值的次数与时间看应县木塔残损状况发展的规律 2004年一年当中，对应县木塔进行了6次定期监测，从季度监测到按月观测，53个监测点每次均检测记录，反复核实，在此基础上，对历次监测的情况进行分类比较，发现有19个“动”态监测点，数值的增加只有一次(即观测6次，只有一次观测中发现数值增加)，占“动”态监测点总数的52％，说明处于变化状态的残损点，有一半以上的残损点的残损增值次数不具有连续性，残损增值的状态是一种缓慢、渐变的过程。

　　在这一年当中，出现数值增加两次以上的“动”态监测点为17个，占 “动”态监测点总数的47％，这类监测点每次增值数保持在0．2厘米左右，表明残损的变化呈现出一种平均进展的状态。一年当中，6次观测，没有发现监测点出现逐次累进和突飞猛进的残损数值变化。

　　从“动”态监测点增值出现的时间上分析，有28个监测点的残损增值量是出现在第一、第二季度这个时间段，占“动”态监测点总数的78％，由此可见，冬春季节的交替，气候冷暖的变化在一定程度上影响着木质材料的收缩，在观测木结构古建筑残损变化时，要考虑到季节转换的因素。监测发现，有32个“动”态监测点在第三季度没有量的变化，占“动”态监测点总数的89％，初步表明应县木塔残损点在这个时间段处于一个相对“稳定”的状态。

　　3．从监测点的残损类型与分布看应县木塔残损状况的严重性 判断应县木塔残损状况的严重性，最重要的方面是考证各个残损点的结构类型与分布，当建筑中承重部位的结构出现损坏现象，并且处于发展状态时(即使是微量的变化)，它最终产生的破坏，也是不可低估的。

　　在36个“动”态监测点当中，承重结构方面的监测点有23个，占“动”态监测点总数的64％。连接、节点构造方面的监测点有9个，占“动”态监测点总数的25％。影响使用功能方面的监测点有4个，占“动”态监测点总数11％。通过以上三个方面的监测点比例数据对比，显然承重结构方面的监测点，数量处于主导地位，可见承重结构类型监测点的残损变化，对木塔的安危起着重要的作用。

　　从分布情况看，36个“动”态监测点在木塔分布是：一层有11个监测点，二层平座层有7个监测点，二层有5个监测点，三层平座层有4个监测点，三层有3个监测点，四层平座层与四层、五层平座层各有两个监测点。以上所述的36个“动”态监测点在木塔的分布，是一种自下而上，逐层递减的分布表现，这类监测点是处于“动”态的状况，通过这些监测点检测出的数据，直接反映出2004年木塔残损的发展情况。从2004年的6次险情观测记录，可以看出在这一年当中，应县木塔残损状况变化的重点层位，依然是一、二、三层，在这些层位中残损变化，大多表现在木塔的西、西北、北、西南四个方向上，这些“动”态监测点所体现出的残损状况特征，与监测点布控时所记录的险情变化，是相吻合的，进一步印证了监测点布控时的合理性与科学性。

　　三、勘察的认识与建议

　　经过2004年一年对应县木塔残损情况的定期监测，从53个布控监测点的汇总分析，初步取得如下认识：

　　1．应县木塔残损状况仍处于一个变化的状态，通过对53个布控监测点的观测，就有36个监测点为“动”态的残损点，占布控监测点总数的67％。

　　2．应县木塔残损状况的变化是一个微量的变化，“动”态监测点中有26个监测点的数值增加量是0．2厘米左右，占“动”态监测点总数的72％。

　　3．应县木塔残损状况的变化是一个渐变过程，通过监测表明，52％的“动”态监测点残损数值的增加，在2004年一年当中的6次观测记录中，只发现增值一次，其他5次观测，没有变化，不具有连续性的表现。

　　4．应县木塔残损状况的严重性和危害性时刻不能低估，这是因为残损监测点所处的层位与部位，所发挥的结构功能，都在木塔的重要层位。前已所述，有23个“动”态监测点，属于承重结构类型，大多分布于木塔的一、二、三层，同时残损表现的主要部位与重灾区面也坐落在这些层位。

　　面对应县木塔现存残损状况，险情勘查和观测将是今后一个时期内的重要工作，各级文物保护部门一定要有强烈的保护意识，采取有效措施，加大观测力度，做好前期性监测预防工作，因此建议在以下两个方面引起注意：

　　1．重视应县木塔监测点以外新出现的残损现象，做到全方位的观测。目前布控的53个监测点是应县木塔残损险情具有代表性的严重残损点，同时对于其他残损点的存在和变化同样不能掉以轻心，应当指出的是强外力作用的影响，是应县木塔残损变化的主要原因之一。2004年以来，应县木塔所处的大同盆地，发生1．0级以上地震至少5次，大风活动也时常出现，2004年3月29日下午应县城内狂风怒吼，沙尘飞扬，大风持续了半个小时，所以说沧桑近千年的古塔每年都要经历无数次强外力的考验，木塔任何部位新的残损情况随时都会发生。

　　2．做好长期性的观测工作，积极应对木塔残损情况的变化。根据古建筑有关技术规范的要求，对建筑物出现的残损情况应该组织力量在较长时间内进行定期观测，尽管我们对应县木塔进行了一年的观测，取得了一些残损情况变化特点的初步认识，但这仅是应县木塔木结构本身一部分短期的观测，不足以说明其整体全局的残损情况，要科学、合理、全面地掌握应县木塔残损发展的周期，险情变化的规律，需要在更长时间、更大范围内，加强定期观测工作。根据2004年一年的观测实践与认识，建议今后在观测工作中，每两个月观测一次，这样时间间隔均匀，工作部署到位，残损观测有序。实践将有力证明，只有前期性的观测工作做好，才能准确诊断木塔病因，对症下“药”，搞好应县木塔维修保护工作。