既有古城墙修复施工方法与流程

本发明涉及建筑物修复施工方法，具体而言，是一种既有古城墙修复施工方法。

背景技术：

古城墙经长期自然风化侵蚀和人为破坏，出现不同程度的破坏。由于保护不力，古城墙的破损情况主要有以下几种情况：城墙表面酥碱、城墙外包砖缺失（土体局部破损）、残存夯土墙多处挖筑窑洞、城墙整体缺失，此外，有些城墙内外侧夯土墙多处被挖筑成土窑。

为了延续历史文脉，有效地保护古城历史文化遗存，需要对古城墙进行修复。采用传统大面积拆补砌法，城墙拆除力度大，材料浪费严重，结构安全不易保证，最关键是历史原貌破坏严重。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种既有古城墙修复施工方法，从而减小拆除力度，保护城墙原貌，避免二次破坏。

为解决以上技术问题，本发明提供的一种既有古城墙修复施工方法，包括步骤：

（一）城墙外表酥碱情况的处理

（1）城墙中部和下部存在个别酥碱情况的处理措施

城砖酥碱深度少于2厘米的予以保留；酥碱深度超过2厘米的予以剔凿挖补，

采用錾子人工剔除酥碱的整块砖，并确保四周砖茬保存完好，再将该砖范围内清扫干净，然后浇水润湿周边砖块，最后采用同规格的砖白灰膏砌筑、勾缝，并随色做旧；

（2）城墙上部砖块大面积酥碱且酥碱深度较大情况的处理措施

①拆除酥碱城砖：

为了避免对古城墙产生二次破坏，拆除前需确定拆除范围，确保四周砖茬保存完好，按酥碱深度超过20mm,面积超过15㎡为依据，进行拆除范围界定，并用粉笔圈识；

拆除前，确定中间部位丁砖，用錾子顺灰缝剔除该丁砖四周顺砖，用手持切割机切割凸出丁砖；从该位置开始向四周大面积切割拆除，拆除至界定边缘部位时，沿拆除范围线，用小錾子顺着灰缝轻击至砖松动，清除酥碱砖；

拆除完毕后进行基层清理，去除基层白灰，切割修补基层墙面，喷水湿润；

②人工掏丁：剔除表面酥碱层后，在剔除的墙面底层丁砖位置，隔丁掏丁，即隔一个丁砖，下一个丁砖位置用小錾子顺灰缝掏孔，上下两皮砖掏空位置错开；

③清理：将被掏的丁砖周边范围内清扫干净，然后浇水润湿周边砖块，使周边砖块饱和更具粘结性。

④扁钢植入：在横向间距500mm，竖向间距为每5皮砖的灰缝处，植入扁钢；

⑤补砌：按原有城墙砌筑方法砌筑，掏丁位置整砖补丁补砌，未掏丁位置半砖补砌；

（二）城砖缺失，土体局部破损城墙修缮措施

根据现场现存城墙情况进行gps测量定位，确定城墙原址；根据完好城墙情况确定基础位置，现存城墙墙向外扩2.5米范围内基槽开挖，进行城墙原基础寻找及保护；

原基础清理，修砌后进行城墙砌筑：

①立角度皮数杆：根据城墙的角度制作角度皮数杆，在城墙砖砌体转角处、交界处设置皮数杆，皮数杆上标明砖皮数、灰缝厚度以及竖向构造的变化部位；在相对两皮数杆上砖上边线处拉准线；

②条石基础砌筑：基础采用条形青石进行补砌，砌筑完成后根据墙体倾斜度进行石材打磨，再在进行白灰膏勾缝，最后做旧；

③墙体砌筑：原有古城墙采用条砖进行“梅花丁”砌筑；

④衬里砖墙与城墙土体夯填：砌筑墙体时，外表层砖砌体分层、分段同砌，随之分段填充土体，分层夯筑，砖砌体与夯筑土方交替施工作业。

（三）新建城墙施工

新旧城墙交接处理：新旧墙体交接处采用搭砌法，即把旧有墙体拆成台阶形，用规格一致的城砖一层层搭砌，保持新旧墙面灰缝一致，浑然一体，砌筑所用城砖按原城砖尺寸。

墙体砌筑：每5层外包青砖梅花丁墙的内侧顺砖改为暗设丁头砖和衬里砖每8层墙咬合为一体；砌筑时先砌筑城墙外侧墙体，每工序砌青砖四层，高度不超过0.5m。

土体夯填：

采用灰土分层铺垫夯实，夯实后厚度约120－150mm，使用蛙式打夯机夯打；

在过度失水和胶结干透的夯层上铺筑下一步夯土层时，铺筑厚度增加至200mm，以防夯筑时将上一步夯层振坏。

进一步地，条石基础砌筑时，青石加工厚度与同层数既有青石厚度一致，同层数条石全为新砌青石时加工厚度为20cm、15cm两种尺寸，根据图纸设计尺寸进行砌筑；条石基础外侧收分为8%，采用干拌水泥砂浆砌筑，灰缝厚度8～10mm。

进一步地，墙体砌筑时，古城墙外包砖采用规格为420x210x80mm仿制手工条砖，按原制采用纯净的泼灰泥“梅花丁”砌造方法砌筑，各部位灰缝宽厚6～8mm，外包砖厚度为210mm。衬里砖墙采用规格为240x115x53mm机制红砖，灰缝宽厚≦10mm。根据外包砖与衬墙砖尺寸、灰缝厚度以及砌筑方法，确定每5层外包青砖梅花丁墙的内侧顺砖改为暗设丁头砖和衬里砖每8层墙咬合为一体，加强相互间的连接与整体性；由于外包砖厚度为210mm，梅花丁墙的丁头砖为半块砖，每5层的第5层丁头砖为整块砖与衬里砖墙咬合为一体。

进一步地，在垫筑夯层土时，有的残存墙上留存有原夯土，补夯夯土时将原墙体表层的分化干酥土层刮去，露出原夯土层，在原夯土层上铲挖台阶，从而使新旧土体结合紧密，新夯筑部分的材料含水率控制在14～16％之间。

本发明所采取的既有古城墙修复方法，针对不同破损情况，制定针对性掏丁植筋拉结措施、外包手工青砖与内衬机红砖的混砌咬合技术、城墙原土体与补夯土台阶状夯实等措施。既能有力保护历史原貌，同时也最大限度的消除、减轻了病害，避免了古城墙二次破坏，并确保古城墙修复质量及施工结构安全，使古城墙修复中未因追求外形的完整、美观复制、补配而影响文物安全或产生安全隐患，并极大地减少了资源的浪费。

附图说明

图1是大面积酥碱的古城墙立面图。

图2是酥碱砖起始拆除位置示意图。

图3是酥碱城墙原状平剖图。

图4是剔除酥碱城墙后平剖图。

图5是隔丁掏丁平剖图。

图6是植扁钢平剖图。

图7是城墙补砌平剖图。

图8是城墙缺失，土体局部破损城墙修缮剖面图。

1-中间部位丁砖，2-灰缝，3-内部城墙，4-酥碱城墙，5-未酥碱城墙，6-丁孔，7-扁钢，8-基层墙砖，9-补砌墙砖，10-条石基础，11-仿制手工条砖，12-机制红砖，13-现存城墙土体，14-新夯填土体。

具体实施方式

本发明所述的既有古城墙修复施工方法，其工艺李流程包括：现状调查→现场清理及准备→修复施工→验收。

一，现状调查

经现场勘测调查发现，古城墙的破损情况有以下三种情况：城墙表面酥碱、城墙外包砖缺失（土体局部破损）、残存夯土墙多处挖筑窑洞、城墙整体缺失。

二，现场清理及准备

（1）因修建道路时整体地面抬高，将部分墙体埋入土体中，采用挖掘机和人工将地面标高降低至原始高度。拆除周边违章建筑物、构筑物、基础设施，清理杂草及垃圾。

（2）封堵窑洞：由于保护不力，在城墙内外侧夯土墙多处被挖筑成土窑，用于居住。该处处理措施为：采用机红砖进行实堵。

封堵时由内向外，由下至上，以高度500mm，宽度500mm为砌筑单位（首层高度1000mm），逐层逐步砌筑，每个砌筑单位间留直槎咬合。窑洞上部圆弧部位侧壁与顶部与砌体交接处斜插砖砌筑，孔隙处砂浆填充密实；窑洞最外侧砖砌筑时留斜茬，与城墙内衬机红砖咬合，确保城墙的整体牢固。

三，修复施工

1.城墙外表酥碱情况处理措施

城墙外表酥碱情况主要存在两大类：一类主要是在城墙中部和下部的小面积的个别酥碱情况；另一类主要存在于城墙上部的大面积砖块酥碱且酥碱深度较大的情况。主要采取的措施如下：

（1）城墙中部和下部存在个别酥碱情况的处理措施

这种酥碱情况一般比较分散，未形成整体一片。根据酥碱深度不同处理措施有两种：一是城砖酥碱深度少于2厘米的予以保留；二是酥碱深度超过2厘米的予以剔凿挖补。对于第二种情况，采用錾子人工剔除酥碱的整块砖，并确保四周砖茬保存完好，再将该砖范围内清扫干净，然后浇水润湿周边砖块，使周边砖块饱和更具粘结性，最后采用同规格的砖白灰膏砌筑、勾缝，并随色做旧。

（2）城墙上部砖块大面积酥碱且酥碱深度较大情况的处理措施

主要施工流程：拆除酥碱城砖（深度420mm）→人工掏丁（深度210mm)→清理→补砌。

①拆除酥碱城砖（深度210mm，即城墙外表面顺砖整砖拆除，丁砖为剔除半个丁砖）：

为了避免对古城墙产生二次破坏，拆除前需确定拆除范围，确保四周砖茬保存完好。本方案按酥碱深度超过20mm,面积超过15㎡为依据，进行拆除范围界定，并用粉笔圈识，详见图1、图3。

拆除前，确定酥碱区域的中间部位丁砖1，用錾子顺灰缝2剔除该丁砖四周顺砖。用手持小型切割机切割凸出丁砖。从该位置开始向四周以此方法大面积切割拆除。拆除至界定边缘部位时，沿拆除范围线，用小錾子顺着灰缝轻击至砖松动，清除酥碱砖，详见图2、图4。

拆除完毕后进行基层清理，去除基层白灰，切割修补基层墙面，喷水湿润。

②人工掏丁（深度210mm)：剔除表面酥碱层后，在剔除的墙面底层丁砖位置（一顺一丁砌筑），隔丁掏丁，即隔一个丁砖，下一个丁砖位置用小錾子顺灰缝掏孔，深度210mm，上下两皮砖掏空位置错开，详见图5。

③清理：将被掏丁砖周边范围内清扫干净，然后浇水润湿周边砖块（使周边砖块饱和更具粘结性）。

④扁钢植入：详见图6，在横向间距500mm，竖向间距为每5皮砖的灰缝处，植入扁钢（50×5），扁钢植入清理后的基层300mm深，外漏100mm以备新砖压砌。

5补砌：详见图7，按原有城墙砌筑方法（一顺一丁）砌筑，掏丁位置整砖补丁补砌，未掏丁位置半砖补砌，保证了新砌城墙与旧有城墙结构的拉结稳定及外观整体效果。

2.城砖缺失，土体局部破损城墙修缮措施

（1）根据现场现存城墙情况进行gps测量定位，确定城墙原址。

（2）根据完好城墙情况确定基础位置，现存土墙向外扩2.5米范围内基槽开挖，进行城墙原基础寻找及保护。

（3）原基础清理，修砌后进行城墙砌筑。

①立角度皮数杆：根据城墙的角度（外城墙墙面收分为15%，内墙面收分为10%）制作角度皮数杆。在城墙砖砌体转角处、交界处设置皮数杆，皮数杆上标明砖皮数、灰缝厚度以及竖向构造的变化部位。皮数杆间距不应大于15m。在相对两皮数杆上砖上边线处拉准线。抄平弹线时要细致认真；皮数杆要牢固可靠，防止碰撞松动。皮数杆立完后，要再进行一次水平标高的复验、确保皮数杆高度一致。

②条石基础10砌筑：条石基础10采用条形青石11进行补砌，青石加工厚度与同层数既有青石厚度一致，同层数条石全为新砌青石时加工厚度为20cm、15cm两种尺寸，根据图纸设计尺寸进行砌筑。条石基础外侧收分为8%，采用干拌水泥砂浆砌筑，灰缝厚度8～10mm。砌筑完成后根据墙体倾斜度进行石材打磨，再在进行白灰膏勾缝，最后做旧。

③墙体砌筑：原有古城墙采用规格为420x210x80mm手工条砖进行“梅花丁”砌筑，各部位灰缝宽厚6～8mm。墙体砌筑过程中，为了与既有古城墙的外观砌筑方法一致，同时达到节约成本目的。

采用的砌筑方法为：古城墙外包砖采用规格为420x210x80mm仿制手工条砖11，按原制采用纯净的泼灰泥“梅花丁”砌造方法砌筑，各部位灰缝宽厚6～8mm，外包砖厚度为210mm。衬里砖墙采用规格为240x115x53mm机制红砖12，灰缝宽厚≦10mm。根据外包砖与衬墙砖尺寸、灰缝厚度以及砌筑方法，确定每5层外包青砖梅花丁墙的内侧顺砖改为暗设丁头砖和衬里砖每8层墙咬合为一体，加强相互间的连接与整体性。由于外包砖厚度为210mm，梅花丁墙的丁头砖为半块砖，每5层的第5层丁头砖为整块砖与衬里砖墙咬合为一体。

其中，拌制泥浆应严格执行施工配合比和搅拌时间，尽量做到随拌随用、少量储存，控制灰泥浆的稠度，确保灰缝饱满整齐，清水墙面干净整洁无泥浆悬挂。

④衬里砖墙与城墙土体夯填：砌筑墙体时，外表层砖砌体分层、分段同砌，随之分段在现存城墙土体13与砖砌体之间填充新夯填土体14，分层夯筑（控制回填土含水率，木锤夯筑，随砌随夯），砖砌体与夯筑土方交替施工作业，详见图8。

城墙衬里砖墙在平面布置间距及肋墙的深度等则视残存土墙体的保存状况及加固需要而调整。衬里砖墙及肋墙与城墙土体之间尽量避免光面交接，使其互相交结紧密，必要部位应满灌桃花浆，避免局部空心现象发生。

3.新建城墙施工

（1）新旧城墙交接处理：新旧墙体交接处采用搭砌法，即把旧有墙体拆成台阶形，用规格一致的城砖一层层搭砌，保持新旧墙面灰缝一致，浑然一体，砌筑所用城砖按原城砖尺寸。

（2）墙体砌筑施工具体施工方法同前面2-③所述，即每5层外包青砖梅花丁墙的内侧顺砖改为暗设丁头砖和衬里砖每8层墙咬合为一体。砌筑时先砌筑城墙外侧墙体，每工序砌青砖四层，高度不应超过0.5m，当日砌筑，当日不得垫土夯筑墙心。

（3）新建城墙异形折角处施工：新建城墙异形折角处墙砖根据折角角度进行现场加工定制，砌筑时每隔一层折角处使用一次定制异性折角砖，防止折角处出现通缝现象。

（4）土体夯填

按设计配合比充分拌合均匀灰土，分层铺垫夯实，虚铺每层厚度不得超过250mm，夯实后厚度约120－150mm，使用蛙式打夯机夯打，一夯压半夯、两边成活。打不到的地方采用人工夯打，夯锤底面直径200－220mm，采用一点三打，重复投窝一点二打，再将夯窝之间未夯的部位采用一点三打的步骤夯平，成活后表面无虚土、无橡皮土，且夯痕明显，经隐蔽项目检验合格后铺筑下一步。

每次夯筑结束后，在停夯期间，应采取防雨、防晒措施，夯后3天内严禁水泡，气温过高时（超过30℃）应洒水养护。

在过度失水和胶结干透的夯层上铺筑下一步夯土层时，铺筑厚度应增加至200mm，以防夯筑时将上一步夯层振坏。

拌合好的灰土料，当日必须铺筑夯打，严禁隔夜夯打。

在垫筑夯层土时，有的残存墙上留存有原夯土，补夯夯土时需将原墙体表层的分化干酥土层刮去，露出原夯土层，在原夯土层上铲挖台阶，从而使新旧土体结合紧密。新夯筑部分的材料含水率应适当降低，防止水分蒸发后因体积缩小而产生过大的缝隙，含水率一般应控制在14～16％之间，夯打次数以三遍成活为宜。