文物建筑墙体加固施工方法及工程应用

我国文物建筑遗产数量和类型众多。国家文物局发布的最新数据显示，第八批全国重点文物保护单位总计5058处，其中列入古建筑类别共计2162处，近现代重要史迹及代表性建筑共计943处，建筑类文物占全国重点文物保护单位总量的61.39%。在第三次全国文物普查76万余处文物点中，建筑类约有26万处，占总量的34.21%。由此可见，在我国不可移动文物中，地面建筑占有较高的比例，且许多历史文物建筑至今仍在使用中，与人民群众的日常生活密不 可分。

然而，由于自然与人为因素，许多文物建筑存在较大的安全隐患，亟须进行质量安全鉴定评估，并采取有效的加固措施。在科研领域，已有部分学者对文物建筑的加固修缮进行了研究。本研究将从文物建筑墙体加固的角度开展研究，阐述文物建筑加固修缮的原则，介绍与对比各种墙体加固施工工艺的特点与适用场景，并通过工程项目案例分析进一步说明各类墙体加固施工方法的实践应用。

1 文物建筑加固原则

基于文物建筑独特的历史与文化价值，在对其进行修缮时需要平衡建筑保护与结构安全双重因素，采取最优的加固方法。2018年国家文物局发布了《古建筑修缮项目施工规程（试行）》（文物规字 〔2018〕2号）（以下简称《规程》）。《规程》中提到，文物建筑项目施工应遵循“不改变文物原状”等保护原则，保护并延续古建筑的真实性与完整性。文物建筑加固是一项复杂的工程，其原则通常包括以下几点。

（1）确保结构安全。加固的首要目标是提高文物建筑的结构稳定性。对于可能存在的结构失稳问题，需要有针对性地进行修复和加固，以防止倒塌，并消除其他安全隐患。

（2）保护文物价值。在加固过程中应最大限度地保护文物的历史、文化价值和原始风貌。尽量保留建筑的原貌和历史特征，尊重历史的痕迹，确保加固不影响文物的独特性。

（3）传承技术与工艺。文物建筑加固施工应结合现代技术和传统工艺，加强对古建筑形制、结构、材料、装饰、营造技术、工艺特点等特征的研究，采用符合建筑时代、地域特征的传统材料、技术以及工艺，注重传承与保护地方传统营造技艺。

（4）实现可持续与长期发展。使用先进、可持续的建筑材料和工程技术，以确保加固效果更加持久可靠。同时制订长期的文物建筑保护计划，包括定期检测和维护，确保文物建筑在未来较长一段时间内能够维持稳定和安全。

2?文物建筑墙体加固施工方法

在建筑中，墙体具有分担荷载、分隔空间、围护遮蔽等作用，是建筑整体结构的重要组成部分。在文物建筑墙体加固工程中，通常依据原建筑受力结构、墙体材料、损坏程度、现场条件以及施工要求等因素，采用不同的加固方法。

2.1?增大截面加固法

增大截面加固法是通过增加建筑结构构件的截面尺寸，实现提高结构承载力的一种加固方法，可应用于近现代砖混结构的文物建筑墙体加固。在加固施工中，可通过该方法增加原建筑墙体的厚度，所用材料多为钢筋混凝土或砖石。新增混凝土层厚度应通过计算确定。在纵横墙以及墙板交接处，为保证施工质量及保护层厚度要求，可适当增加局部墙体新增混凝土层厚度，但应尽量减小对原文物建筑使用空间以及风貌的影响。加固时可在原墙双面、单面或局部垒砌砖石或增设钢筋混凝土后浇层，新增墙体与原墙应有可靠连接，一般可采用拉结筋对拉或植筋连接。

2.2?粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固就是在建筑墙体表面用特制的结构胶粘贴钢板或型钢，以提高原墙的抗剪能力，减缓裂缝的发展速度。对文物建筑墙体进行修复时，一般横向粘贴扁钢，以提高墙体受剪承载力。扁钢端部应有可靠锚固，一般可于纵横墙相交处设锚固角钢与等代穿墙螺杆，将扁钢与之焊接。扁钢与墙面的结合，一般可采用胶粘剂粘贴，但在端部等焊接部位应先焊接，然后局部灌胶粘剂粘结。

2.3?钢绞线（钢丝绳）网片－聚合物砂浆加固法

该方法是采用预制钢丝绳网片及其配件、专用界面剂、聚合物砂浆加固结构构件的新技术。

聚合物砂浆是由胶凝材料和可以分散在水中的有机聚合物搅拌而成的新型材料，其粘结强度高、具有较好的抗腐蚀性与防水抗渗性，且作为墙体加固材料抗压强度较高。施工时通过型钢、螺栓对钢丝网进行固定后，需要配置专用界面剂，并均匀喷涂或涂抹于待加固构件表面，再喷射高强度聚合物砂浆，使新旧墙体结构形成一体，共同承担荷载作用下的弯矩和剪力。该加固方法效果如图1所示。

图1?钢绞线（钢丝绳）网片-聚合物砂浆加固示意

2.4?钢筋网片–聚合物砂浆加固法

该加固方法与钢绞线–聚合物砂浆加固法形式类似，但基底材料为钢筋扎结而成的网片。在喷涂聚合物砂浆前需要绑扎钢筋，并通过植筋锚固于原墙体之中，与原结构的整体性更强。

加固施工时常在墙面及楼板四周阴角及门窗洞口阳角位置装设角钢，角钢用锚栓固定于墙体上。在墙面上按设计要求的钢筋网格尺寸，沿墙和门窗边缘附近标出周边钢筋位置线，其余按不大于设计要求的钢筋间距均匀布置水平和竖向钢筋位置。

2.5?钢筋网片－喷射混凝土加固法

与前两种墙体加固方法相比，该方法将加固粘结材料置换为混凝土。聚合物砂浆主要由聚合物树脂、石英砂等组成，而混凝土主要由水泥、砂、石子等组成。聚合物砂浆的强度通常比混凝土低，但具有更好的耐久性能和抗老化性能。

在加固工程中，聚合物砂浆可以在混凝土表面涂覆，也可以作为胶粘剂固定钢筋等材料，混凝土一般需要在模板中浇筑成型。

在墙体加固施工时，钢筋网片–喷射混凝土加固法无需使用界面剂，只需对墙面进行清洗与湿润，但后续的养护周期也会更长。

2.6?墙体加固方法对比

总体来说，各种加固方式在不同的应用场景中具有各自的优势和适用性。在实际项目中，需要根据原建筑墙体的损坏程度、现场条件和具体的工程需求选择合适的加固方法。各种墙体加固方法的优势、劣势与适用条件如下。

2.6.1?增大截面加固法

（1）优势。整体施工流程简单，相关工艺成熟，加固费用经济，受力可靠，能显著提高墙体承载力，降低轴压比。

（2）劣势。湿作业工作量大，养护期较长，占用原建筑空间较多，对原建筑外观影响较大。

（3）适用条件。适用于墙体承载力不满足规范要求，墙体尺寸、配筋及轴压比不符合规范规定，或当墙体混凝土强度偏低，或安全质量存在严重缺陷的 情况。

2.6.2?粘贴钢板加固法

（1）优势。施工工期较短，无需拆除原有建筑结构，加固后几乎不改变原建筑构件外形和使用空间。

（2）劣势。对施工环境的温度有限制，钢板在弧形构件表面粘贴不易吻合，且钢板较薄易变形，需做防锈处理。

（3）适用条件。适用于墙体仅横向配筋不足时，可在墙体表面设置水平横向扁钢。当墙体纵向配筋不足时，粘贴钢板的构造不易实施，因此不宜采用。

2.6.3?钢绞线（钢丝绳）网片－聚合物砂浆加固法

（1）优势。加固结构部分自重较轻，钢丝网可以在现场根据实际情况任意裁剪，灵活性较好，基本不影响建筑物原有的使用空间，聚合物砂浆具有良好的耐腐蚀性和耐久性，以及良好的技术经济性。

（2）劣势。湿作业周期长，施工工序较多，聚合物砂浆的强度和硬度相对较低，固化过程容易受环境温度和湿度影响，对界面剂的性能要求高，可能存在锚固不牢的问题。

（3）适用条件。适用于大面积墙体与局部的结构补强，可应用在原建筑结构条件一般且对承载力提升要求较低时。此外，对于地基或基础承载力较弱的项目，具有良好的适用性。

2.6.4?钢筋网片－聚合物砂浆加固法

（1）优势。钢筋网片具有良好的耐热、耐火和耐久性，通过绑扎植筋可与原结构较好的锚固连结，可依据建筑实际结构进行配筋，施工灵活性较好，施工质量易于控制。

（2）劣势。湿作业周期长，施工工序复杂，对基础墙面的状态要求较高，施工需要一定的技术和操作经验，对加固层的厚度有一定的限制。

（3）适用条件。适用于砖墙、石墙等加固厚度不大的墙体，可应用于原基础条件较好的建筑墙体加固，可以提供补强和修复的作用，处理墙体宽裂缝，恢复墙体的结构完整性。

2.6.5?钢筋网片－喷射混凝土加固法

（1）优势。加固整体强度较高，新旧材料连结较好，可显著提高墙体承载力和刚度，施工流程简便，工艺成熟，混凝土材料易得，且成本较低。

（2）劣势。湿作业工作量大，混凝土养护工序较多，工期相对较长，喷射混凝土施工时易受气温、湿度等气候条件的影响。

（3）适用条件。适用于原墙体结构相对坚固的情况，可以通过钢筋混凝土的高强度大幅增加墙体整体的承载能力，也适用于需要进行大面积加固的墙体，通过喷射混凝土形成均匀且连续的加固层。

3?文物建筑墙体加固工程实例分析

3.1?工程概况

清华大学图书馆老馆是清华大学早期四大建筑之一，由一期和二期两部分组成，均为西洋古典形式建筑。一期始建于1916年，建筑面积约2?114?m ² ；二期建于1931年，面积增至7?700?m2，一期与二期之间在相交处共用山墙，无结构缝。建筑结构受力体系是以纵墙承重为主的纵横墙混合承重体系，整体为砖混 结构。

一期建筑平面为十字形布局，包含地下1层，地上2层，建筑红砖外墙有效厚度为370?mm，内墙厚370?mm、240?mm。二期建筑分为西部、中部和东部3部分，西部建筑平面布局也是十字形，地下1层，地上2层；中部建筑平面布局为不规则形，为4层（局部3层）砖混结构；东部书库建筑平面布局为L形，地下1层，地上3层。二期建筑外墙厚490?mm，内墙厚490?mm、370?mm。该图书馆建成至今已有近百年的时间，各层墙体均出现了不同程度的损坏，部分墙面存在裂缝、孔洞或松动砖块，地下室环境潮湿，导致部分墙体存在外凸砖块与大量粘结泥土，现场情况如图2所示。

图2?施工现场墙体损坏情况

3.2?文物建筑加固施工保护方案

清华大学图书馆老馆是全国重点文物保护单位“清华大学早期建筑群”20处文物建筑之一，为第五批全国重点文物保护单位。该文物建筑反映了西方近代学校建筑在中国的演变过程，建筑风格典型，艺 术水平较高，在中古建筑史上具有重要的地位。因此，在本加固工程项目实施过程中，积极采取了相应的保护措施，遵从文物建筑加固原则，最大限度地保证原结构和室内现有文物的安全性和完整性，具体包括以下措施。

（1）项目正式施工前成立了专门的文物保护管理组织机构，明确各个岗位的职责和权限。对所有参与工作的人员进行相应的培训，加强对项目部管理人员及施工队伍的文物保护教育，增强全员的文物保护意识，提高文物保护的主动性。

（2）开工前会同与本工程有关的相关部门划定保护范围，划定重点保护区和一般保护区，对所有参建成员进行交底。在施工区域显著位置安置好文物部门设立的标志，标志中应说明文物性质、重要性、保护范围以及保护措施。

（3）建立文物保护科学的记录档案。文字资料：做好对现状的精确描述，对保护情况和发生的问题做好详细记录。测绘图纸：做好对文物现状的测绘，包括位置、平面图、保护范围等各部位的尺寸关系。照片：包括文物的全景照片、各部位特写、需要重点保护部位的照片。

（4）每日对现场进行巡回检查，并向项目经理汇报检查结果。每周召开1次施工现场文物保护专题会，根据前一周的文物保护情况及施工部位、特点布置下一周的文物工作要点。

（5）做好全封闭围挡，不得随意进出施工现场。在施工前需对每一道工序，明确文物保护的具体防护措施。分项工程验交时，确认防护措施的执行情况。进入施工现场后，用木板对现场内保留的散水、石阶等做可靠的防护。架子立杆下必须用垫板进行防护，确保文物建筑、设施的现状不受损。

3.3?一期墙体加固工程

由于图书馆建筑整体层高较低，且存在地下室，大部分墙体受潮严重，若采用粘贴钢板加固法直接将钢板等加固材料粘贴于墙体表面，易发生材料掉落的情况，难以保证加固连接的紧密性，且施工过程工序复杂，后续维护工作量较大，不符合文物建筑加固保护可持续与长期发展原则。

考虑到基础承载力与墙体现状，一期地下室与首层墙体采用角钢框架结合钢筋网－聚合物砂浆加固，其中外墙现有拱洞采用砖砌封堵后进行单面喷射聚合物砂浆加固，内墙采用双面加固，作法如图3所示。

    （a）             （b）

图3?施工现场墙体单（双）面加固作法示意

（a）双面加固剖面示意；（b）单面加固剖面示意

一期2层建筑墙体损坏情况相对较轻，对于墙体出现裂缝、酥碱、破损、缺失，若因检测打开的部位砖块缺失，应对原砖块进行替换；若砖墙严重破损，表面凿毛后采用钢绞线网片－聚合物砂浆进行抹面加固。

一期工程项目部分墙体采用角钢固定钢筋网－聚合物砂浆加固方法，单面加固厚度40?mm，双面加固厚度共80?mm，楼板为板下增厚40?mm，加固厚度基准测量点以最凸点为准，以保证最凸点厚度满足加固厚度要求，同时墙面及楼板加固完成面应保持水平和垂直，具体施工工艺流程如图4所示。

图4?钢筋网－聚合物砂浆加固法工艺流程

使用钢筋网－聚合物砂浆加固方法施工时要点 如下。

（1）由于原地下室环境潮湿，原回填土含水率大，仍有大量泥土粘结在墙体上，需清理干净再进行下一步作业。采用小型电镐剔凿拆除墙面和基础外凸砖块、灰浆块体，拆除过程中尽量平行于基础和墙面，避免对文物建筑基础和墙体造成二次结构损伤。

（2）为了保证加固层与原墙面可靠粘结，对原墙有损坏或酥碱较严重的部位，应先进行局部拆砌或修补。建筑面层拆除完毕，应先检查墙体是否存在裂缝、孔洞或松动砖块，如有裂缝或孔洞，应先采用压力灌浆修补裂缝孔洞。

（3）铺设钢筋网时应在墙面及楼板四周阴角及门窗洞口阳角位置设置 L 63×8和 L 63×6角钢。单面墙体加固用L形锚筋植入原墙内拉结。双面加固时，采用S形穿墙拉结筋与原墙体拉结，穿孔位置应注入植筋胶填实，拉结筋必需布置在钢筋网交点上，间距应符合设计要求，钢筋网四周与墙角位置角钢进行双面焊接固定，保证钢筋网与角钢整体性。

（4）喷射聚合物砂浆前，配置专用界面剂，并均匀喷涂或涂抹于待加固的墙体表面。砂浆喷射时应于界面剂表面已有粘性但表面未干时，将环氧聚合物砂浆喷涂于待加固构件表面，拌制好的砂浆须在30?min内使用完。砂浆喷射时，应注意从下往上分层喷射，喷射面层均匀密实，单层喷射厚度宜不超过20?mm。如喷射不密实或有缺陷，应进行补喷和复喷，并不得出现漏筋情况，否则会严重影响加固材料的连结强度。钢绞线网片－聚合物砂浆加固方法施工流程与质量控制要点与钢筋网基本相同，但钢丝绳的安装流程更为简单，施工时沿受力方向将钢丝绳张拉绷紧，两片钢丝绳网相连时，第2片钢丝绳网的端头应固定在上一片已经安装好的钢丝绳网内部，形成一定的搭接长度。参考规范要求，一期2层建筑采用 ?0.6?mm、网孔12.7?mm的钢丝绳网对墙体进行加固。

3.4?二期墙体加固工程

与图书馆一期建筑相比，二期建筑面积更大，层高更高，结构更复杂。经过研讨及方案比选，二期西部首层全部纵墙及2层中间区域纵墙采用高强不锈钢钢丝绳－聚合物砂浆法进行单面修缮，加固厚度为25?mm，钢丝绳直径分别为3.2?mm和3.0?mm。二期中部和东部采用钢筋网–喷射混凝土方法进行加固，墙体单侧加固厚度均为60?mm。相较于聚合物砂浆面层，混凝土材料具有更强的承载力与连结力，施工时无需喷涂界面剂，养护周期也更长。钢筋网–喷射混凝土加固方法施工流程如图5所示。

图5?钢筋网－喷射混凝土加固法工艺流程

使用钢筋网–喷射混凝土加固方法施工时要点 如下。

（1）原墙面碱蚀严重时，应先清除松散部分，剔除已松动的勾缝砂浆，进行勾缝处理。拆除墙体建 筑面层及粉刷层，直至漏出结构面，应对墙体的裂缝、孔洞进行修补。

（2）铺设钢筋网时，竖向钢筋应靠近加固面，钢筋网应用钢筋头或砂浆垫块预先垫出钢筋网与加固面间的间隔层。钢筋网采用点焊或绑丝绑扎固定。

（3）钢筋绑扎完成并验收合格后，对面层进行加固时，预拌混凝土通过喷射机由喷管喷出，喷射机动力由空压机提供。混凝土喷射时应注意从下往上进行分层喷射，喷射面层均匀密实。喷射完成后，立即使用刮板进行墙面找平，并检查喷射质量。

当喷射不密实或有缺陷时，应进行补喷和复喷，不得出现漏筋情况。喷射混凝土较薄，水分容易蒸发，待最后一层喷射的混凝土终凝2?h后，应开始养护。养护可以采用表面洒水、覆盖并保湿和喷养护剂的方法。养护时间应不少于14?d。

4 结束语

文物建筑的保护加固对于我国历史文化的传承与发展具有重要的作用。近年来，技术与工艺的进步、材料的更新迭代为文物建筑的保护带来了新的希望。墙体作为建筑结构的重要组成部分，其稳定性对建筑承载能力、抗震能力、抗风能力等均有显著的影响。

相较于普通文物建筑的加固需要考虑更多的因素，应遵循确保结构安全、保护文物价值、传承技术与工艺、实现可持续与长期发展的原则，在众多墙体加固方法中，应依据文物建筑受力结构、墙体材料、损坏程度、现场条件以及施工要求等因素，采用最优的加固方法，并采取相应的文物保护措施。

未来的研究需进一步将不同的加固方法应用于工程实践中，优化施工流程、工具材料以及管理模式，总结更多有益的经验。