張濤手持改良的用于檢測(cè)古建筑木結(jié)構(gòu)的木材微鉆阻力儀。新京報(bào)記者 浦峰 攝

北京文化守護(hù)人張濤，現(xiàn)任北京市考古研究院（北京市文化遺產(chǎn)研究院）遺產(chǎn)預(yù)防保護(hù)部主任、研究館員，北京市文物局領(lǐng)軍人才，國(guó)家科技專家?guī)鞂＜?，?guó)家社會(huì)科學(xué)基金專家?guī)鞂＜摇Ｖ饕獜氖鹿沤ㄖ萍急Ｗo(hù)研究以及古建筑的預(yù)防性保護(hù)，給古建筑做“體檢”，“給文物治未病”。

張濤不到十平方米的設(shè)備庫(kù)房，擺滿了高科技“狠活兒”。微鉆阻力儀、回彈儀、應(yīng)力波、雷達(dá)、紅外熱成像儀……有的聽名字能理解，有的只能請(qǐng)張濤掃盲。

他隨手拎起一件紅外熱成像儀：“大家都知道，紅外熱成像儀對(duì)溫度特別敏感。把它用在古建保護(hù)行業(yè)，能靈敏地感知屋面漏雨情況?！边@兩天剛剛下過雨，他把機(jī)器探頭對(duì)著漏雨的一處屋頂，“看，溫度最低的藍(lán)色區(qū)域就是漏雨的地方?！?/p>

從開始做病害研究，到帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)改造微鉆阻力儀、大力推行古建的定量化檢測(cè)，推動(dòng)地方標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，“文物醫(yī)生”張濤希望，盡可能多地留住古建的“魂”，讓它們更好地傳承下去。

“心電圖”監(jiān)測(cè)確保萬寧橋安全

一年前，“北京中軸線——中國(guó)理想都城秩序的杰作”成功申遺，萬寧橋就是15處遺產(chǎn)點(diǎn)之一。始建于元代的萬寧橋，被譽(yù)為“中軸線上第一橋”。如何守住古老的遺產(chǎn)，讓它繼續(xù)陪伴城市？張濤和同事們一直在尋找答案。

2019年開始，張濤和同事們開始對(duì)萬寧橋等大運(yùn)河北京段遺產(chǎn)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在前期方案制訂過程中，他們經(jīng)過反復(fù)討論，決定利用拾振器對(duì)橋體振動(dòng)頻率、振動(dòng)速度等一些細(xì)小變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

“拾振器對(duì)微小的振動(dòng)非常敏感?！彼檬直葎澲鞍咽罢衿鞣旁谧雷由?，一只貓從旁邊跑過去，拾振器能監(jiān)測(cè)到。長(zhǎng)城那么長(zhǎng)，推一下墻體，拾振器也能感覺到。來一陣風(fēng)、下一場(chǎng)雨，拾振器都能監(jiān)測(cè)到?！?/p>

利用這個(gè)原理，張濤和同事們每年都要對(duì)萬寧橋的振動(dòng)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。“這類似于給人類做心電圖，10歲、20歲、30歲時(shí)采集到的信息是不一樣的，有上下起伏，通過長(zhǎng)期觀察，在合理范圍內(nèi)輕微浮動(dòng)，可以認(rèn)為文物是沒問題的。對(duì)文物來說，最好是沒有產(chǎn)生新的變化?！?/p>

除了拾振器，張濤和同事們還采用地質(zhì)雷達(dá)檢查橋體內(nèi)部是否有空鼓，用三維激光掃描儀進(jìn)行外形尺寸系統(tǒng)測(cè)量，為萬寧橋建起一套可量化的檢測(cè)體系，“激光測(cè)距，光線發(fā)出后照射在建筑表面，再反射回來，測(cè)出儀器到建筑表面的距離。沿著建筑表面，把所有關(guān)鍵點(diǎn)采集一遍，就能繪制出建筑點(diǎn)云數(shù)據(jù)。過一段時(shí)間，用同樣的方式再采集一遍，和原有數(shù)據(jù)一對(duì)比，哪里的磚石有變動(dòng)、哪里出現(xiàn)凹陷，立刻就能發(fā)現(xiàn)?！?/p>

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集，常常需要蹲點(diǎn)，而且風(fēng)雨無阻?！坝捎谌f寧橋底下有水系，我們?cè)跍y(cè)量橋梁券洞時(shí)非常困難，儀器不太好架到橋底下。有人會(huì)問，為什么不劃船？因?yàn)榇谒嫔蠒?huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，三維激光打出去的瞬間，稍微一晃動(dòng)，光線打到橋梁上再返回，會(huì)有一到兩厘米的誤差，測(cè)出來的數(shù)據(jù)就是無效的?！睆垵硎尽?/p>

于是，張濤和同事們只能等每年北京最冷的時(shí)候，去萬寧橋采集數(shù)據(jù)?！半m然三九天寒風(fēng)刺骨，但天氣越冷對(duì)我們的工作越有利，冰面凍得越瓷實(shí)，踩在上面越硬，儀器架在上面才穩(wěn)當(dāng)。”

但是，室外溫度過低，也給采集工作帶來了困難。令張濤印象深刻的是，當(dāng)時(shí)，北京室外溫度達(dá)到-18℃，他們走到萬寧橋底，儀器剛拿出來測(cè)了兩分鐘就關(guān)機(jī)了。只能趕緊把電池拿下來，放在胳肢窩里暖一會(huì)，等儀器開機(jī)了繼續(xù)測(cè)，如此反復(fù)好多次，才算完成了整個(gè)數(shù)據(jù)采集。

張濤經(jīng)常使用的紅外熱成像檢測(cè)儀。新京報(bào)記者 浦峰 攝

研發(fā)微鉆阻力儀探知古建筑內(nèi)部“病情”

張濤和同事們的工作，可以形象地稱之為“給文物做體檢”，這在十幾年前，還是個(gè)新鮮事兒。

2008年，張濤和同事開始做文物的病害研究，發(fā)現(xiàn)文物建筑的結(jié)構(gòu)病害至關(guān)重要，就像人類身體的骨骼?！肮庋芯磕睦镉胁〔恍校€要對(duì)整個(gè)體系的受力包括病害危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)研究，并進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的比對(duì)，才能一點(diǎn)點(diǎn)了解文物建筑變化的過程。”

在進(jìn)行古建筑木結(jié)構(gòu)研究時(shí)，張濤和同事們查閱大量資料，發(fā)現(xiàn)國(guó)外有一款微鉆阻力儀，通過給樹木“打一針”的方式來判斷樹木健康程度，包括有無糟朽、空鼓等。“它的原理是根據(jù)貫入阻力值的大小來確定樹木的病害程度，一個(gè)完好的樹墩，要花很大力氣才能把針鉆進(jìn)去，但如果里面又糟朽、空鼓，很容易就能鉆進(jìn)去。”

愛琢磨的張濤就想到：中國(guó)古建筑是以木結(jié)構(gòu)為主要受力的框架和體系，能否把這種儀器應(yīng)用在木結(jié)構(gòu)的檢測(cè)上？“把儀器引進(jìn)之后，我們進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)是可行的。當(dāng)然，強(qiáng)度的換算、判斷空鼓的方式方法，都要通過試驗(yàn)重新進(jìn)行標(biāo)定，建立自己的標(biāo)準(zhǔn)曲線?！?/p>

中國(guó)地大物博，張濤表示，“南北方的含水量、降雨量不同，樹種又多，如果我們使用同一款儀器，不同樹種、不同含水量，測(cè)出來的值對(duì)應(yīng)強(qiáng)度是不同的。在研究中，針對(duì)每一地區(qū)樹種和含水率，我們都要建立不同的強(qiáng)度曲線，才能將測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確換算。整體工作量很大，直到現(xiàn)在我們都還在不斷積累?！?/p>

經(jīng)過五年的潛心研究，一款用于文物檢測(cè)的微鉆阻力儀誕生，可以通過電機(jī)把直徑1.5毫米、45厘米長(zhǎng)的探針逐步推進(jìn)到柱子里，探測(cè)的數(shù)據(jù)打印出來像各類體檢數(shù)值曲線一樣簡(jiǎn)潔明了，讓古建筑檢測(cè)變得更加精準(zhǔn)。

文物檢測(cè)微鉆阻力儀的誕生，給中國(guó)古建保護(hù)領(lǐng)域帶來了革命性影響。以測(cè)量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，2015年，北京推出了第一個(gè)關(guān)于木結(jié)構(gòu)的《古建筑結(jié)構(gòu)安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》，張濤和同事們開始正式在行業(yè)內(nèi)推廣這種檢測(cè)方法。

“過去，有經(jīng)驗(yàn)的老師傅都是拿著錘子敲打木構(gòu)件，通過聽聲音判斷有沒有病害。如果出現(xiàn)空鼓，會(huì)出現(xiàn)‘咚咚咚’一樣的聲響，相反，如果比較致密，發(fā)出的聲音很沉悶?！睆垵f，“但是，這種方法只能定性地判斷有無病害，無法定量判斷病害程度、有多大的空腔?！?/p>

張濤介紹，使用微鉆阻力儀，可以從不同高度、不同角度鉆進(jìn)去，通過圖譜的分析解讀，就能計(jì)算出里面空洞的大小，將來做受力分析時(shí)，就能判斷出木柱的有效截面積，判斷其殘損程度，“老構(gòu)件是古建筑的靈魂，通過定量檢測(cè)，在進(jìn)行文物修繕時(shí)可以做到少換或者不換老舊構(gòu)件，盡可能多地保存歷史信息，留住古建的‘根’?！?/p>

微探針發(fā)現(xiàn)雍和宮有根立柱已糟朽

這些年，張濤和同事們已經(jīng)為大大小小的北京七十余處古建進(jìn)行體檢，多次治“未病”，防患于未然，避免了文物建筑的嚴(yán)重破壞。

在為雍和宮文物建筑群的所有單體建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)，雍和宮西穿堂門某根柱子表面上看是完好的，但木柱底部很容易就被微鉆阻力儀的探針打穿了，幾乎沒有阻力。經(jīng)過仔細(xì)勘察發(fā)現(xiàn)，柱底內(nèi)部已經(jīng)糟朽。

張濤舉起一只手，放在桌子上比劃：“相當(dāng)于椅子其中的一條腿已經(jīng)糟朽了，受力不均，來陣風(fēng)都容易造成垮塌。如果四條腿完好，外力一推不容易倒，至多發(fā)生平移?！庇谑?，張濤及時(shí)將病害報(bào)給管理使用單位，管理人員及時(shí)組織修繕，保證了雍和宮的文物建筑安全。

前幾年，在對(duì)全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位北京二七車輛廠的一棟法式小別墅進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，張濤發(fā)現(xiàn)，拾振器顯示的建筑木構(gòu)架振動(dòng)速度，超過國(guó)家規(guī)范的兩倍之多。

這一異常情況立刻引起了張濤的注意?！拔覀兇蜷_屋頂?shù)奶旎ò?，發(fā)現(xiàn)屋頂?shù)牧杭苡泻芏嗟胤匠霈F(xiàn)了糟朽、開裂等情況，拿探針一扎，完全沒有阻力。在這種情況下，建筑雖然屹立不倒，但已十分危險(xiǎn)，我們趕緊下發(fā)D級(jí)危險(xiǎn)通知書，讓管理方趕緊把建筑圍擋起來，防止坍塌，同時(shí)抓緊組織人員搶修，避免了短時(shí)間內(nèi)的建筑倒塌風(fēng)險(xiǎn)?！?/p>

生長(zhǎng)在北京的張濤，小時(shí)候就喜歡在天壇公園玩，工作后參加的第一個(gè)項(xiàng)目就是祈年殿建筑群大修。說起現(xiàn)在“文物醫(yī)生”這個(gè)職業(yè)，張濤形象地打比方。“需要‘望聞問切’，獲得整體認(rèn)識(shí)，也要定量判斷，如看病抓藥，全面體檢，才能‘對(duì)癥下藥’?，F(xiàn)在我國(guó)的古建保護(hù)，已經(jīng)從‘搶救性’保護(hù)轉(zhuǎn)向‘預(yù)防性保護(hù)’，逐步走向科學(xué)化、正規(guī)化的保護(hù)之路。能生在當(dāng)下，在變革關(guān)鍵時(shí)期起到一點(diǎn)作用，助力文物保護(hù)邁向新的階段，我很榮幸。”

談及對(duì)未來的期許，張濤表示，期待古建保護(hù)方面的地方標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)能夠盡快完善，對(duì)古建形成精細(xì)化保護(hù)，“同時(shí)，文物預(yù)防性保護(hù)工作需要大量專業(yè)技術(shù)人員，目前的人員體系，還不足以滿足現(xiàn)有文物建筑保護(hù)的需要。特別需要加大專業(yè)設(shè)置、單位人才培養(yǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)的支持力度，讓更多熱愛文物保護(hù)的年輕人，走進(jìn)我們這個(gè)行業(yè)?！?/p>

新京報(bào)記者 展圣潔

編輯 張樹婧 校對(duì) 張彥君