意大利比萨斜塔拯救性加固纠偏工程始末——兼谈我国古建筑保护维修之例
比萨斜塔,系意大利著名的古代文化遗产,是世界建筑史上的奇迹。它是意大利中部比萨城内比萨大教堂的一座钟楼(图一)。为8层圆柱形建筑。塔高54.5米,塔身底部墙壁厚约4米,顶部厚2米余,自下而上,外围8重拱形券门,底层15根圆柱,中间6层各31根圆柱(图二),顶层12根圆柱,共建成213个拱形券门。全部采用大理石瓷筑而成,重达1.42万吨,造型古朴而秀丽,为罗马式建筑的范本。因其数百年来,塔身缓慢地向外倾斜,故称为“斜塔”。也因为“斜而不倾塌”而闻名遐迩(图三)。建筑师争相现场考察,游客纷至沓来,一睹斜塔风采。笔者于1964年,在全国古建筑培训班学习时,梁思成先生等授课老师讲比萨斜塔倾斜之奇和意大利政府抢救加固斜塔的修缮理念,并向全世界征集纠斜(偏)加固方案等。引起我参观考察比萨斜塔的非常强烈的兴趣,久久未能实现,直至退休后,得以两次赴意大利旅游参观考察比萨斜塔,一次是1998年参观斜塔保护施工现场,二是2011年维修竣工后的现场参观(图四、图五),感受颇多。现就两次到意大利旅游参观比萨斜塔的笔记和购买的书、报等资料,以及国内媒体诸多有关报道,撰就此文,以借“它山之石”,对我国古建筑,特别是高层建筑的维修保护工程以启借鉴作用。
比萨斜塔,有许多传闻趣事,也有许多至今尚不能确定的疑点,仍无法释怀。成为它神秘的极富传奇色彩、引人入胜的历史。但它更多是因为“斜”和“治斜”的营造工程、治斜技术,特别是文化遗产的保护理念和保护工程方案编制的严密性,以及*后“纠偏”成功,更引起世界业界的关注和具有“它山之石,可以攻玉”的借鉴效应。关于它的设计者、创建年代、何时倾斜、如何“治斜”、“治斜”经过、治斜竣工后为何还斜等问题予以简要梳理。据意大利博内记出版社出版的《艺术与历史丛书 比萨》等书刊记载“这座著名的斜塔是谁设计的,至今还有疑问。”通常的说法是博纳诺 比萨诺在因斯布鲁克的古利埃尔莫的协助下设计的。但是近代研究肯定此斜塔真正设计者应是刁蒂萨尔维。但不应该排除尼高拉 比萨诺,特别是他之子焦瓦尼参与了施工过程中的技术设计,尤其是有关静力学方面的研究工作。总之,此斜塔的设计者必须具备高深的建筑工程技术方面渊博的知识。关于该斜塔开工奠基时间和何时开始倾斜的问题,《艺术与历史丛书 比萨》等有关资料显示“‘比萨斜塔’的第一块基石是1173年8月9日奠定的”(相当于我国南宋乾道九年,金代大定十三年)。但人们估计此项工程实际是从1174年开始的。当工程进行到第十年前后,塔之第三层完工时,因地基下沉开始出现倾斜。地基下沉30~40厘米,倾斜5厘米,被迫停工。
在意大利也有^^些和中国^^样编造出对古代高层建筑的离奇传说。如有说比萨斜塔(比萨钟楼)在设计时就有意要设计建造一座倾斜的庞然大物;还有说此斜塔的设计者驼背,他为了报复上帝将他造成驼背之人,故意将钟楼建成斜塔;甚至说建造者因为没得到合同应约之款,非常生气,愤而离开时,将建成的笔直钟楼带走,从而使钟楼变成一座斜塔。以上说法,只是意大利人,还有法国人编造出来的毫无根据的无稽之谈,真正倾斜的原因,就是因为建筑物地基不均匀沉降造成的。该建筑工程停工百年后,于1275年,在焦瓦尼 迪 西莫内的主持下复工了。他采用在施工中加长其中三层的正视面的方法,校正钟楼的中轴线。1284年,六层带围柱式拱廊的塔身建成,这时塔之建筑高度已达到48米。实际的倾斜度已达90厘米。在十四世纪初叶,在钟塔的七楼顶层的钟室里悬挂了铜钟,钟室结构几乎是露天的,至今在纵贯各层柱廊的圆柱形大理石塔身中还可看到它(图六)。根据瓦萨里的说法,建于七楼顶上的钟室是由托马索 迪昂德雷阿 比萨诺完成的。他在施工中进一步校正了建筑物的中轴线,尽量减轻建筑物倾斜一面的重量。此时塔体的倾斜幅度已达1.43米。
该座钟塔的倾斜和由此引起纠斜护塔问题,在其建筑过程中就已经提出来了。1298年,由焦瓦尼 比萨诺、归多 迪 焦瓦尼、奥赛洛组成的第一个专家组。专家组采取的第一个正式的纠偏措施开始实施了。焦瓦尼 比萨诺用一根绳子系一个重铅锤对塔体进行偏幅的测量。1396年,建筑匠师卢波迪 冈特在一篇报告中,对部分石柱的损坏发出了第一个警报。据瓦萨里的记载,1550年钟塔的倾斜幅度已经达到3.79米。1599年,希卡德也提出一些有关数据。自此以后,直至十八世纪提出纠偏护塔的措施,包括1755年拉 贡达米内的措施、1758年苏弗莱的措施、1787年达莫洛纳的措施、1790年拉朗德的措施、1817年英国建筑师爱德华 克莱西和G L 泰勒编制的有关钟塔倾斜问题的图表,基本上肯定了瓦萨里所完成的测量。通过测定,发现斜塔的偏幅已达到3.84米,即在267年间其偏幅只增加5厘米,此表明承载着钟楼的地层下沉已趋于稳定的状态。1838年,阿雷桑德罗 盖拉尔德斯卡开始进行一^项稳定塔体的重大工作,撤除埋在地底下的基底,拆除了面墙和个护墙栏杆。以便能够及时清除塔体下大理石槽内的大量积水(为解决此问题,以往采取很多办法均无明显效果)。1859年,法国建筑师乔治 罗奥 德弗勒利对斜塔的偏移幅度又一次进行测量,比克莱西和泰勒所记录数据又增加了20厘米,说明塔身倾斜度大约每年为1厘米。该斜塔还经历了1846年8月14日地震冲击波的考验,证明整体建筑具有一定的弹性强度。到1840年,成立了第二个专家小组,此专家小组的成立时间距离第一个专家小组成立时间约有五个世纪。十九世纪下半叶,斜塔的倾斜问题越发引起人们的关注。特别是1902年7月14日,威尼斯圣马可钟楼倾覆后,意大利政府与公众对比萨斜塔的命运更加担忧了。1925年,为了“治斜”还曾在迎塔之斜面处修建一个巨大的支撑物,以顶住倾斜的塔身,成为全城*大的工程之一。它与盖拉尔德斯卡所采取的向地层中灌注水泥工程一起成为两项较重大的整治措施。
在第二次世界大战中比萨斜塔险遭美军炮击。据1999年8月10日《河南日报》刊载新华社罗马电文称,被意大利媒体誉为比萨斜塔“救命恩人”的美国退伍老兵利昂 维克斯坦的回忆录一书中首次揭秘,1944年8月,美军攻打比萨城时遭遇德军炮火的顽强抵抗,美军怀疑德军利用比萨斜塔作为瞭望指挥塔,决定拔掉德军这个“制高点”。维克斯坦奉命靠近比萨斜塔进行炮轰前的*后侦察。由于他不愿看到这座建于12世纪的世界著名建筑物被毁掉,加之天黑、燥热,始终未能观察清楚塔上情况,故一直没有向美军发回可以开炮的信号。几个小时之后,美军指挥部向他指令,炮轰比萨斜塔的计划因时间耽搁而被取消,使比萨斜塔避免了被毁的灾难。
第二次世界大战结束后,专家们重新投人了紧张工作,又先后成立了九个专家组,提出许许多多修塔方案。连同以往的专家组,为了救治这一闻名天下的斜塔“病症”,数百年间共组织了十五个专家组,各种方案、研究建议从世界各地传来。1990年成立的专家组是由不同国家的专家组成的,其宗旨是从根本上解决比萨斜塔的倾斜问题。根据新华社报道,我国纠偏专家曹时中,应邀赴意大利进行为期20天的考察,并提出了自己对比萨斜塔纠偏的方案。
为使这座世界名塔能够长期保存下去,意大利古建筑保护工程专家和世界许多专家提出很多纠偏加固方案、意见和建议。经过严格筛选、评审,综合多种方案,*终确定了修缮办法。此次拯救斜塔工程始于1990年3月,工程分三个阶段进行:第一阶段主要是在塔身第一层上端安装5道厚度为10~40厘米的不锈钢圈;第二阶段主要是将600吨铅锭挂压在塔基的北侧;第三阶段主要是在它的北侧地下打人10根长50米的钢柱,上端同固定在塔底部的钢环相连接。经过关闭4359天后,长达10余年的拯救性的纠偏加固施工,比萨斜塔被扳“正”43.8厘米(见《中国文物报》2001年12月19日报道),也有说扶正了48厘米(见2008年6月10日《大河报》据新华社2008年6月9日电报道),还有说“斜塔的倾斜幅度”减少了50厘米(见2000年1月13日《郑州晚报》据新华社2000年1月11日电报道)。纠偏后的比萨斜塔还倾斜4.5米,但基本上达到了预期的效果。负责此项纠偏工程监督工作的意大利建筑学家皮耶尔弗朗切斯科 帕齐尼说:“拯救斜塔工程,不仅仅是个异常复杂的系统工程,而且简直是个险象环生的“荆棘’工程”。斜塔拯救委员会的科学家一致认为,经过这次整修的比萨斜塔,只要不出现不可抗拒的自然因素,它在300年内不会倒塌,也有说“比萨斜塔可以再安全地度过250年”。此次拯救性的保护工程耗资550亿里拉(意币),约合2500万美元。随着7声清脆洪亮的铜钟声响起,比萨斜塔于2001年12月15日上午11时30分重新正式向游客开放。据新华社报道,2004年5月31日,意大利比萨市地方官员说,他们正在比萨斜塔所在的奇迹广场入口处安装铜质大门,以防恐怖分子对这一著名历史文化遗产发动袭击。2003年圣诞节前夕,比萨市有关部门为加强比萨斜塔的安全保卫工作,在奇迹广场周围安装了金属栅栏和护链。据比萨斜塔安全监督办公室工作人员詹卢卡 费利切说,为了进一步加强安保工作,“现在已开始广场安全改造工作,以3扇铜门取代这些栅栏和护链,改造工程完成后,奇迹广场每晚将关上大门,防止外人进入”。现在的比萨斜塔,不但塔身本体得到了安全有效的保护,精美雕刻也完好无损的得到保护(图七、图八),而且与之有关的其他古建筑也得到及时维修保护,遗产环境原状保护,“周围绝无与遗产无关的高大建筑”(图九)。
意大利是世界上历史文化遗产非常丰富的国家之一,世界文化遗产众多,保护理念先进,保护措施得力,具有丰富的文保经验。比萨斜塔拯救性纠偏加固保护工程即为其成功之例。通过以上记述,释放出的文保理念、保护机制、工程技术、检测手段、安全措施、工程效益等诸多方面均具有学习参考和借鉴作用。
在我国文化遗产保护工作中,特别是古代建筑保护修缮工程,也有类似的成功之例。比如山西应县木塔(图十、图十一),自20世纪30年代梁思成先生等前辈再次发现这座塔高67.31米,平面八角形,建于辽清宁二年(1056年),我国现存体量
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