多维科技融合赋能浙江武义履坦徐氏民居保护

来源:中国文物报
作者:何情达 郑莉莉

履坦徐氏民居位于浙江省武义县履坦镇,为浙江省省级文物保护单位。建筑始建于清雍正年间,现存佑启良模大厅、四家头民居和三家头民居三组院落,总建筑面积3123.80平方米。建筑历经近三百年风雨,面临木构件腐朽、结构变形等典型问题。尤其以木构件内部隐蔽性腐朽最为棘手——传统敲击法和内窥镜检测存在主观性强、可视范围有限的局限,而大构件置换又可能破坏历史信息。项目于2017年立项,2024年通过验收,其核心挑战在于如何平衡修缮干预与历史保留的关系。

随着文物保护理念从结构性修缮向综合性工程模式深化,传统技术手段已难以应对隐蔽病害诊断、施工与研究脱节等挑战。履坦徐氏民居保护工程通过创新技术整合与管理模式,探索出一条科学化、精准化的保护路径。通过构建“数据采集—分析—决策—验证”的完整技术链条,项目实现了对木构件隐蔽病害的科学诊断与精准干预。项目严格遵循《中国文物古迹保护准则》中“最小干预”“真实性原则”等核心理念,同时积极响应“数字化改革”在文物领域的政策导向,形成了可复制的工作范式,为同类文物的保护提供了重要参考。该项目荣获2024年浙江省文物保护工程“匠心杯”优秀案例。

一体化管理模式的创新实践

设计施工协同机制。项目采用设计施工一体化模式,以施工单位为牵头人、设计单位为核心,形成闭环管理架构。该模式通过双重路径提升质量:一是通过前期培训使施工方深入理解保护原则,设计代表现场指导修缮工程;二是针对施工中新发现的地基沉降等问题,启动补充勘察与动态方案调整,实现勘察—设计—施工的实时互动。

全周期知识管理。通过施工日志、检测报告与补充勘察设计等的整合,项目构建了文物全生命周期档案。例如门楼倾斜案例中,脚手架搭设后发现的隐蔽病害触发专项勘察设计,最终采用支顶加固方案。这种实施即研究的方式,确保了知识的跨阶段传递,避免了研究成果流失。

全过程数字化档案的探索实践

《古建筑修缮项目施工规程(试行)》,鼓励建立数字化档案系统。同时,国家文物局《关于加强文物建筑修缮工程全流程管理的通知》,进一步强化文物建筑修缮从立顶到验收的全过程管理。

构建数字化档案基底。施工前,项目分别采用三维激光扫描与贴近摄影测量技术,构建了覆盖履坦徐氏民居建筑天空地、室内外一体化的毫米级精度实景三维模型与三维点云模型,为后续修缮工作与全周期数字化档案提供了精准的数据基底。

全程动态追踪可溯可视。施工中,实行多设备协同的全过程数字化记录。通过无人机每日定点航拍,宏观掌握工程进度与整体变化;借助口袋相机灵活记录重点修缮工艺与施工细节;利用设置于周边高点的工程记录相机进行延时摄影,全程记录现场修缮过程,同时以单反相机拍摄高质量现场影像。

构建数字化档案平台赋能长效保护。施工后,再次分别建立竣工后三维点云与实景三维模型,建立数字化档案平台。通过与修缮前模型进行同屏对比,可以精准量化修缮效果。将全周期工艺影像、设计变更图等资料系统归集至数字化档案平台,建立时空索引,形成可追溯、可分析、可复用的完整修缮档案,为日后长期监测与维护管理提供数据支撑。

多维技术融合创新的保护决策体系

整体结构变形的科学决策。针对发生倾斜、沉降等结构变形的木构架,传统目测与简易测量方法难以全面、精确描述其复杂的三维位移状态,为此,项目基于毫米级精度的三维点云数据,建立了一套系统的结构变形分析框架,通过沉降、倾斜与侧脚三个维度的耦合诊断,实现对其木结构变形特征的量化评估。

主要承重构件的科学决策。针对木构件内部隐蔽性腐朽这一典型难题,传统敲击法和内窥镜检测方法存在主观性强、可视范围有限、难以准确评估构件安全状况等局限,导致修缮决策面临是否干预的两难选择。项目提出一种多元技术融合的木构件保护决策方法:通过集成木材声波检测与三维激光扫描技术,实现木构件腐朽区域的精确定量,结合承载力计算与非破损静载试验,系统评估木构件安全性能,支撑文物保护决策。

基于保护决策分析体系的评估结果,项目组对履坦徐氏民居中两类残损程度不同的大梁构件采取了差异化保护措施。在四家头民居前厅大梁案例中,检测与试验结果表明虽其内部腐朽严重,但剩余截面承载力满足要求,且满足静载试验要求,因此采取监测性保存策略。

佑启良模大厅大梁内部糟朽严重、承载力不足,但外壳保存较好。采用芯梁置换加固法。即剔除内部糟朽木质,完整保留具有历史信息的外壳,随后选用与原材质相近的实木加工成新芯材进行填嵌,最后,采用传统的木销连接方式,将新老材质锚固为一体。

实践成效与启示

技术整合的创新价值:本项目通过技术耦合解决了传统方法的两难问题,基于数据驱动的决策模式,实现了从“经验判断”向“科学诊断”的转变。

管理模式的制度意义:设计施工一体化模式通过整合责任主体,解决了传统流程中勘察、设计、施工环节脱节的问题,同时通过建立数据管理系统,为后续保护提供了完整数据支持。

对同类项目的启示:履坦徐氏民居的保护实践形成了一套可复制的技术工作范式。其核心启示在于:一是通过技术集成实现隐蔽病害的可视化诊断;二是通过管理创新保障保护理念的贯穿实施;三是通过数字化档案构建预防性保护基础。

履坦徐氏民居保护工程通过多维科技与管理模式的深度融合,实现了从传统修缮向科学保护的转型。项目不仅解决了具体技术难题,更重要的是构建了数据驱动、全程可控的工作体系,为传统民居的预防性保护提供了重要范式。未来,随着物联网、人工智能等技术的发展,文物保护有望进一步向智能化、预测性方向演进,使文物建筑在数字时代焕发新的活力。

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