（本文載于《施工技術(shù)》2021年第7期，有修改）
位于北京市中心的紫禁城（今故宮博物院）擁有世界上現(xiàn)存規(guī)模最大、保存最完整的古代宮殿建筑群，其建筑技術(shù)代表我國古代建筑技藝的最高水準(zhǔn)。紫禁城古建筑的營建，一般包括土作、石作、瓦作、木作、油飾作、彩畫作、裱糊作、搭材作等工種。其中，石作主要是指與石材相關(guān)的工種。由于石材具有較強(qiáng)的硬度、良好的防水和防腐性能，因而在紫禁城古建筑中多用于臺基部位。紫禁城古建筑一般坐落在由灰土、碎磚交替夯實(shí)的臺基之上[1]，臺基高度一般為1-2m。盡管臺基對建筑的地震響應(yīng)有一定放大作用，但是臺基有利于建筑本身的防潮與排水，而且能夠體現(xiàn)出宮殿建筑的高大與威嚴(yán)[2-3]。紫禁城宮殿建筑因重要性不同而具有不同等級，對于等級相對較低的普通宮殿建筑而言，臺基周邊均為磚砌體封護(hù)，臺基部位的石質(zhì)構(gòu)件主要包括欄板（底部設(shè)排水口）、望柱、臺階和柱頂石（圖1虛線上部分）。其中，欄板位于臺基周邊，主要起防護(hù)人員、防止跌落的作用；望柱是欄板之間的短立柱，主要起拉接欄板兼裝飾作用；臺階是連接臺基地面與臺基下的地坪面的階梯；柱頂石則是突出于臺基地面之上的石質(zhì)構(gòu)件，是建筑立柱的基礎(chǔ)；另磚砌體轉(zhuǎn)角部位還有立放的陡板石。對于重要的宮殿建筑而言，其臺基的周邊由磚砌體改為須彌座封護(hù)，且在望柱的底部增設(shè)排水獸。作為明清帝王執(zhí)政最為核心的建筑，紫禁城前朝三大殿（太和殿、中和殿、保和殿）的臺基做法為我國古建筑臺基工藝的最高等級，即采用三層須彌座疊加而成，俗稱為“三臺”，總高度達(dá)8.13米（圖1虛線以下部分）[4]。
圖1 紫禁城古建筑臺基
紫禁城古建筑的石作技術(shù)包括主要石材運(yùn)輸、現(xiàn)場加工、安裝、修繕等。開展上述技術(shù)研究，無論是對于古建筑本身的修繕保護(hù)，還是對于古建筑技藝的傳承，都具有極其重要的意義。部分學(xué)者已開展紫禁城古建筑石作工程相關(guān)的研究，如陸壽麟等研究了故宮內(nèi)漢白玉建筑構(gòu)件的風(fēng)化性質(zhì)，認(rèn)為屬于化學(xué)風(fēng)化[5]；曲亮等基于現(xiàn)場測試方法，對故宮建福宮內(nèi)的石質(zhì)文物進(jìn)行了科學(xué)評價，認(rèn)為風(fēng)化是石質(zhì)構(gòu)件破壞的主要原因[6]；陳喜波研究了紫禁城營建所需石材的開采及運(yùn)輸過程[7]；陳智勇研究了紫禁城古建筑石作的裝飾藝術(shù)[8]；劉大可對我國北方地區(qū)古建筑的石作工程進(jìn)行了較為全面的論述[9]，鄭建軍討論了端門內(nèi)御路石地面的修復(fù)方法[10]等。然而，關(guān)于紫禁城古建筑臺基的石作技術(shù)研究，相關(guān)成果則很少。本文基于已有成果，開展該方面研究，探討紫禁城古建筑臺基石作的技術(shù)要點(diǎn)和科學(xué)保護(hù)方法，以推進(jìn)紫禁城古建筑的保護(hù)與研究。
1 運(yùn)輸
紫禁城古建筑臺基石作所用石材包括漢白玉、青白石、青砂石等[7,11]。其中，漢白玉色調(diào)混白、質(zhì)地均勻，多用于臺基的須彌座、欄桿和御路石；青白石顏色青白，材質(zhì)細(xì)膩，多用于臺基的基石、御路石和柱頂石；青砂石質(zhì)地堅(jiān)硬、經(jīng)久耐用，多用于臺基陡板、階條石。上述石料的主要產(chǎn)地為北京周邊地區(qū)，史料亦有記載。如明代文人高道素所著《明水軒日記》載有：“白玉石產(chǎn)大石窩（今北京市房山區(qū)內(nèi)），青砂石產(chǎn)馬鞍山（今北京市門頭溝區(qū)內(nèi)）、牛欄山（今北京市順義區(qū)內(nèi)）、石徑山（今北京市石景山區(qū)內(nèi)）……大石窩至京城一百四十里，馬鞍山至京城五十里，牛欄山至京城一百五十里”[12]。
上述石材由產(chǎn)地運(yùn)到紫禁城時，因體量大小不同而采取不同的運(yùn)輸方式。對于特大型石材而言，往往采用“旱船”運(yùn)輸。所謂旱船，就是用方木截面的短柱、長梁特制的一種木架，專門用來承載特大石材，見圖2所示央視紀(jì)錄片《故宮》中的旱船模擬造型。明代賀仲軾撰《兩宮鼎建記》記載了明萬歷年間重修三大殿臺基丹陛石運(yùn)輸過程，即：“中道階級大石，長3丈，闊1丈，厚5尺（1尺為1丈的1/10，約0.31米），派順天等八府民夫2萬，造旱船拽運(yùn)，派同知、通判、縣佐二督率之，每里掘1井，以澆早船、資渴飲，計二十八日到京，官民之費(fèi)總計銀11萬兩有奇”[13]。從上述記載可以算出，這塊石料重達(dá)100噸，運(yùn)輸這樣巨重的材料，既不能用車也不能就地滾，于是選在冬季運(yùn)輸，沿途每隔一里打一口井，路上潑水成冰，拽石在冰上滑行，摩擦阻力較小，這在當(dāng)時的條件下，不失為有效的方法。但用這種辦法仍需要工匠2萬余名，經(jīng)過28天才拽運(yùn)到北京。若按房山大石窩至北京距離以140里計，其運(yùn)輸時間花費(fèi)近1個月，每天行程約4-5里，其運(yùn)輸之艱難可見一斑。
圖2 旱船模擬造型
對于中小型石材而言，從產(chǎn)地運(yùn)到施工現(xiàn)場的工具為騾車。明代官府設(shè)有（騾）車戶專門負(fù)責(zé)運(yùn)輸石材，若官府車輛數(shù)量不夠，則從順天府、保定府等地進(jìn)派車戶。當(dāng)時運(yùn)輸石材的車輛有十六輪、八輪、四輪及二輪之分，視石材輕重而采用不同的車輛。如《兩宮鼎建記》載：“鼎建兩宮（乾清宮、坤寧宮）大石，御史劉景晨亦有僉用五城人夫之議。工部主事廓知易議：造十六輪大車，用騾一千八百頭拽運(yùn)，計二十二日到京，計費(fèi)銀七千兩而縮”[04]。對于體量較小的石材，則輪數(shù)較小的騾車運(yùn)往紫禁城。
在施工現(xiàn)場，不同體量的石料有不同運(yùn)輸方法。如對于小型石材，可采用人工抬運(yùn)法；對于較重的石料，可采用點(diǎn)撬法，即首先將石料邊角包裹好，然后用撬棍撬動石料，使之移動；對于石料重量大、且現(xiàn)場運(yùn)輸距離較長時，可采用擺滾子法[14]，即先用撬棍將石料的一端翹離地面，并把滾杠放在石料下面，然后用撬棍撬動石料，當(dāng)石料挪動時，趁勢把另一根滾子也放在石料下面?，F(xiàn)場提升重量較大的石料時，可采用絞磨抱桿方法[14]：在施工現(xiàn)場立抱柱一根，抱柱用4根繩索拉接（繩索可調(diào)），然后分別在抱柱頂部、地面安裝定滑輪各1個，提升石料的繩子繞過抱柱頂部的定滑輪，再通過地面的定滑輪與絞磨相連，使得提升石料所需的豎向力改變成了水平力（圖3）。當(dāng)工匠水平轉(zhuǎn)動絞磨時，即可提升石料。
清工部《工程做法》規(guī)定：拽運(yùn)石料所用的旱船、滾子、梢子（撬棍）均應(yīng)為榆木制作[15]。分析認(rèn)為，這主要與我國榆木種類較多，且榆木具有木性堅(jiān)韌、較耐腐、硬度與強(qiáng)度較高等優(yōu)點(diǎn)相關(guān)[16]。
圖3 重石材提升示意圖
2 加工
石作工程中，安裝前的石料均需進(jìn)行現(xiàn)場加工，以符合尺寸及形狀要求。紫禁城古建筑臺基石料加工的主要工具有鏨子、楔子、卡扁、刀子、錘子、剁斧、磨頭、尺子、墨斗、線墜等[17]。其中，鏨子為短鐵桿，一端四面有銳刃，用于打荒料和打糙；楔子為上粗下銳的鐵件，且下端呈三角尖狀，用于劈開石料；卡扁的特點(diǎn)即刃寬而較薄，用于石料的齊邊；刀子用于雕刻花紋；錘子由把手和金屬錘頭組成，用于擊打鉆子或卡扁；剁斧形狀與錘子類似，但下端形狀介于錘子與斧子之間，用于石料表面加工；磨頭用于石料表面磨光；墨斗由墨線與轉(zhuǎn)動小輪組成，用于彈劃石料的尺寸線；線墜為圓錐狀金屬體，頂端掛線，用于石料的豎直度向檢查。圖4所示為部分石作工具，其中，（1）為剁斧，（2）為錘子，（3）-（8）為鏨子，（9）為卡扁，（10）-（12）為楔子。
圖4 部分石作工具照片
紫禁城始建于明代，其石作工程多以宋《營造法式》為參考。而《營造法式》卷三規(guī)定了石材加工的六道工序，即“打剝”（用鏨子鑿掉大的突出部分）、“粗摶”（鑿掉小的突出部分，使得石材表面深淺均勻一致）、“細(xì)漉”（用鏨子在石材表面密集鑿，使得表面平整）、“褊棱”（用褊鏨鑿石材棱角，使之平整）、“斫砟”（用斧刃剔鑿石材，使其表面平正）、“磨礱”（用砂石水磨掉石材表面的斫紋）[18]。對于含雕刻的石質(zhì)構(gòu)件，營造法式也規(guī)定了剔地起突（浮雕）、壓地隱起（淺雕）、減地平钑（刻痕）、素平（不做雕刻）等不同等級要求[18]。上述規(guī)定可反映宋代以來臺基石料的加工基本做法。
明清以來的工匠們基于工程經(jīng)驗(yàn)，逐漸完善了石材的加工工序，其技術(shù)要點(diǎn)可包括以下步驟[17,19]：（1）對荒料進(jìn)行打制，使其尺寸基本符合要求。為保證加工尺寸的準(zhǔn)確性，初步加工后的荒料宜大于加工后尺寸2厘米以上。（2）根據(jù)構(gòu)件的實(shí)際尺寸，在石材上彈出墨線。（3）根據(jù)墨線的定位，用鑿、打、刷、刺、剁等手法，對石材進(jìn)行加工，至所需形狀。其中，鑿即鏨子用于鑿掉石材表面高出部分；打即用工具把墨線以外部分打掉；刷即刷道，是用錘子或鏨子在基本鑿平的石材表面打出平順、細(xì)致、深度均勻的溝道；刺即刺點(diǎn)，是在石材表面鑿出均勻溝道的輔助方法；剁即剁斧，用于將石料表面找平。（4）再經(jīng)過多遍剁斧、扁光刮平，使得石材表面平整，且看不出鏨痕或斧影。（5）石材上有雕刻紋飾時，首先制作圖譜，然后在圖譜上用針刺孔，再將圖譜覆蓋在石材表面，用麻線布覆蓋紅色土粉在圖譜上反復(fù)錘打，再取下圖譜，沿著石料上的粉末印記進(jìn)行雕刻，獲得所需紋飾。（5）對構(gòu)件進(jìn)行打磨，完成加工。
3 安裝
3.1 欄板與望柱
臺基的望柱與欄板施工時，主要通過榫卯及卡槽方式來進(jìn)行構(gòu)件之間的連接，見圖5。對于榫卯連接方式而言，在望柱底部有榫頭，榫頭長、寬均約為望柱邊長的0.3倍[20]，對應(yīng)的地栿欄板槽內(nèi)有卯口。望柱由上往下插入地栿的欄板槽后，榫頭與卯口產(chǎn)生咬合作用，有利于避免望柱產(chǎn)生搖晃。欄板的側(cè)面有榫頭，榫頭長、寬均約為0.02m[20]，對應(yīng)的望柱側(cè)面有尋杖眼（卯口）。欄板與望柱在水平上相連接后，榫頭與卯口產(chǎn)生的咬合作用，有利于避免望柱單體的走閃錯位。對于卡槽連接方式而言，為保證欄板、望柱在安裝后的水平穩(wěn)固，地栿頂部通?？逃邪疾郏凵畈怀^地栿高度的0.1倍[20]。上述構(gòu)件底部插入地栿凹槽后，構(gòu)件與凹槽產(chǎn)生卡固作用，因而不易歪閃。望柱的側(cè)面亦刻有欄板槽，深度不超過欄板寬度的0.1倍[20]。欄板在水平向插入望柱的欄板槽內(nèi)后，與望柱產(chǎn)生卡固作用，有利于整體穩(wěn)定。地栿底部插入階條石頂部預(yù)留的凹槽中，或作出梗插入階條石的凹槽中，形成穩(wěn)固卡槽連接。
圖5 欄板相關(guān)構(gòu)件安裝示意圖
欄板、望柱等石質(zhì)構(gòu)件安裝時，應(yīng)保證基層表面平整。對于構(gòu)件底部不平整時，可采用較硬且易敲碎的材料如生鑄鐵片墊平[21]，然后用將接縫處勾抹嚴(yán)實(shí)（圖6），便于灌漿。關(guān)于勾抹材料的使用，當(dāng)接縫厚度小于5mm時，一般用油灰（生石灰：生桐油=2:1，質(zhì)量比）；當(dāng)接縫厚度超過5mm時，宜在油灰中摻入適量細(xì)砂，以提高接縫處灰漿的粘結(jié)度[21]。灌漿時，一般在某個合適的位置留一個缺口，稱為“漿口”[14]，灌漿完成后再把漿口封護(hù)住。為增加灌注壓力，可在漿口位置放一漏斗用于灌漿。灌漿前可在石材與基層接觸位置灌注適量清水，一方面可沖掉石材表面的灰塵，另一方面有利于灰漿與石材的粘接。紫禁城宮殿建筑的石作工藝中，灌漿材料多為生石灰漿或江米漿（糯米漿）。其中，生石灰漿為生石灰與水?dāng)嚭投?，江米漿為生石灰：糯米：白礬=100:0.3:0.33（重量比），再與水?dāng)嚭投?sup>[14]。
圖6 構(gòu)件底部勾抹
3.2 須彌座
紫禁城內(nèi)等級較高的宮殿建筑，其臺基底部為石質(zhì)須彌座，地栿下部不設(shè)排水口，而是改成了石質(zhì)排水獸。須彌座由佛座演化而來，由下而上一般由土襯、圭角、下枋、下梟、束腰、上梟、上枋等部分組成[22]。為滿足須彌座高度需要，其土襯、下枋、上枋還可做成雙層形式[23]。須彌座雖由多層構(gòu)件組成，但為保證安裝后的整體性，其各層構(gòu)件可由一塊石料雕刻而成[23]。如圖7所示的須彌座，其最上層的上枋為單獨(dú)加工，下部各層構(gòu)件為一塊石料。上枋下部出梗，與下部構(gòu)件頂部預(yù)留的凹槽形成卡槽連接，以保證上枋的牢固。
圖7 含須彌座臺基安裝示意圖
須彌座上下層之間還可采用陽梗落槽方法進(jìn)行安裝，即上層采梗，下層落槽，以防止各層之間產(chǎn)生錯動[24]，見圖8所示。排水獸一般安裝在地栿底部、望柱的正下方，其上部由地栿底部的凹槽卡固，兩側(cè)由上枋石擠緊。排水獸后部頂面、上枋頂面均與臺基地面最低位置相齊平，以利于雨水匯集到排水獸后部的排水口內(nèi)。排水獸又名蚣蝮，為明代“龍生九子”之一，其造型設(shè)計不僅豐富了紫禁城的建筑裝飾內(nèi)容，而且具有科學(xué)性[25]。蚣蝮嘴部的出水口是整個臺基地面的最低點(diǎn)，有利于臺基雨水排出。蚣蝮的“肚子”可用于臨時存水，有利于欄板底部的雨水迅速匯入進(jìn)水口，避免了雨水在欄板位置的積存。蚣蝮突出臺基外的造型可以使得雨水向前、向遠(yuǎn)方排出，有利于保護(hù)臺基。
圖8 須彌座各層的陽梗落槽安裝方法示意圖
3.3 臺階
紫禁城古建筑臺階一般由基石、御路石、垂帶、象眼石、土襯石、如意石等石質(zhì)構(gòu)件安裝組成，見圖9。其中，基石構(gòu)成臺階的各層臺級；御路石位于臺階的正中部位，其表面多雕刻龍鳳紋飾，以示意皇家建筑的特殊性；垂帶為一塊長石料，表面平整，順著臺階的坡度安裝于臺階的端部，主要起保護(hù)基石側(cè)面防止其錯動作用；象眼石呈三角形，位于垂帶下方，主要用于封護(hù)基石側(cè)面；土襯石為象眼底部的墊石，以保證象眼底部平穩(wěn)；如意石位于臺階最底層，其表面與地面齊平，主要起裝飾作用，以襯托宮殿建筑的威嚴(yán)。
(a) 示意圖
(b) 照片資料
圖9 紫禁城臺階構(gòu)造
臺階安裝時，對于每層基石而言，其底部墊層應(yīng)夯實(shí)，背部用石塊或磚塊墊穩(wěn)，再灌注江米漿，以保證基石的穩(wěn)固；基石上表面俗稱為“站腳”，站腳要有輕微的向下傾斜度以利于排水；上下層基石之間采用“磕絆”連接方法，以加強(qiáng)石材的連接整體性[26]。“磕絆”做法示意圖見圖10，即下層基石與上層基石的交接位置，下層基石做成直角凹槽形式，再將上層基石扣壓其上。該做法使得上下層基石之間互相擠緊，有利于避免基石之間的錯動。對于垂帶而言，由于其斜向置于象眼石之上，為保證安裝的穩(wěn)固性，石塊上部被削成豎直以利于與階條石擠緊，下部做成略為向下傾斜的平面（俗稱“垂帶巴掌”），疊壓在燕窩石（底層基石）上表面預(yù)留的凹槽內(nèi)，該凹槽俗稱“垂帶窩”，見圖10。對于御路石而言，由于其體積及重量均較大，且傾斜于地平面安放，為穩(wěn)固起見，一方面在御路石底部預(yù)留有梯形凹槽，使其與基層有牢固連接；另一方面在其背后砌墻，作為御路石的支撐；待御路石墊穩(wěn)后，在其背部灌足江米漿[26]。
圖10 臺階構(gòu)件安裝方法
對于體量很大的御路石而言，拼接處理是安裝的一個技巧。如對于太和殿三臺上的丹陛石而言，其長度為16.57m，現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)其并非一塊整料鋪墁而成，而是由3塊石料拼合組成，其中最大塊石料長度僅為丹陛石總長度的0.6倍，各石料間的接縫處理得很巧妙，隱藏在云龍紋中。分析認(rèn)為，由于運(yùn)到施工現(xiàn)場的石料尺寸小于太和殿三臺丹陛石的需求尺寸，因而古代工匠用3塊石料進(jìn)行了拼接處理[27]。拼接時，如果直縫對接，必定會露出接縫，使得丹陛石造型缺乏整體性，視覺效果較差。而古代工匠采用云紋凸起的曲線作為拼合線，使得石料之間的接觸面高低起伏，凸凹交錯，即使是3塊石料拼合，也是顯得嚴(yán)絲合縫，不走近看，很難發(fā)現(xiàn)出來。這樣一來，既解決了原有石料尺寸不足問題，還能表現(xiàn)丹陛石恢弘大氣的整體視覺效果。只不過由于歷經(jīng)時間長久，丹陛石各石塊間因變形而略有錯動，因而使得裂縫顯現(xiàn)出來（圖11中虛線標(biāo)記部分）。
圖11 隱藏在紋飾中的接縫
3.4 柱頂石
柱頂石位于臺基的地面之上，其主要作用是支撐立柱，并把立柱傳來的重量往下傳給磉礅。紫禁城中柱頂石表面通常有兩種做法：對于建筑體量較小的建筑而言，柱頂石表面正中做凹槽（圖12虛線以下部分），稱為“海眼”，其寬度和深度約為柱徑的0.2-0.3倍[28]，其中海眼的主要目的是用于初步固定立柱，對應(yīng)的立柱底部做出管腳榫，插入海眼中；對于體量較大、建筑等級較高的宮殿建筑而言，柱頂石表面保持平整（圖12虛線以上部分），立柱平擺浮擱在柱頂石上。研究表明[29-30]：柱底平擺浮擱在柱頂石上，在地震作用下通過反復(fù)的搖擺運(yùn)動來耗散地震能量，以減小或避免建筑本身的破壞。另紫禁城中有少量的游廊建筑，其建筑等級、建筑體量很小，柱頂石正中的凹槽貫穿整個柱頂石，立柱底部則做成套頂榫形式，穿透柱頂石而直接落在磉礅上[31]。磉礅層為紫禁城古建筑地基的中間部分，其主要作用是支撐柱頂石傳來的建筑重量，見圖13。磉墩是一個個獨(dú)立的立方體磚墩，平面尺寸為1米至2米見方，厚度一般不少于1米。磉墩硬度大、承載力好，因而有利于承受柱頂石傳來的上部集中作用力，并將該作用力向下部的灰土地基擴(kuò)散，符合土力學(xué)傳力原理[32-33]。
圖12 柱頂石照片
圖13 磉墩與柱頂石的關(guān)系
柱頂石安裝前，應(yīng)確定好高度控制線。柱頂石安裝后，其外棱的位置一般與地坪標(biāo)高相同，其凸出地面的部分稱為鼓鏡。鼓鏡上表面平整，用于支撐立柱（圖13）。體量較大的柱頂石安裝在磉礅之上時，為保證柱頂石平穩(wěn)，可用一層墊石在其底部墊牢，厚度不宜超過1厘米，以利于灌漿于空隙中[34-35]。柱頂石底部所灌注的灰漿為油灰，其稠度宜較大，以利于迅速與柱頂石底面粘接。灌漿時，需用粗鐵絲或鐵繞子同時進(jìn)行插搗，以利于灌漿飽滿。當(dāng)插搗的另一側(cè)冒出水泡時，可認(rèn)為柱頂石底部灌漿合格[36]。灌漿以后，可塞一些鐵片入灰縫內(nèi)，以增加灰縫的抗壓能力。體量較小的柱頂石可直接安裝在油灰層上，然后用木夯夯實(shí)，夯實(shí)后灰漿的厚度亦控制在1cm左右。鼓鏡部分一般在臺基地面鋪好后再剔鑿成型，一方面保證鼓鏡頂面的平整效果，另一方面有利于柱頂石外棱與臺基地面齊平[9]。
4 修繕
在外力或自然因素作用下，紫禁城古建筑臺基會出現(xiàn)殘損問題，即不能滿足正常使用或正常受力需求[37]。相應(yīng)的，對于殘損的石質(zhì)構(gòu)件，可采取修補(bǔ)、拉接、拆安、清洗等加固方法，以下進(jìn)行具體說明。
4.1 修補(bǔ)
根據(jù)石質(zhì)構(gòu)件的損傷程度不同，修補(bǔ)可包括補(bǔ)抹和補(bǔ)配二種方法。
（1）當(dāng)石質(zhì)構(gòu)件表面因風(fēng)化等原因有輕微缺失時，可采用補(bǔ)抹方式加固，如圖14虛線標(biāo)記所示。風(fēng)化是紫禁城石質(zhì)構(gòu)件破壞的重要方式，主要表現(xiàn)形式為構(gòu)件表面出現(xiàn)粉末狀，其物理原因主要為空氣中粉塵的積累，化學(xué)原因在于空氣中的二氧化碳、水與石材中的CaO、MgO等成分產(chǎn)生化學(xué)作用，生成Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2等物質(zhì)，并堆積在石材表面[5]。對于承載石質(zhì)構(gòu)件如柱頂石而言，風(fēng)化威脅到結(jié)構(gòu)的局部穩(wěn)定性[38]；對于非承載石質(zhì)構(gòu)件如欄板而言，風(fēng)化會加劇構(gòu)件的破壞[39]。對于輕微風(fēng)化的石質(zhì)構(gòu)件，補(bǔ)抹的具體操作工藝為：將風(fēng)化或局部缺損部分用鏨子剔鑿成易于補(bǔ)抹的形狀，清理干凈界面后，堆抹上具有粘接力并具有石料質(zhì)感的材料，干硬后再用鏨子剔鑿出構(gòu)件表面的形狀。其中，“補(bǔ)配藥”的配方為：白蠟：黃蠟：蕓香：木炭：石面（用與原石材相同材質(zhì)石料磨成粉狀）=3:1:1:30:56（重量比）[9]。
圖14 構(gòu)件表面補(bǔ)抹
（2）當(dāng)石質(zhì)構(gòu)件因風(fēng)化或外力作用嚴(yán)重缺失時，可采用新料進(jìn)行補(bǔ)配，且新舊料之間用鋼芯拉接，具體做法為[36]：（1）將原有構(gòu)件表面風(fēng)化部分剔除，露出完好部分，然后選配相同材質(zhì)的石料進(jìn)行加工，并預(yù)留大于需要尺寸2mm左右做成雛形。（2）對新舊料進(jìn)行鑿孔，平面位置在在兩個拼接面的中心，深度不宜小于各個構(gòu)件高度的1/2，然后插入不銹鋼芯，孔徑大于鋼芯直徑0.01m，以利于填充粘接材料。（3）對新、舊料進(jìn)行粘接，接觸面位置要做成粗糙面并清除污塵，以利于粘接；傳統(tǒng)粘接材料一般為白蠟：蕓香：松香：黑炭=2:1:1:33（重量比），將上述幾種材料按照重量比拌和在一起，稍稍加溫后融合成粘接劑，即可用于粘接新舊石材。另環(huán)氧樹脂摻入少量乙二胺（重量比100:6~8）或乙烯三胺及二甲苯（重量比100:10:10）亦可達(dá)到較好的粘接效果。（4）粘接好后再對新料進(jìn)行打磨或補(bǔ)充雕刻構(gòu)件上的紋飾。圖15所示為建福宮靜怡軒某柱頂石補(bǔ)配后的照片，其上部新石料部分為補(bǔ)配，所采用的的不銹鋼直徑為0.02m，長度約為0.2m，粘接料為環(huán)氧樹脂與乙二胺的混合物，自2004年加固至今完好。
圖15 柱頂石補(bǔ)配
4.2 拉接
拉接加固用于石質(zhì)構(gòu)件之間的連接失效，或者單體石質(zhì)構(gòu)件的斷裂加固。紫禁城古建筑臺基石質(zhì)構(gòu)件之間通常采用榫卯、卡槽形式連接，而在外力作用下，這些構(gòu)件之間的連接會產(chǎn)生松動或斷裂。如圖16所示為1976年唐山大地震時，故宮英華門臺基的欄板、望柱連接斷裂的照片資料[40]。另單體石質(zhì)構(gòu)件在外力作用下也會產(chǎn)生斷裂。鐵件材料由于具有強(qiáng)度高、體積小、加工方便等優(yōu)點(diǎn)，因而在古建筑維修加固中多被采用[41]。紫禁城古建筑石作工程中，常采用扒鋦子拉接加固石質(zhì)構(gòu)件。扒鋦子一般長約0.1-0.2m，厚約0.005-0.01m，兩端彎折成90度，彎折長度約為0.1m。扒鋦子連接加固石質(zhì)構(gòu)件的具體方法為[9]：在擬連接的兩個構(gòu)件上分別鑿扒鋦窩，然后將扒鋦子塞入，并灌鹽鹵漿固定。鹽鹵漿的主要成分及配比為[14]：鹽鹵：水：鐵面=1:5-6:2（體積比）。其中，鹽鹵的主要成分是氯化鎂（MgCl2），并含有少量氧化鎂（MgO），它們與鐵面、水可產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成堿式氯化鎂（Mg(OH)Cl）；堿式氯化鎂具有較好的粘接力，且凝結(jié)后硬度較大[42]，因而有利于將扒鋦子固定在石質(zhì)構(gòu)件內(nèi)，并使其發(fā)揮拉接作用。如圖17欄板上部、側(cè)面均產(chǎn)生局部斷裂，望柱的頭部與柱身產(chǎn)生斷裂，采用上述方法拉接加固后，產(chǎn)生了良好的效果。
圖16 望柱與欄板分離
圖17 鐵件拉接石質(zhì)構(gòu)件
4.3 拆安
當(dāng)臺基的石質(zhì)構(gòu)件殘損嚴(yán)重且數(shù)量較多，或者構(gòu)件之間連接出現(xiàn)較大范圍的松動、歪閃等問題時，通常采用拆安的方法進(jìn)行修繕。所謂拆安，即拆開原有構(gòu)件，經(jīng)過添配后重新組裝的施工工藝[43]。如圖18（a）所示紫禁城武英門修繕資料中，后檐東側(cè)臺階存在較大范圍的殘損問題，且無法用修補(bǔ)的方法來進(jìn)行加固，具體表現(xiàn)為基石普遍存在相互錯動、局部下沉、縫隙明顯、雜草叢生、表面風(fēng)化，個別階條石斷裂，垂帶石前部斷裂，象眼、垂帶、欄板間相對歪閃等[44]，使得臺階無法滿足正常使用需求?；谂_階的殘損現(xiàn)狀，工程技術(shù)人員采用拆安法進(jìn)行維修，拆除了原有臺階，對原有構(gòu)件進(jìn)行編號，更換了斷裂基石，修補(bǔ)了局部殘損的構(gòu)件，并按照臺階安裝工藝重新進(jìn)行安裝，并將構(gòu)件之間的接縫處用油灰（生石灰：面粉：桐油=1:1:1，體積比）[42]勾抹嚴(yán)實(shí)。拆安后的臺階跺照片見圖18（b），易知該方法雖然過程較為復(fù)雜，但是有利于較大范圍石質(zhì)構(gòu)件的殘損問題。
（a）拆安前
（b）拆安后
圖18 拆安法修繕臺階
4.4 去污
石作技藝的重要內(nèi)容還包括石質(zhì)構(gòu)件表面的污染物清洗?？諝庵杏懈m及微生物，它們通過空氣沉降或流水淤積匯集到石質(zhì)文物表面，有的會通過石材孔隙滲入其內(nèi)部。其中，微生物會腐蝕石材，水中的污漬會形成水垢。另有人為活動（碰觸、踩踏）石質(zhì)構(gòu)件表面，使之受損或污染。上述問題不僅對石質(zhì)構(gòu)件造成程度不一的破壞，還會影響文物的外觀。以太和殿前臺基為例[45]：空氣中的二氧化硫通過雨水或積水流入臺基位置時，與石材產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成灰黑色的硫酸鈣狀污染物；空氣中的碳酸融于雨水中落到石質(zhì)文物表面，會與其中的碳酸鈣鎂石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸氫鈣，碳酸氫鈣結(jié)晶后會在文物表面形成結(jié)殼；太和殿瓦面接縫處部分殘留的石灰遇到雨水后，會形成碳酸鈣，碳酸鈣隨著雨水滴落在臺基表面，形成結(jié)殼狀污染物；另有曾有游客不文明行為，造成臺基表面有污染痕跡。
石質(zhì)構(gòu)件清洗技術(shù)一般包括化學(xué)清洗、物理清洗和生物清洗等3種技術(shù)，其中化學(xué)清洗技術(shù)是指利用化學(xué)清洗劑對構(gòu)件表面進(jìn)行清洗；物理清洗技術(shù)是指用物理或機(jī)械的方法對構(gòu)件表面清洗；生物清洗技術(shù)是指將微生物的懸濁液依托適當(dāng)載體貼敷到構(gòu)件表面，利用微生物的營養(yǎng)攝取特點(diǎn)與新陳代謝特質(zhì)完成對構(gòu)件表面污染物的清除工作[46]。故宮博物院文物保護(hù)及管理部門對石質(zhì)文物的清洗有著嚴(yán)格的規(guī)定[47]：應(yīng)遵循“修舊如舊”、“可逆性”、“不破壞文物”的原則，不能用高壓水清洗，以免文物表面受到?jīng)_擊性破壞；不能用有腐蝕性化學(xué)藥品清洗，以免造成保護(hù)性破壞。故宮博物院在本世紀(jì)初期曾對物理清洗法進(jìn)行了試驗(yàn)，認(rèn)為僅適用于輕微污染的文物，因而化學(xué)清洗法為故宮石質(zhì)構(gòu)件的主要清洗手段[48]。EDTA-2Na（乙二胺四乙酸二鈉鹽）試劑具有對構(gòu)件表面污染物較強(qiáng)的清洗能力，且對石材物理力學(xué)性能影響小[49]。近期有研究人員采用該材料試劑對太和殿室外臺基須彌座進(jìn)行清洗，將其噴涂在構(gòu)件表面，為防止其揮發(fā)太快，采用濕紙和保鮮膜覆蓋（圖19），試驗(yàn)顯示清洗效果較好。
圖19 須彌座表面清洗
5 結(jié)論
（1）紫禁城古建筑臺基的石作工程，可包括石材的運(yùn)輸、加工、安裝、修繕等。
（2）石材的遠(yuǎn)途運(yùn)輸可采用旱船或騾車方式，施工現(xiàn)場運(yùn)輸可采用人工抬運(yùn)、點(diǎn)撬、擺滾子、絞磨抱桿等方式。
（3）石材的現(xiàn)場加工，可采用鑿、打、刷、刺、剁等方法，以獲得所需尺寸的石料。
（4）臺基的望柱與欄板安裝，主要通過榫卯及卡槽方式進(jìn)行；須彌座下部分層構(gòu)件可制作成一塊整料，與上枋進(jìn)行卡槽連接，亦可采用陽梗落槽方法進(jìn)行安裝；臺階的上下層基石之間采用“磕絆”的連接方法，御路石可采取背部砌墻作為襯墊、錯縫安裝方法；柱頂石安裝時不僅需保證底部平穩(wěn)，而且應(yīng)控制其外棱與臺基地面齊平。
（5）臺基石作的修繕加固，根據(jù)石質(zhì)構(gòu)件殘損情況地不同，可適當(dāng)選用修補(bǔ)、拉接、拆安、去污等方法。
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（作者信息：周乾，故宮博物院故宮學(xué)研究所）
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