今年6月以来我国南方多省的洪涝灾害不仅造成人员伤亡和财产损失,也让很多具有百年、千年历史的文物建筑深陷困境。洪水终会退去,但当我们再次进入遭受洪灾的历史建筑,终于可以对他们开展清理、保护时,怎样的措施才能避免已经受伤的建筑受到更多的伤害?什么才是科学地处理受水灾影响建筑的程序与方法?

2000到2002年,英国多发暴雨及洪灾,对当地历史建筑造成了极大破坏。2004年,英格兰遗产委员会(English Heritage)出版了《洪水与历史建筑》,并于2015年由英格兰历史建筑和古迹委员会(Historic England)再版,是一份难得的文物建筑与洪灾处理的技术指导文件。清源的志愿者和编辑特别赶工整理了其中“洪水之后”的部分,介绍灾后建筑排水、评估记录、干燥的技术要点,以及洪水会对各类建筑材料产生怎样的后续影响。

如果你觉得有用,请分享转发,希望更多会投身洪灾后建筑修复的人看到。与此同时,我们也希望能看到适合中国各地环境及历史建筑的相关导则得以编制,以增强文物对于灾害的抵御能力。

本期摘译自Flooding and Historic Buildings 第五章 After a Flood: Minimising Flood Damage in Old Buildings

前文提要

如果要保护历史环境抵御洪水的破坏,有必要进行综合的洪水风险管理,所有相关人员、组织之间的有效沟通对确保适当的响应至关重要。

许多历史建筑,不光面临洪水破坏的风险,也要面临对历史结构不甚了解的承包商对建筑采取不恰当的修缮措施时所造成的人为破坏。

很多历史建筑的木构、装饰板、地面和灰作可以在洪水后得到保留和修复。已有很多案例证明那些初看起来已经损坏的泡水材料可以在原地保存或者经济有效的修复、再利用。

追求快速而又没有正确控制的人工干燥手段,会造成很多严重损伤。有良好意愿但不恰当的干燥建筑技术,实际上会对建筑产生非常严重的损害。

第五章 洪水之后,将洪水对古建筑的影响降到最小

5.1 等待洪水退去

5.2 初步干燥、除污和清理

5.3 评估和记录损失——洪水后的调查

5.4 干燥

5.5 洪水如何影响历史建筑材料

案例

一般性原则:一旦洪水进入到建筑中,几乎可以肯定会产生一定的破坏,需要对建筑进行清理、干燥、修复。

损害的面积和程度取决于以下几点:

  • 水位深度以及水流速度

  • 洪水的流向

  • 洪水在建筑中停留的时长

  • 建筑所使用的材料

  • 洪水携带的污染物数量

  • 干燥进程的时间长度

建筑受到的水害分为3种:

  • 干净的水——水管泄漏

  • 灰色水——含有部分废水的内部泄漏,例如洗衣机所排出的水

  • 黑色水——来自外部源头的水,根据其来源会有一定程度的污染

等待洪水退去

许多老建筑中常见的地下室是易被浸泡的高风险区域。洪水极易通过地下室的开口进入这些区域。在决定将地下室的水抽出之前,你需要先仔细评估房屋外部和周边的排水情况。如果周边的水位很高,抽水会增加对墙基的外部压力,可能导致脆弱的薄壁建筑向内坍塌。在洪水退去之前进行抽水是毫无意义的:只要地下水位仍然高于地下室中的水位,水就会持续通过墙体渗入,直到与地下水位达到平衡。

许多老建筑都有地面架空层(suspended floors):需要检查地板下面的空间是否有积水,并采用与地下室相同的措施。尽管制造适当的排水孔和进行抽水可以帮助积水退去,但尽量让其自然退去。

初步干燥、除污和清理

安全检查

在开始去污和清洁之前,需要进行健康安全风险评估。

除污和清理

在进行除污和清理之前,需要有选择地移走那些不值得维修的物品或配件。

在此阶段,常常由于过度的拆除,导致重要建筑特征被破坏。而这些历史建筑材料、构件和面层中所蕴含的特殊的历史、考古和艺术价值,正是无论现代工艺有多优秀,都不可能复制。

更换或复建受到极其严重损害的构件、建筑在一定情况下是合理的。但是洪水过后在建筑垃圾中发现的大部分材料,尽管可能有污损,仍可以修整、保留和再利用,从而保护建筑的独特值。

需避免使用高压水清洗。它不仅会损坏历史材料,还会产生含有害微生物的气溶胶喷射。相较而言,低压的洁净水流更安全。清洗装饰性部件和损坏或松动部件时要格外小心,以免损坏。

在洪水退去后,应尽快用清水清除所有表面的泥土、污垢和碎屑。不要等到沉积物干了再清理;在污物还湿的时候去除会更安全、也更容易。塑料铲子所造成的破坏比金属铲子更小。

淤泥和泥浆不仅会堆积在地板和家具上,也会堆积在内墙和地板间的空隙里。拆开电源插座、管道和沟槽,并彻底冲洗这些设备。让这些区域完全干燥后再把它们重新安装起来。清理所有的管道以及下水道、排水沟和窨井。

评估和记录损失——洪水后的调查

一旦建筑进行了清洁、去污和一些初步的干燥后,就可以对损坏以及需要进行的修复工作进行更详细的评估。在此之间应进行工作条件健康安全风险评估,以确定开展调查对人员是安全的。

此调查需要涵盖所有受洪水影响的建筑区域,包括潜在的结构或沉降损坏,以及外部和内部的表面材料损坏。建筑各部分的含水量也需要评估,因为大多数老建筑都是由不同孔隙率的材料混合建成的。

结构损坏的迹象包括由严重冲击、过度压力或地基破坏造成的砖石鼓胀或移位,特别是在墙角处。在门窗上和立面末端超过6毫米的裂缝,以及在洪水之前并不明显,或是并没有如此显著的严重歪斜、倾斜和下沉,都需要专业人士的调查。现有的结构性弱点也可能被洪水所利用,例如木材可能已经遭受腐烂却很大程度上被隐藏了起来。

重启能源供应

在开启电力和燃气供应前,应先咨询本地的公共事业公司。为了防止当电源重新接通时残留的水分或污染物所造成的短路,需要根据问题的严重程度选择“打开、清洁并干燥或更换电力系统”。

抢救散落和损坏的物品

不要将构件丢弃,而是尽可能多地抢救和保留,即使是那些已经被认为严重损坏的物件。它们或许可以通过清洗和稳定条件下的干燥,再加上保护和修理,得到挽救。或者它们可作为制作复制品的模型来用。

干燥

去污和清洁工作完成后,就可以进行有计划的干燥程序。至关重要的是,不要用中央供暖设备的最大风力来快速烘干,如此易对建筑造成严重损害。薄的木构件,包括地板、门和镶板,可能会有弯曲、扭曲或开裂;盐分可能会通过旧石头和灰泥转移,造成起泡、粉化和剥落;许多漆面会剥落或龟裂。这样的灾后工作可能比洪水本身更具破坏性。

高于I8°C的环境可能促进霉菌繁殖;相反,低于4°C的温度则易使含水量大的材料中形成冰晶,从而导致剥落和分层。最好的普遍性建议是首先通过自然通风(可能借助机械风扇)将建筑温和、缓慢地晾干。

监测并记录建筑内外的相对湿度十分重要,以便对蒸发速率进行评估,从而估算干燥的速度。缓慢温和的干燥过程可能要花费数月的时间,但总好过仓促行动对无可取代的历史建筑造成破坏。

勘察与打开建筑构造

可能有必要打开建筑的构造检查湿气来源,以确认构件情况,并且使残留的湿气从砖石和木材,地板下方和镶板后方的空间或饰面后蒸发。整个过程必须有针对性和计划性,且在指导下完成,以免对尚完好的构件的非必要干预。

打开建筑构造不应发展为将内部饰面整体移除的“剥离”(适度即可)。“剥离”往往是不必要的,而打开建筑构造的工作可以限于通过非破坏性、使用微创技术以及带有钻墙探头的红外摄像机、管道探测镜和湿度计来检查结构。

有计划地进行干燥

干燥需有计划地进行,以最大程度地发挥作用,并最大限度地减少对历史构件和饰面的损害。目标应当是建立起平衡的干燥系统,即系统中的蒸发速率应等于通过通风或除湿来去除水汽的速率。如果干燥系统不平衡,例如,使用风扇来加快蒸发速率却没有充分去除系统中的水汽,则可能会出现两个问题:

  • 随着相对湿度升高,干燥过程的速度将变缓。

  • 大量水汽会从正在进行干燥的位置转移到其他湿度较低的空间。如此可能导致湿气带来的破坏,比如之前未受损的房间里长霉菌。

在建筑物未完全干燥前就进行补救工作可能会导致重新返工,从而让破坏和费用加倍。对于重新装修尤其如此,因为多数涂料不能很好地附着在潮湿的基底上,如果在基底完全干燥前上涂料,许多相对低渗透性的现代涂料会减慢干燥的过程。

需通过取读基本数据监测干燥的过程,这样能够更精准地确认干燥速度。根据这些基准数据可以定期检查水分含量,明确干燥进度,且有助于突出可能存在问题的区域。

自然通风

干燥的过程从仅单独使用自然通风开始。可能需要采取以下部分或全部措施为建筑物通风。即使仍有低水位的积水,也可以开始干燥建筑物的其他部分。但最好在早期进行彻底清洁,去除地板上的泥沙,以免在干燥过程中吸入粉尘而导致危险。

  • 清除外墙底部的泥沙,使得外部至少比室内地面高度低150mm,并将周围地面恢复至其原始高度。

  • 清除墙底部透气孔上的遮盖物和洪水沉积物,使空气流通,让地面架空层能够从两侧开始干燥。

  • 打开所有门(包括橱柜的门)、窗户和天窗,以最大程度进行通风。可能需要使用临时支架以保证门窗不变形。

  • 移除地毯、衬垫、乙烯基材料、油布及其他无渗透性的表面覆盖物。同时要清除所有可以吸收大量水分但不具备历史价值的木材覆盖物,例如硬质纤维板或中密度纤维板。

  • 使家具和挂画远离墙壁,以免妨碍干燥。

  • 抬起楼板,让地板下部空间的空气能够流通。即使地板本身是干燥的,每隔五块地板抬升一块地板能为下方的潮湿区域制造通风口。最易抬升的地板是那些没有榫槽或为了容纳供暖管道而经过更换的地板。抬起并避免损坏有榫槽或十分老旧但紧密结合的地板,是十分困难的,需要交给木匠来处理。

  • 湿透的地板可能会膨胀变软,极易被粗鲁的处理所损坏。应该将它们抬起,沿边缘放置,用楔子分开固定并晾干;如果它们是平放的,则应经常翻动以帮助干燥。去除水分饱和的隔热材料。大多数类型的隔热材料,特别是松散填充的类型(纤维素、蛭石、岩棉、吹制的纤维玻璃),其中的气穴在潮湿材料的重量下会塌陷,使隔热性能永久失效。必须将它们移除丢弃,使得结构可以“呼吸”。不吸水的隔热材料如果会阻止水汽蒸发,也必须暂时去除,但在建筑清洗并干燥后可以复原。

    旧房子很可能存在空气无法流通的隐藏空隙。检查镶板、百叶窗、门框和窗台筒子板下这些比较难处理的空间。检查楼梯下方和橱柜内部,必要时打开它们,以确保空气的自由流动。

  • 不具备历史重要性的壁纸可以揭除,以帮助干燥石膏表面。

辅助干燥

仅靠自然通风可能不足以产生平衡的干燥系统,可能必须使用风扇协助干燥,例如使用风扇进行机械通气和环境加热。

在干燥的最后阶段,可以加入温和缓慢的环境加热(最好在I8-20°C左右)。温度很低时,空气中就无法容纳过多水分,所以少许的环境加热(由恒湿器所控制)在此阶段是有益的。加热的同时必须伴随大量的通风。如果在没有足够通风的情况下使用加热器,空气的绝对湿度增加,可能导致其他先前未受影响的房间处于高湿度的条件下。

图/鼓风机可以将空气注入空隙内。

图/将干燥剂除湿机与聚乙烯薄膜一起使用,以隔离特定区域。

监控干燥过程

需要监测和检查干燥过程、定期采集湿度计的读数。必须监测和记录建筑物内外的相对湿度和温度,以便知晓蒸发速度,从而评估水分的去除速度。

需要确定是否达到了足够的干燥程度时,可以对照以下标准。理想情况下,建筑物或其内含的物品应恢复到与洪水前相同的状态。

  • 某个特定建筑的内部状况对于其本身而言是正常的。旧建筑物比新建筑物更为潮湿,因此标准必须是达到“符合干燥目的”,即已经达到了水分含量的平衡。

  • 剩余的水分不会支持真菌孢子、霉菌、真菌的活跃生长或昆虫侵扰。

  • 建筑材料和内容物品将在正常的房屋条件下自行完成平衡恢复,且不会导致进一步损坏。可接受的水分含量水平因材料而有所不同。

图/使用带有数据记录的湿度探头(图中聚乙烯薄膜的后面)是确认干燥正在进行的好方法。

洪水如何影响历史建筑材料

尽管历史建筑的材料对洪水破坏具备相对的抵抗力,但它们都可能遭受一定程度的侵蚀,可能需要适当的处理。

砖石

随着砖石墙面从洪水浸透中恢复过来,砖石可能会被其本身所含的可溶性盐以及从地下水升起的水分中所吸收的盐分所破坏。这种现象虽然并不雅观,但通常是无害的,且可以通过刷洗、吸尘或洗涤去除。如果盐分被相对低渗透性的涂层锁住,例如防水密封剂、油基或丙烯涂料,则会导致一些问题。

图/砖石受到湿气的影响:吸水饱和的石材干透后,在砂岩支柱的接缝周围形成了泛碱盐的区域。

混凝土

混凝土地面及其面层一旦浸水饱和,可能需要很长时间干燥。需将可能限制干燥的防渗透或低渗透性的覆盖层去除,且不再重新铺设。

针对铺设在混凝土上且架有龙骨的木地板或是拼花地板,则可能需要抬起覆盖的木地板,使混凝土可以有效地干燥。

土制构造

柴泥灰粘土块或其他形式的未经烧制的地墙结构面,在水的破坏下显得特别脆弱。需要保持外层抹灰的完好性,并采用适当的材料对其进行修复。

结构木材

当木材达到饱和(即水分含量超过25%)时,极易因真菌和昆虫侵袭而腐败。只要保持干燥,结构性木材可以存续几个世纪。许多历史建筑中使用的木材具有很高的抗腐性。

木材镶板和其他木制品

可以通过钻小孔的方式将积聚在镶板后的水排出,然后可通过带有管状出风口的干燥机对镶板后方进行干燥。在上述方法无法完成的情况下,应对镶板进行拍照记录,并对每块进行编号,再由专业木匠轻轻拆除,在通风良好的干燥空间中干燥镶板。堆叠的镶板中间应设垫片,定期翻转并加上均匀分布的荷重以抵消翘曲。

在洪水期间和之后,木制楼梯内的许多部件可能会产生膨胀和收缩,导致结构节点变松和变弱。如有必要,可以在楼梯干燥后使用额外的底部支撑物和固定装置去固定松动的踏步板。确保楼梯的上下两侧都能自然通风,以使木材均匀干燥,这样会减少变形。

图/移除长凳之后,将教堂地板放置在聚乙烯薄膜下干燥。

图/未经充分干燥的地板,在重新进行固定后,产生了弯曲。

粉刷面层和抹灰

“抹灰”一词涵盖了广泛的墙壁和天花板表面涂料,每种材料面对水分饱和的环境都有自己的化学和物理反应。较旧的石灰基抹灰在潮湿时会软化或膨胀,通常不会塌陷,一旦干燥就会再次硬化。由于底层石膏受潮后膨胀收缩,会出现石灰石膏的脱粘现象,造成石膏突起处破损。可以使用树脂和螺钉将剥落的石灰面层重新锚固。石灰是种多孔材料,有助于底层构造“呼吸”。

金属制品

铝、青铜、黄铜材质的金属物品、构件或固定装置,浸入水中后只要能够快速干燥,就不会受到损坏。钢铁暴露于水时会氧化、生锈和膨胀,不过一次浸泡后只要快速干燥,它们就不会受到损害。

五金制品

五金制品变干后,可以在锁扣和铰链上撒上石墨粉,以防止嘎吱作响和卡死。保护人员可以对历史悠久的金属制品暂时进行上漆或上蜡,以减少洪水带来的进一步破坏。

油漆面漆

水会导致陈旧的清漆和油漆中粘合剂的沾污、剥落、起霜和溶解。能够让水分从基层透过表面蒸发掉的渗透性传统油漆面层,例如石灰水和水胶混合涂料,可以进行清洗、消毒,然后进行风干或重新上漆调和。在完全干燥前,请勿在之前已经涂漆过的内表面上涂刷低渗透性的现代涂料,如醇酸油基涂料或丙烯酸乳胶)。

壁画

如果室内饰有石膏底或木材底的历史性壁画,则不能使用除湿机或加热器。应向保护人员寻求专业建议,在保护人员的指导下,用冷气扇减缓基质微干燥的过程可以避免盐结晶、油漆剥落和霉菌滋生。

图/为保护历史性装饰,必须仔细控制和监控干燥过程。石膏上的绘画,例如图中一处十七世纪初房屋中的绘画(位于比德利Bewdley,列入英国二级登录建筑)极易受到洪水的破坏。

案例

1. 伯福德教堂,牛津郡

Burford Church, Oxfordshire

2007年夏天,与伯福德教堂邻近的温德拉什河在暴雨后冲破了堤岸,将这座被列为英国一级登录建筑的建筑物淹没,水深达450毫米左右。

洪水使地板和墙壁下沿沉积了一层砂质淤泥,许多安放在地面上的物品都受到影响,如古董家具、长椅、跪台、祭坛布和书架。当时的首要工作是把所有处于危险中的物品转移到教堂中安全、保险、干燥的区域,并为它们编制了一份清单。

织物被进行了干洗,家具则等待自然风干。洪水退去后,用吸尘器和软毛刷轻柔地去除了淤泥沉积物,用中性洗涤剂的水溶液轻柔清洁地板和墙壁。接着用清水清洗该区域,用布擦干,待风干后再喷上了消毒雾剂以杀灭残留的细菌。

通过在教堂内策略性地放置若干大型风扇,实现了最大限度的自然通风。风扇的设置能够引入干燥空气,同时排出潮湿空气。相对湿度定时进行了测量。

唱诗班席位的橡木底座下方有空隙,将这些座位拆开以便空气流通和空隙清洁。为了回装时易于识别,这些木板上都做了编号。然后,用高速风扇使空隙和石质地板变干。

在没有使用任何除湿或加热设备的情况下,洪水退去后不到七周,教堂经检测判断已经干燥好了。

图/在牛津郡的伯福德教堂放置的大型风扇辅助了干燥。

2. 布斯科特和科尔斯希尔庄园,牛津郡

Buscot and Coleshill Estates, Oxfordshire

布斯科特和科尔斯希尔庄园主要位于牛津郡的西部边界。2007年7月,庄园内50多处房产在洪水中受到了不同程度的淹没,尽管其中没有任何房产被认定处于洪水高风险地区。一些房屋只承受了时长约一小时的几毫米降水,而另一些房屋则在科尔河和泰晤士河决堤后被淹在约一米深的河流和田间的水中长达一周。

所有受影响房屋的干燥过程都近乎相同——尽可能采用了自然干燥和通风,并辅以缓和的除湿机、温和的加热设备和风扇。仅在现代化厨房的残骸中进行了固定装置和配件拆除。所有的历史特征都被原地保留,包括某房屋内一个房间里的橡木镶板。这些木板被缓慢地干燥,没有造成变形或开裂。石灰灰泥的干燥令人满意,但先前已经被石膏灰泥所替换的部位被移除,以使建筑结构充分干燥,之后被换上了石灰灰泥。对于有地面架空层的建筑,首先将水抽出,然后掀开少量木板以便交叉通风。随后进行了定期检查。带有石质楼板的房屋只进行了干燥和清洗。任何缺失或损坏的勾缝都在几周后用石灰砂浆进行了替换。

图/布斯科特和科尔希尔庄园的洪水。

注释:

[1] Historic England (正式名称:Historic Buildings and Monuments Commission for England),英格兰历史建筑和古迹委员会是英国政府的一个非部门公共行政机构,由文化、媒体和体育部(DCMS)赞助。它的任务是保护英格兰的历史环境,主要工作是保存历史建筑并将其列入名录,登记历史公园和花园;向中央和地方政府提供建议;并帮助人们了解、重视和保护它们。

初译:清源译介志愿者——毛悦,连一,董安琪,李文心,应伊琼,廖珈艺,商昊仪

校对:顾芸培,应伊琼,胡玥

*本期编辑顾芸培,排版廷廷。