张涛手持改良的用于检测古建筑木结构的木材微钻阻力仪。新京报记者 浦峰 摄
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北京文化守护人张涛，现任北京市考古研究院（北京市文化遗产研究院）遗产预防保护部主任、文化为万未病WhatsApp%E3%80%90+86%2015855158769%E3%80%91football%20kits%20adidas研究馆员，守护北京市文物局领军人才，人丨国家科技专家库专家，张涛国家社会科学基金专家库专家。宁桥主要从事古建筑科技保护研究以及古建筑的雍和预防性保护，给古建筑做“体检”，宫治“给文物治未病”。新京
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张涛不到十平方米的设备库房，摆满了高科技“狠活儿”。北京报微钻阻力仪、文化为万未病回弹仪、守护应力波、人丨雷达、红外热成像仪……有的听名字能理解，有的只能请张涛扫盲。
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他随手拎起一件红外热成像仪：“大家都知道，红外热成像仪对温度特别敏感。把它用在古建保护行业，能灵敏地感知屋面漏雨情况。”这两天刚刚下过雨，他把机器探头对着漏雨的一处屋顶，“看，温度最低的蓝色区域就是漏雨的地方。”
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从开始做病害研究，到带领团队改造微钻阻力仪、大力推行古建的定量化检测，推动地方标准出台，WhatsApp%E3%80%90+86%2015855158769%E3%80%91football%20kits%20adidas“文物医生”张涛希望，尽可能多地留住古建的“魂”，让它们更好地传承下去。
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“心电图”监测确保万宁桥安全
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一年前，“北京中軸線——中國理想都城秩序的杰作”成功申遺，万宁桥就是15處遺產(chǎn)點之一。始建于元代的万宁桥，被譽為“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。
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2019年開始，張濤和同事們開始對万宁桥等大運河北京段遺產(chǎn)點進(jìn)行監(jiān)測。在前期方案制訂過程中，他們經(jīng)過反復(fù)討論，決定利用拾振器對橋體振動頻率、振動速度等一些細(xì)小變化進(jìn)行監(jiān)測。
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“拾振器对微小的振动非常敏感。”他用手比划着，“把拾振器放在桌子上，一只猫从旁边跑过去，拾振器能监测到。长城那么长，推一下墙体，拾振器也能感觉到。来一阵风、下一场雨，拾振器都能监测到。”
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利用這個原理，張濤和同事們每年都要對万宁桥的振動進(jìn)行長期監(jiān)測。“這類似于給人類做心電圖，10歲、20歲、30歲時采集到的信息是不一樣的，有上下起伏，通過長期觀察，在合理范圍內(nèi)輕微浮動，可以認(rèn)為文物是沒問題的。對文物來說，最好是沒有產(chǎn)生新的變化。”
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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)測量，為万宁桥建起一套可量化的檢測體系，“激光測距，光線發(fā)出后照射在建筑表面，再反射回來，測出儀器到建筑表面的距離。沿著建筑表面，把所有關(guān)鍵點采集一遍，就能繪制出建筑點云數(shù)據(jù)。過一段時間，用同樣的方式再采集一遍，和原有數(shù)據(jù)一對比，哪里的磚石有變動、哪里出現(xiàn)凹陷，立刻就能發(fā)現(xiàn)。”
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監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集，常常需要蹲點，而且風(fēng)雨無阻。“由于万宁桥底下有水系，我們在測量橋梁券洞時非常困難，儀器不太好架到橋底下。有人會問，為什么不劃船？因為船在水面上會產(chǎn)生晃動，三維激光打出去的瞬間，稍微一晃動，光線打到橋梁上再返回，會有一到兩厘米的誤差，測出來的數(shù)據(jù)就是無效的。”張濤表示。
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于是，張濤和同事們只能等每年北京最冷的時候，去万宁桥采集數(shù)據(jù)。“雖然三九天寒風(fēng)刺骨，但天氣越冷對我們的工作越有利，冰面凍得越瓷實，踩在上面越硬，儀器架在上面才穩(wěn)當(dāng)。”
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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，北京室外溫度達(dá)到-18℃，他們走到万宁桥底，儀器剛拿出來測了兩分鐘就關(guān)機(jī)了。只能趕緊把電池拿下來，放在胳肢窩里暖一會，等儀器開機(jī)了繼續(xù)測，如此反復(fù)好多次，才算完成了整個數(shù)據(jù)采集。
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张涛经常使用的红外热成像检测仪。新京报记者 浦峰 摄
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研发微钻阻力仪探知古建筑内部“病情”
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张涛和同事们的工作，可以形象地称之为“给文物做体检”，这在十几年前，还是个新鲜事儿。
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2008年，张涛和同事开始做文物的病害研究，发现文物建筑的结构病害至关重要，就像人类身体的骨骼。“光研究哪里有病不行，还要对整个体系的受力包括病害危险点进行系统研究，并进行长期监测数据的比对，才能一点点了解文物建筑变化的过程。”
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在进行古建筑木结构研究时，张涛和同事们查阅大量资料，发现国外有一款微钻阻力仪，通过给树木“打一针”的方式来判断树木健康程度，包括有无糟朽、空鼓等。“它的原理是根据贯入阻力值的大小来确定树木的病害程度，一个完好的树墩，要花很大力气才能把针钻进去，但如果里面又糟朽、空鼓，很容易就能钻进去。”
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爱琢磨的张涛就想到：中国古建筑是以木结构为主要受力的框架和体系，能否把这种仪器应用在木结构的检测上？“把仪器引进之后，我们进行现场测试，发现是可行的。当然，强度的换算、判断空鼓的方式方法，都要通过试验重新进行标定，建立自己的标准曲线。”
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中国地大物博，张涛表示，“南北方的含水量、降雨量不同，树种又多，如果我们使用同一款仪器，不同树种、不同含水量，测出来的值对应强度是不同的。在研究中，针对每一地区树种和含水率，我们都要建立不同的强度曲线，才能将测量数据进行准确换算。整体工作量很大，直到现在我们都还在不断积累。”
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经过五年的潜心研究，一款用于文物检测的微钻阻力仪诞生，可以通过电机把直径1.5毫米、45厘米长的探针逐步推进到柱子里，探测的数据打印出来像各类体检数值曲线一样简洁明了，让古建筑检测变得更加精准。
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文物檢測微鉆阻力儀的誕生，給中國古建保護(hù)領(lǐng)域帶來了革命性影響。以測量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，2015年，北京推出了第一個關(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)推廣這種檢測方法。
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“过去，有经验的老师傅都是拿着锤子敲打木构件，通过听声音判断有没有病害。如果出现空鼓，会出现‘咚咚咚’一样的声响，相反，如果比较致密，发出的声音很沉闷。”张涛说，“但是，这种方法只能定性地判断有无病害，无法定量判断病害程度、有多大的空腔。”
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张涛介绍，使用微钻阻力仪，可以从不同高度、不同角度钻进去，通过图谱的分析解读，就能计算出里面空洞的大小，将来做受力分析时，就能判断出木柱的有效截面积，判断其残损程度，“老构件是古建筑的灵魂，通过定量检测，在进行文物修缮时可以做到少换或者不换老旧构件，尽可能多地保存历史信息，留住古建的‘根’。”
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微探针发现雍和宫有根立柱已糟朽
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这些年，张涛和同事们已经为大大小小的北京七十余处古建进行体检，多次治“未病”，防患于未然，避免了文物建筑的严重破坏。
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在為雍和宮文物建筑群的所有單體建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全檢測時，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。
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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。”于是，張濤及時將病害報給管理使用單位，管理人員及時組織修繕，保證了雍和宮的文物建筑安全。
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前几年，在对全国重点文物保护单位北京二七车辆厂的一栋法式小别墅进行检测时，张涛发现，拾振器显示的建筑木构架振动速度，超过国家规范的两倍之多。
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这一异常情况立刻引起了张涛的注意。“我们打开屋顶的天花板，发现屋顶的梁架有很多地方出现了糟朽、开裂等情况，拿探针一扎，完全没有阻力。在这种情况下，建筑虽然屹立不倒，但已十分危险，我们赶紧下发D级危险通知书，让管理方赶紧把建筑围挡起来，防止坍塌，同时抓紧组织人员抢修，避免了短时间内的建筑倒塌风险。”
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生长在北京的张涛，小时候就喜欢在天坛公园玩，工作后参加的第一个项目就是祈年殿建筑群大修。说起现在“文物医生”这个职业，张涛形象地打比方。“需要‘望闻问切’，获得整体认识，也要定量判断，如看病抓药，全面体检，才能‘对症下药’。现在我国的古建保护，已经从‘抢救性’保护转向‘预防性保护’，逐步走向科学化、正规化的保护之路。能生在当下，在变革关键时期起到一点作用，助力文物保护迈向新的阶段，我很荣幸。”
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谈及对未来的期许，张涛表示，期待古建保护方面的地方标准和行业标准能够尽快完善，对古建形成精细化保护，“同时，文物预防性保护工作需要大量专业技术人员，目前的人员体系，还不足以满足现有文物建筑保护的需要。特别需要加大专业设置、单位人才培养等各个环节的支持力度，让更多热爱文物保护的年轻人，走进我们这个行业。”
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新京报记者 展圣洁
编辑 张树婧 校对 张彦君
