古树支撑加固技术———以“遮荫侯”支撑调整为例

古树支撑加固技术———以“遮荫侯”支撑调整为例

高苏岚，杨志豪

古树是重要的文物资源，具有不可复制的特性。但由于年代久远，树木枝干和大枝条在雨水和木腐菌的共同作用下，常发生中空现象，极端天气条件下有可能断枝折杈，严重者可能出现整株倒伏的现象。因此对部分古树进行加固、增设支撑是古树复壮保护的一项重要工作。支撑分为硬支撑与软支撑，本文主要探讨硬支撑的应用 。

北海是有着 ８００ 多年历史的皇家园林，园中遗存大量的古树名木，是历史的活见证。本文以“遮荫侯”古树的复壮保护为例，并将设计原理、完成目标、达成效果进 行 总 结，为 今 后 硬 支 撑 的 设 计 和 应 用 提 供借鉴。

１　 硬支撑技术及主要支撑方式

硬支撑一般用于对树干或大枝进行支撑，即在上端与树干连接处做一个碗状或环状树箍，接触部位使用木垫或橡胶垫等作为缓冲垫层，避免损伤树皮。

硬支撑所选用的材料应具有一定的抗压性和稳固性，支撑杆立地点固定，不可直接立在地面或顶在硬物上，应做钢筋地铆固定于地下。并且在设计过程中，注意支撑与环境的融合，减少对空间和景观环境的破坏 。

古树的硬性支撑分为以下几种形式：

１．１　 斜式支撑

斜式支撑是将支撑杆斜立于地面与树体之间进行支撑。其缺点是斜杆分割了区域空间，造成空间的阻隔，妨碍人类在周围活动，影响树体周边的景观效果。

１．２　 立式支撑

立式支撑是用支撑杆顶部支撑古树枝干的一种方式，最大优点是空间分割小，对区域空间和树木本身影响较小，但缺点是支撑点位置难以确定，稳定性较差。

１．３　 艺术支撑

艺术支撑的核心就是对支撑杆进行艺术化的处理，根据环境要求，使支撑杆与环境和树体本身相结合。

艺术支 撑 分 为 仿 古 树 支 撑 和 仿 其 他 物 件 支撑 。仿古树艺术支撑包括仿枯树支撑、仿树桩支撑、仿藤条支撑等。但任何形制都是为了达到与古树浑然一体进行支撑古树的目的，其优点是景观效果较好，其缺点是财力和人力支出较大，且在某些环境下与现今的文物保护意识有所背离。

１．４　 活体支撑

培养或者选取分枝点与支撑距离高度一致的同种树木支撑古树，此种方式操作难度较高，但具有较强的生态保护意识。

本次对“遮荫侯”进行的改造，综合上述支撑方式优缺点，“遮荫侯”的生长特性、观赏特性，以非艺术支撑的方式进行，避免影响树体原本观赏效果。

２　 “遮荫侯”概况

２．１　 项目概况

“遮荫侯”位于北海公园团城，有着 ８００多年的历史，是古都北京少数几棵由封建帝王敕封的古树。 ２１世纪初，公园对其搭设了钢制的古树支撑系统（图１ ）。

图１ “遮荫侯”原有支撑

图 ２ “遮荫侯”树体空洞情况

这套古树支撑系统由上下两部分组成，下部为主干支撑部分，旨在支撑住树木的主干，使古树不会发生整体倾倒等失稳情况；上部为枝干支撑部分，旨在通过支撑古树的枝干，以防古树枝干在受到外力作用时被破坏。

２．２　 “遮荫侯”问题分析

２．２．１　 树体空洞情况　 利用雷达扫描技术，对“遮荫侯”树体空洞情况进行扫描，分析发现从树体１．５ｍ向下树洞逐渐加大，至树体根部达到７０％以上。

２．２．２　 原有支撑存在问题　 “遮荫侯”原有支撑基本合理，但随着“遮荫侯”的生长变化和支撑老化，主要问题如下：

“遮荫侯”主干支撑中，东南侧支撑（图３ ）位置较为合理，但支撑与古树的接触部分即掌托部分由于形状设计不尽合理，安装的细节处理已部分嵌入树体中。南侧侧枝支撑（图４ ）位置需要调整，并增加托住冠幅的小支撑，防止树冠进一步下垂。

图 ３ “遮荫侯”东南侧支撑

图 ４ “遮荫侯”南侧侧枝支撑

上部枝干支撑部分的受力均作用于钢制抱箍上（图５ ），而现有的抱箍被固定在树体本身的主干上，一方面随着树木生长，树径尺寸的不断增加，金属抱箍有嵌入到树干中的危险；另一方面，油松古树易产生树体空洞，如遇极端天气，风、雨、雪可产生巨大外力，原抱箍位置有折断主干的可能性。

图５ “遮荫侯”主干支撑

原有枝干支撑在树木遭受极端天气情况下，可以左右适度摆动，降低受损伤的可能。但无法上下摆动，可能会造成突发损伤。

图 ６ “遮荫侯”支撑整体效果及抱箍细节设计图

３　 “遮荫侯”支撑调整总体原则

对树体树洞监测，查看树体整体生长状况，并针对树体空洞状况进行支撑点的选择。

根据树木年生长量预估进行计算，确定合理的支撑位置、支撑角度。

尽量利用原有下部主干支撑的落地位置，减少对团城地砖大面积破坏，保护原有集水系统。

控制上部枝干支撑的合理数量，减少不必要支撑对于景观的影响。

钢制支撑构件与树木接触的表面均采用环保橡胶垫片做缓冲处理。

所有钢制支撑构件边角均须做钝化处理。

４　 “遮荫侯”支撑设计方案

方案计划采用上下两层抱箍，下抱箍为悬空，依靠下撑杆将其平衡固定。上抱箍固定于树体主干最上侧，直接抱住树体。树体抱箍与侧枝采用伞形方式进行支撑、固定。大抱箍与侧枝采用支撑方式进行连接，在大抱箍与侧枝的固定点采用拉纤形式与小抱箍进行连接，从而形成稳定的三角形，保证上侧树干受力稳定且达到最低值。

４．１　 大抱箍位置的确定

“遮荫侯”主干整体向南侧大幅倾斜，树冠向南侧下垂严重。西南侧树干第一分枝点下有一巨大结疤，为原有支撑受力支持点。树木在受到强外力作用的情况下，难以预估其作用力的大小，无法精确计算力的大小及可能施加方向，且由于树体自身树干性状影响，故 选 择 原 有 支 撑 点 下 ２０ｃｍ 处 为 大 抱 箍 所 在位置。

４．２　 下撑杆位置的确定

“遮荫侯”树体西南侧结疤处为原有支撑位置，且根据分析应为主要受力点，所以在新的支撑方案中保留原有结疤处支撑不变，将其作为一个支撑受力点。为了保证大抱箍可以脱离树体，且保持平衡状态，计划在树西侧、东侧分别增加一垂直支撑杆，以保证大抱箍的水平、稳定。

４．３　 支撑杆的设计

“遮荫侯”作为植物具有生长的特性，其生长后枝干位置可能会发生变化，故采用可调节支撑杆，通过调节螺母，调整撑杆长度。

４．４　 南侧侧枝支撑连接处设计

原有支撑固定点采用钢管制成环状固定侧枝的方式，形成了下拉力，使侧枝逐渐下垂。新的设计方案中将钢板换成半圆，向上方和侧方推，引导侧枝向上、向外生长。

５　 结果与讨论

设计方案实施取得了较好的效果，解决了“遮荫侯”主干严重受力，侧枝逐渐下垂的问题。

古树支撑工程是一个综合性的工程，涉及到植物学、气象学、结构力学等多方面的知识，现有的学术论文中鲜有古树支撑工程相关成果可借鉴。当古树受到极端灾害天气的影响时，其瞬时受力方向和大小难以预估，给古树支撑的设计带来了极大的困难。

支撑施工完成后，古树具体的受力情况、支撑的细节合理性检验是一个长期的过程，只能在不断的观察和实践中解决，这也是今后工作的另一个方向。