万宁桥的“心跳”：拾振器捕捉到的历史震颤

来源：滚动播报

（来源：千龙网）

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，北京市文物局领军人才，国家科技专家库专家，国家社会科学基金专家库专家，北京市科技专家库专家。主要从事古建筑科技保护研究，曾获中国文物保护示范工程、梁希林业科学技术奖科技进步奖二等奖、北京市科技进步奖二等奖。2017年入选“北京市优秀青年人才”，2019年入选中央宣传部“宣传思想文化青年英才”。

北京市考古研究院遗产预防保护部主任张涛。新京报记者 浦峰 摄

在北京鼓楼正南方向，有着700余年历史的万宁桥至今车流不息，每天迎接着市民和全国各地的游客。

一年前，“北京中轴线——中国理想都城秩序的杰作”成功列入《世界遗产名录》，万宁桥就是其中15处遗产点之一。始建于元代的万宁桥，被誉为“中轴线上第一桥”。如何守住古老的遗产，让它持续为社会交通服务？当科技与人文发生碰撞，定量化的监测为文物安全保驾护航，文物，真正成为连接过去与未来的“活态史书”。

利用拾振器监测波动，给万宁桥做“心电图”

“万宁桥是极其特殊的文化遗产，从始建到现在已经有700余年，至今仍作为重要的交通道路使用，这在北京很少见。像北京的卢沟桥、琉璃河大桥，现在已经不通车了。因此，万宁桥的文物保护，不仅涉及简单的文物安全，还关系到市民的出行安全。”

2019年开始，北京市考古研究院遗产预防保护部主任张涛和同事开始对万宁桥等大运河北京段遗产点进行监测。

在前期方案制定过程中，他们经过反复讨论，确定了监测目标和重点内容：开裂、沉降，震动频率、震动速度等一些细小变化，都在监测范围之内。于是，拾振器便派上了用场。

“拾振器对微小的震动非常敏感。”张涛介绍，“打个比方，把拾振器放在桌子上，一只猫从旁边跑过去，不跳上桌子，拾振器就能监测到。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。”

利用拾振器，张涛和同事对万宁桥的微震动和可能出现的震动进行了长期采集和比对，至今已有5年时间。“这类似于人做心电图，10岁、20岁、30岁时采集到的信息是不一样的，有上下起伏，通过长期观察，数据在合理范围内浮动，就可以认为文物是没问题的。对文物来说，最好是没有新的变化产生。”

张涛表示，万宁桥属于石桥，石质文物最容易发生脆性破坏，一旦有了裂缝，就会迅速断裂。“它不像木构件，是一点点发生变形的，因此，对于它的监测，我们要做到立体、精确，不同于对木构建筑的监测。”

张涛经常使用的红外热成像检测仪。新京报记者 浦峰 摄

桥上车水马龙，分时段采集桥体不同状态数据

除了拾振器，张涛他们还利用地质雷达检查桥体内部是否有空鼓，利用三维激光扫描仪进行外形尺寸系统测量，为万宁桥建起一套可量化的检测体系。

“所谓三维激光扫描仪，就是利用激光测距，激光沿直线传播，光线发出后落在建筑表面，再返回来，测出仪器到建筑表面的距离。沿着建筑表面，把所有关键点采集一遍，就能绘制出建筑点云数据。过一段时间，用同样的方式再采集一遍，和原有数据一对比，哪里的砖石有变动、哪里出现凹陷，立马就能发现。”张涛介绍。

监测数据的采集，常常需要蹲点，风雨无阻，万宁桥的数据采集则需要更复杂的方法和过程。张涛举例，“由于万宁桥底下有水系，我们在测量桥梁圈洞时非常困难，仪器不太好架到桥底下。有人问，为什么不划船？如果划船，船在水面上会产生晃动，三维激光打出去的瞬间，稍微一晃动，光线打到桥梁上再返回，就会有一到两厘米的误差，测出来的数据就是无效的。”

于是，张涛和同事只能等每年北京最冷的时候去万宁桥采集数据。“三九天大家都不愿出门，但天气越冷对我们的工作越有利——冰面冻得瓷实，踩在上面硬邦邦的，仪器架在上面才稳当。”

但是，室外温度过低，仪器会有“罢工”风险。令张涛印象深刻的是，有一年，北京室外温度达到零下18℃，他和同事走到万宁桥底，仪器刚拿出来，测了两分钟就关机了。他和同事赶紧把电池拿下来，放在胳肢窝里暖一会儿，等仪器开机了继续测，如此反复，才能完成整个数据采集。

另一个测量难点来自万宁桥交通的复杂性。“不能只测白天的数据，白天有游人、自行车、汽车经过，而且万宁桥底下有地铁，震动波很混乱，无法确定单个因素对万宁桥的影响。我们考虑了很久，决定分时间逐一监测不同状态下万宁桥的数据。”张涛说。

“晚上12点以后，地铁停了、人也没有了，能够测到万宁桥静默的状态；第二状态是模拟只有游客步行，第三状态是模拟游客骑自行车经过，第四状态则是早上五点第一班地铁经过……这样，我们就得到了万宁桥单一状态和复合状态下的数据，利用这种抽丝剥茧的方式，逐渐弄清楚各种因素对万宁桥的影响。虽然花费了大量时间，但是很值得。”张涛说。

北京万宁桥。图/IC photo

文物修护从治“已病”到治“未病”

2020年，万宁桥修缮被列为中轴线申遗工作中的重点项目，成为北京市交通委城养中心组织开展的第一个文物桥修缮工程，该工程于2023年圆满完工，使这座仍然服务交通一线的古石桥焕发新生。

以张涛等人的测量数据为依据，万宁桥已采取交通管理措施，交通部门制定了机动车限速30km/h、限载总重20t、限载轴载13t的措施，同时采取重铺沥青油面、调整优化桥梁纵横坡度修缮的措施，重铺后的沥青铺装坡度流畅圆顺，减轻了对万宁桥产生的行车震动。

不只是万宁桥，沿着北京中轴线，钟鼓楼、景山、太庙等建筑群，都有张涛团队的足迹。针对北京以木质结构为主的古建筑，他们运用微钻阻力仪等技术手段进行无损检测探伤，实现了对古建筑病害的定量检测，推动文物修护从治“已病”向治“未病”转变。

“有人说，古建筑木构件经过三次大修，老旧构件基本就被替换干净了，而在我看来，老构件是古建筑的灵魂，上面有题记、彩绘、雕刻，每多换一个木构件，它的历史价值就损失一分。”张涛说，通过他们的定量检测，能尽可能多地保存历史信息，在进行文物修缮时尽量少换或不换老旧构件，留住文化的“根”，“这也是我们这份工作的意义所在。”

“北京对于不可移动文物的修缮支持力度很大，北京申办2008年夏季奥运会成功以后，每年对不可移动文物的文物保护经费由1.1亿元逐渐上涨到10亿元，完成了大范围的古建修缮，领先于其他省份。目前，北京市的古建修缮已经从抢救性保护提前进入预防性保护阶段。”张涛说，“我觉得自己很幸运，能够从事自己喜欢的工作，也能为古建保护尽一份力，希望号召更多专业技术人员和年轻的文物爱好者走进这个行业。”