故宫琉璃瓦屋顶施工方案

故宫琉璃瓦屋顶修缮施工方案一、工程概况本工程为故宫某宫殿琉璃瓦屋顶修缮项目，旨在通过传统工艺与现代技术结合的方式，恢复屋顶历史原貌并确保结构安全。工程范围包括屋面瓦件更换、基层修缮、防水体系重建及屋脊装饰复原，严格遵循"不改变文物原状"原则，所有工序需符合《清式营造则例》及文物保护相关规范要求。二、材料甄选标准（一）琉璃瓦件选材瓦件类型按功能分为底瓦（板瓦）、盖瓦（筒瓦）、檐口瓦（滴水瓦、勾头瓦）三大类，特殊部位采用定制异形瓦件。按《清式营造则例》选用五样规格，其中筒瓦长21cm、直径13cm，板瓦宽28cm、弧长32cm，确保与建筑等级匹配。质量要求釉色：黄色琉璃瓦需达到"帝王黄"标准，色泽均匀，无明显色差，釉层厚度≥0.3mm，经25次冻融循环测试无剥落。物理性能：吸水率≤8%，抗折强度≥15MPa，敲击声清脆无杂音，表面无开裂、气泡及砂眼。定制与采购主要瓦件由具有传统烧制技艺的厂家定制，需提供样品经故宫古建专家确认后方可批量生产。脊饰构件（鸱吻、垂兽、走兽等）采用手工翻模制作，保留原构件纹样细节，吻兽高度按原比例复原。（二）辅助材料灰背材料采用传统"三灰四泥"工艺：由桐油、白灰、青灰按1:3:6比例调制桐油灰，掺入适量麻刀增强韧性，模拟康熙年间配比。基层找平层使用"月白灰"（白灰与青灰混合），含水率控制在12%-15%之间。防水材料主防水层采用传统"铅背"工艺：铅板厚度0.8mm，搭接宽度≥5cm，接缝处用锡焊密封。辅助防水采用桑皮纸与桐油复合层，桑皮纸需经pH值调整（7.0-8.0），确保与古建筑材料兼容性。连接材料瓦件固定采用紫铜丝（直径1.2mm）与黄铜钉（长5cm），避免使用现代不锈钢材料造成电化学腐蚀。粘结材料使用传统"江米浆灰"，由江米粉、白灰、水按1:4:6比例熬制，常温下初凝时间控制在45分钟。三、施工准备（一）前期勘察现状测绘采用三维激光扫描技术获取屋面现状数据，建立数字模型，精确测量瓦件间距、屋脊高度及屋面坡度。对现存瓦件进行编号登记，筛选可复用瓦件（占比约30%），标记破损程度及位置。试验段施工在非展示区域选取10㎡试验段，进行瓦件铺设及灰背施工，测试材料性能及工艺参数，固化施工流程。（二）施工部署脚手架搭设采用满堂红脚手架，立杆间距1.2m×1.2m，横杆步距1.8m，顶部铺设木脚手板，与屋面接触部位加设橡胶垫保护。搭设独立观测平台，配备全站仪实时监测结构沉降，日沉降量预警值设为2mm。工具准备传统工具：瓦刀、灰板、抿子、竹笔（用于勾缝）、线坠等需经传统工艺制作，确保与古法操作适配。现代辅助工具：便携式X射线探伤仪（检测内部灰背密实度）、含水率测定仪、釉层厚度检测仪。四、施工流程（一）旧瓦拆除瓦件拆卸按"从脊至檐、从左至右"顺序拆除，每片瓦件编号后分类存放，可复用瓦件用软布包裹，破损瓦件登记后妥善保管（部分用于研究）。屋脊拆除时采用分段吊装法，鸱吻等大型构件使用专用吊架，吊点设置在预设铜环处，避免构件受力变形。基层清理铲除旧灰背至木基层，用竹刷清理椽木表面残灰，检测椽子含水率（≤18%）及腐朽情况，对轻微腐朽部位进行局部剔补。（二）基层处理木基层修缮更换腐朽椽子（截面损失≥30%），新制椽子采用落叶松，经防虫防腐处理，与原构件榫卯连接。望板铺设采用"错缝搭接"工艺，板缝宽度控制在3-5mm，表面涂刷桐油二度。灰背施工分层铺设"护板灰"（厚2cm）、"泥背"（厚5cm）、"灰背"（厚3cm），每层均需压实抹平，待前一层干燥至含水率≤15%后方可进行下一层施工。灰背表面做"泛水"处理，坡度与原屋面一致（约26°），檐口处设0.5cm排水坡度。防水层施工铺设铅板防水层，沿屋面坡度方向搭接，搭接缝采用锡焊密封，转角处加设附加层。铅板上方铺设两层桑皮纸，涂刷桐油浸润，形成复合防水体系。（三）瓦件铺设檐口施工滴水瓦与勾头瓦间隔排列，瓦舌伸出檐口5cm，底部用铜丝与檐檩绑扎（铜丝缠绕≥3圈），并用钢钉固定于连檐木。檐口线严格拉通线控制，误差≤2mm，确保直线度。屋面瓦铺设底瓦铺设从下往上逐垄进行，瓦垄间距15cm，每片底瓦搭接长度为瓦长的2/3，瓦间缝隙用"月白灰"填实。盖瓦（筒瓦）骑缝铺设，接缝处用灰浆勾抹成"泥鳅背"形状，顶部压实抹平，确保雨水顺流不渗漏。屋脊施工正脊施工采用"分段砌筑法"，脊筒内设置钢筋混凝土暗梁（直径12mm钢筋），外包传统灰浆，实现"隐形加固"。鸱吻安装时，内部填充桐油灰与麻刀混合物，底部用铁扁担固定，确保垂直度偏差≤1°。（四）细部处理瓦件勾缝采用"捉节夹垄"工艺：先用抿子将灰浆填入瓦缝，再用竹笔勾出半圆形灰线，宽度8mm，深浅一致。勾头瓦与滴水瓦交接处做"斜槎"处理，灰缝呈45°角，增强防水效果。防水增强沿屋脊两侧各30cm范围增设"锡背"防水层，与铅背焊接成整体。天沟部位铺设三层桑皮纸，涂刷桐油三遍，形成局部加强层。五、传统工艺与现代技术结合措施（一）结构加固隐蔽性加固在木基层与灰背之间增设玻璃纤维网格布（抗拉强度≥1000MPa），网格尺寸5mm×5mm，提高基层整体性。对腐朽严重的梁架节点，采用环氧树脂注入法加固，配合碳纤维布包裹，不改变外观形态。监测技术应用在屋面关键部位埋设传感器，实时监测温度变形、沉降及振动数据，数据传输至故宫古建监测平台。采用无人机航拍结合BIM技术，建立施工全过程数字档案，对比分析施工前后屋面形态变化。（二）材料改良传统材料现代化处理桐油灰中掺入纳米级二氧化硅（掺量3%），提高抗渗性能，同时保持传统配比的透气性。瓦件背面涂刷硅烷浸渍剂，增强抗冻融能力，不影响釉面外观。兼容性测试所有新材料使用前需进行兼容性试验，如现代防水材料与传统灰背的粘结强度测试（≥0.6MPa）。金属连接件采用锌铬涂层处理，模拟传统"生铜"氧化效果，避免与瓦件产生色差。六、质量控制标准（一）分项工程验收标准瓦面工程瓦垄顺直度：每20m偏差≤3mm，全屋面累计偏差≤10mm。瓦件固定：铜丝绑扎牢固，无松动，每片瓦抗拔力≥500N。防水工程闭水试验：蓄水深度5cm，持续24小时无渗漏，渗水量≤0.1L/(㎡·h)。灰背密实度：采用回弹法检测，表面硬度≥35MPa，内部空鼓面积≤2%。（二）过程控制措施工序检验每道工序需经"三检制"（自检、互检、专检）合格后，报监理及故宫古建专家验收签字。关键工序（如铅背焊接、鸱吻安装）留存影像资料，作为验收依据。环境控制施工温度控制在5-35℃，雨天及五级以上大风天气停止作业。灰背施工时环境湿度≤70%，必要时设置除湿设备，确保干燥速率符合传统工艺要求。七、安全与文物保护措施（一）施工安全高空作业防护作业人员佩戴双钩安全带，沿屋面设置安全绳生命线，脚手板满铺且固定牢固。垂直运输采用电动葫芦，设置限位装置，材料吊装时下方严禁站人。消防措施施工现场严禁吸烟，配备干粉灭火器（每50㎡不少于2具），动火作业办理审批手续并设专人监护。（二）文物保护成品保护已铺设瓦面采用木板覆盖保护，行走路径设置专用脚手板，严禁直接踩踏瓦件。脊饰构件安装后用塑料薄膜包裹，避免污染釉面。环境监测施工现场设置温湿度、PM2.5监测设备，超标时立即停工整改。施工垃圾日产日清，分类存放，古建筑构件废料由故宫统一处理。八、工期计划工序阶段工期（天）关键节点施工准备15材料进场验收旧瓦拆除20木基层检测完成基层修缮30灰背施工完成瓦件铺设45檐口瓦安装验收屋脊施工25