中軸煥新記丨萬寧橋的“心跳”：拾振器捕捉到的歷史震顫
來源： 新京報
2025-10-30 08:51:00
■人物簡介
張濤，現(xiàn)任北京市考古研究院（北京市文化遺產(chǎn)研究院）遺產(chǎn)預(yù)防保護(hù)部主任，北京市文物局領(lǐng)軍人才，國家科技專家?guī)鞂＜?，國家社會科學(xué)基金專家?guī)鞂＜?，北京市科技專家?guī)鞂＜摇Ｖ饕獜氖鹿沤ㄖ萍急Ｗo(hù)研究，曾獲中國文物保護(hù)示范工程、梁希林業(yè)科學(xué)技術(shù)獎科技進(jìn)步獎二等獎、北京市科技進(jìn)步獎二等獎。2017年入選“北京市優(yōu)秀青年人才”，2019年入選中央宣傳部“宣傳思想文化青年英才”。
北京市考古研究院遺產(chǎn)預(yù)防保護(hù)部主任張濤。新京報記者 浦峰 攝
在北京鼓樓正南方向，有著700余年歷史的萬寧橋至今車流不息，每天迎接著市民和全國各地的游客。
一年前，“北京中軸線——中國理想都城秩序的杰作”成功列入《世界遺產(chǎn)名錄》，萬寧橋就是其中15處遺產(chǎn)點之一。始建于元代的萬寧橋，被譽為“中軸線上第一橋”。如何守住古老的遺產(chǎn)，讓它持續(xù)為社會交通服務(wù)？當(dāng)科技與人文發(fā)生碰撞，定量化的監(jiān)測為文物安全保駕護(hù)航，文物，真正成為連接過去與未來的“活態(tài)史書”。
利用拾振器監(jiān)測波動，給萬寧橋做“心電圖”
“萬寧橋是極其特殊的文化遺產(chǎn)，從始建到現(xiàn)在已經(jīng)有700余年，至今仍作為重要的交通道路使用，這在北京很少見。像北京的盧溝橋、琉璃河大橋，現(xiàn)在已經(jīng)不通車了。因此，萬寧橋的文物保護(hù)，不僅涉及簡單的文物安全，還關(guān)系到市民的出行安全?！?/p>
2019年開始，北京市考古研究院遺產(chǎn)預(yù)防保護(hù)部主任張濤和同事開始對萬寧橋等大運河北京段遺產(chǎn)點進(jìn)行監(jiān)測。
在前期方案制定過程中，他們經(jīng)過反復(fù)討論，確定了監(jiān)測目標(biāo)和重點內(nèi)容：開裂、沉降，震動頻率、震動速度等一些細(xì)小變化，都在監(jiān)測范圍之內(nèi)。于是，拾振器便派上了用場。
“拾振器對微小的震動非常敏感?！睆垵榻B，“打個比方，把拾振器放在桌子上，一只貓從旁邊跑過去，不跳上桌子，拾振器就能監(jiān)測到。長城那么長，推一下墻體，拾振器也能感覺到。來一陣風(fēng)、下一場雨，拾振器都能監(jiān)測到。”
利用拾振器，張濤和同事對萬寧橋的微震動和可能出現(xiàn)的震動進(jìn)行了長期采集和比對，至今已有5年時間?！斑@類似于人做心電圖，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，數(shù)據(jù)在合理范圍內(nèi)浮動，就可以認(rèn)為文物是沒問題的。對文物來說，最好是沒有新的變化產(chǎn)生。”
張濤表示，萬寧橋?qū)儆谑瘶颍|(zhì)文物最容易發(fā)生脆性破壞，一旦有了裂縫，就會迅速斷裂?！八幌衲緲?gòu)件，是一點點發(fā)生變形的，因此，對于它的監(jiān)測，我們要做到立體、精確，不同于對木構(gòu)建筑的監(jiān)測?！?/p>
張濤經(jīng)常使用的紅外熱成像檢測儀。新京報記者 浦峰 攝
橋上車水馬龍，分時段采集橋體不同狀態(tài)數(shù)據(jù)
除了拾振器，張濤他們還利用地質(zhì)雷達(dá)檢查橋體內(nèi)部是否有空鼓，利用三維激光掃描儀進(jìn)行外形尺寸系統(tǒng)測量，為萬寧橋建起一套可量化的檢測體系。
“所謂三維激光掃描儀，就是利用激光測距，激光沿直線傳播，光線發(fā)出后落在建筑表面，再返回來，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，立馬就能發(fā)現(xiàn)。”張濤介紹。
監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集，常常需要蹲點，風(fēng)雨無阻，萬寧橋的數(shù)據(jù)采集則需要更復(fù)雜的方法和過程。張濤舉例，“由于萬寧橋底下有水系，我們在測量橋梁圈洞時非常困難，儀器不太好架到橋底下。有人問，為什么不劃船？如果劃船，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，就會有一到兩厘米的誤差，測出來的數(shù)據(jù)就是無效的?！?/p>
于是，張濤和同事只能等每年北京最冷的時候去萬寧橋采集數(shù)據(jù)?！叭盘齑蠹叶疾辉赋鲩T，但天氣越冷對我們的工作越有利——冰面凍得瓷實，踩在上面硬邦邦的，儀器架在上面才穩(wěn)當(dāng)?！?/p>
但是，室外溫度過低，儀器會有“罷工”風(fēng)險。令張濤印象深刻的是，有一年，北京室外溫度達(dá)到零下18℃，他和同事走到萬寧橋底，儀器剛拿出來，測了兩分鐘就關(guān)機了。他和同事趕緊把電池拿下來，放在胳肢窩里暖一會兒，等儀器開機了繼續(xù)測，如此反復(fù)，才能完成整個數(shù)據(jù)采集。
另一個測量難點來自萬寧橋交通的復(fù)雜性?！安荒苤粶y白天的數(shù)據(jù)，白天有游人、自行車、汽車經(jīng)過，而且萬寧橋底下有地鐵，震動波很混亂，無法確定單個因素對萬寧橋的影響。我們考慮了很久，決定分時間逐一監(jiān)測不同狀態(tài)下萬寧橋的數(shù)據(jù)?！睆垵f。
“晚上12點以后，地鐵停了、人也沒有了，能夠測到萬寧橋靜默的狀態(tài)；第二狀態(tài)是模擬只有游客步行，第三狀態(tài)是模擬游客騎自行車經(jīng)過，第四狀態(tài)則是早上五點第一班地鐵經(jīng)過……這樣，我們就得到了萬寧橋單一狀態(tài)和復(fù)合狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，利用這種抽絲剝繭的方式，逐漸弄清楚各種因素對萬寧橋的影響。雖然花費了大量時間，但是很值得?！睆垵f。
北京萬寧橋。圖/IC photo
文物修護(hù)從治“已病”到治“未病”
2020年，萬寧橋修繕被列為中軸線申遺工作中的重點項目，成為北京市交通委城養(yǎng)中心組織開展的第一個文物橋修繕工程，該工程于2023年圓滿完工，使這座仍然服務(wù)交通一線的古石橋煥發(fā)新生。
以張濤等人的測量數(shù)據(jù)為依據(jù)，萬寧橋已采取交通管理措施，交通部門制定了機動車限速30km/h、限載總重20t、限載軸載13t的措施，同時采取重鋪瀝青油面、調(diào)整優(yōu)化橋梁縱橫坡度修繕的措施，重鋪后的瀝青鋪裝坡度流暢圓順，減輕了對萬寧橋產(chǎn)生的行車震動。
不只是萬寧橋，沿著北京中軸線，鐘鼓樓、景山、太廟等建筑群，都有張濤團(tuán)隊的足跡。針對北京以木質(zhì)結(jié)構(gòu)為主的古建筑，他們運用微鉆阻力儀等技術(shù)手段進(jìn)行無損檢測探傷，實現(xiàn)了對古建筑病害的定量檢測，推動文物修護(hù)從治“已病”向治“未病”轉(zhuǎn)變。
“有人說，古建筑木構(gòu)件經(jīng)過三次大修，老舊構(gòu)件基本就被替換干凈了，而在我看來，老構(gòu)件是古建筑的靈魂，上面有題記、彩繪、雕刻，每多換一個木構(gòu)件，它的歷史價值就損失一分?！睆垵f，通過他們的定量檢測，能盡可能多地保存歷史信息，在進(jìn)行文物修繕時盡量少換或不換老舊構(gòu)件，留住文化的“根”，“這也是我們這份工作的意義所在。”
“北京對于不可移動文物的修繕支持力度很大，北京申辦2008年夏季奧運會成功以后，每年對不可移動文物的文物保護(hù)經(jīng)費由1.1億元逐漸上漲到10億元，完成了大范圍的古建修繕，領(lǐng)先于其他省份。目前，北京市的古建修繕已經(jīng)從搶救性保護(hù)提前進(jìn)入預(yù)防性保護(hù)階段?！睆垵f，“我覺得自己很幸運，能夠從事自己喜歡的工作，也能為古建保護(hù)盡一份力，希望號召更多專業(yè)技術(shù)人員和年輕的文物愛好者走進(jìn)這個行業(yè)?！?/p>
新京報記者 展圣潔
編輯 白爽 校對 穆祥桐