大火后的圣母院重建,为未来几个世纪

在2019年至2021年完成安全处理后,圣母院的重建工程规模巨大,其中大部分工作都在50米以上的高空进行,尖顶高达96米。这也是一项修复火灾损毁艺术品的技艺巅峰之作。最后但同样重要的,是对工地进行了精心而智慧的组织,超过500名工匠同时在狭小空间内工作,供应商分布在法国各地。

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圣母院重建中的飞扶壁问题

在大型哥特式教堂中,飞扶壁用于抵消穹顶和屋顶结构对墙壁施加的水平推力,通过产生相等但相反的推力来实现平衡。

圣母院的飞扶壁是中世纪建造的最大飞扶壁,赋予大教堂独特的动态感。但自从屋顶损毁后,它们对侧墙的压力变得异常沉重。
工程师决定通过在飞扶壁下方安装重型木质支撑结构来减轻其自重。这些支撑将保持原位,直到大教堂的穹顶和大屋顶重建完成。

精确到毫米的巨型结构

测量员对28个不同的拱门进行了三维测量。凭借这些测量数据,设计部门能够为每个拱门定制设计,确保其不仅适合预定的拱门,还能与未来安装位置的支撑点完美契合。这可真是精密工作!
这些重达8吨的巨型落叶松木结构在洛林制造。预组装后,吊架分两部分运抵圣母院工地。

壮观的安装过程

每个拱门支撑的安装都是一次新挑战。在地面上最终组装完成后,它被固定在一个吊杆上,该吊杆专为保持其垂直状态而设计。确实,它必须被完美地垂直吊起并平稳放置到位。每两个拱之间仅有6米的间隔,因此在吊装时没有任何犹豫或临时发挥的余地!

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一旦拱门在大教堂的平台上浇筑的混凝土基座上竖立起来,以保持其直立并分散它将承受的重量,飞扶壁上的绳索工人会将长木楔(couchis)放置在拱门与飞扶壁之间。飞扶壁现在有了支撑,不再有倒塌穹顶的危险。

从2019年7月2日到2020年2月28日,将在巴黎圣母院的飞扶壁下安装28个吊索。

合唱席墙壁和穹顶的修复

2021年,结构加固阶段完成后,开始对穹顶和受损部位进行修复工作。当时决定将大教堂恢复成火灾前的模样:

巴黎圣母院重建中寻找兼容石材

自大教堂建成以来,其石材经常被更换,尽可能保持原石材的特性,即来自“巴黎自由石灰岩层”的石灰岩,但采石场越来越远离首都。

为了重建坍塌的拱顶、替换受火灾高温侵蚀的石墙石材,以及完全重新雕刻飞檐和窗户填充处的部分雕像,总共需要1,300立方米的石材。

石材供应是两项研究的主题。首先,历史古迹研究实验室(LRMH)分析了从大教堂移除的石材和仍在原位的石材,以确定其特性。

寻找兼容石材的采石场

地质与矿业研究局(BRGM——地质与矿业研究局),受公共机构委托,随后确定了可能提供与原石材在美观和物理化学特性上兼容的石材的采石场。这一研究项目表明,卢特西亚地质盆地的某些采石场——历史上大教堂石材的主要来源地——能够提供修复工程所需的所有石材。

位于瓦卢瓦地区的博讷伊的拉克鲁瓦-伊亚尔石灰岩采石场是唯一能够提供重建坍塌拱顶的硬质石材所需的采石场。与通常的做法相反,公共机构决定自行采购石材,以确保供应稳定。

另外八个采石场,位于S圣马克西曼(瓦兹省)和苏瓦松(埃纳省)地区,将提供用于重建坍塌或受损拱顶以及内部石材修复的软质石材。

石材开采

无论是地下采石场还是露天采石场,都是由称为“台阶”的矿物层叠而成。要开采所需的石材,首先需要通过挖掘上层岩层来清理其所在的岩床。

然后,采石工人使用一种类似大型电锯的切割机,安装在长约3.5米的机械臂上,直接切割石块,再用液压铲沿着天然裂缝垂直分割,最后将硬质和半硬质石材分开,再将整块石材送往工厂进行“清洗”,即切割成薄片,以识别可能之前未被发现的裂缝。

圣母院重建:质量控制与石料准备

圣母院对石料质量要求极高,应公共机构要求,地质与矿产资源研究所(BRGM)在拉克鲁瓦伊亚尔石灰岩采石场的石料开采及工厂初期加工阶段全程进行质量控制。

六面切割的石块随后被运至工作室,或用于替换雕塑元素(如拱心石或雕像)的则送至大教堂前庭设立的雕刻工作间。这些石块已开始在该处进行雕刻。

圣母院重建:穹顶加固

大火过后,部分穹顶因高温导致开裂而面临坍塌风险。加固工作在极其谨慎的操作下进行,以避免对原有结构造成进一步损坏:

合唱席石材的修复

部分受火灾影响的合唱席进行了彻底清洁,并对损坏的石材进行了更换

合唱席和穹顶雕塑元素的重新整合

受损的雕塑、装饰品及合唱席和穹顶的其他元素采用传统技艺进行了修复或重新创作

结构监测传感器的安装

在穹顶和合唱席安装了传感器,以随时监测结构稳定性。这些传感器能检测到最微小的移动或振动,确保在施工过程中对结构进行持续监测。

穹顶和合唱席加固完成

2022年,穹顶和合唱席的加固工作已完成,这是在框架和尖顶重建之前的关键阶段。因此,保护专家能够确保建筑中最脆弱的部分已为项目的其他阶段做好准备。

巴黎圣母院尖顶重建(2022 – 2023)

巴黎圣母院屋顶结构和尖顶的重建工作,是大教堂修复中的一个标志性阶段,于2022年至2023年期间完成。在材料、传统工艺和对原始设计的忠实度方面都进行了精心考虑。这一阶段汇集了工匠和工程师,将古老的技艺与现代技术结合,使大教堂恢复了其独特的轮廓,正如19世纪建筑师欧仁·维奥莱-勒-杜克所设计的那样。

选择框架所需的材料和橡木

圣母院的框架因需要大量木材而被称为“森林”,在大火中几乎完全被毁。重建的第一步是选择材料:

框架部件的制造

这座高度复杂的框架需要通过精细的中世纪技术进行组装:

圣母院重建:尖顶

尖顶是这座大教堂的标志性部分,根据维奥莱-勒-杜克的原始设计重建,但增加了安全和耐久性的改进:

预防性地面发掘:

根据法国国家考古研究所(Inrap)在十字交叉处进行的预防性发掘,2022年秋季将在未来尖顶的正上方搭建脚手架。在26米的高度上,木匠们竖起了四个木制半拱,以重建穹顶的拱形结构。

橡木结构和铅皮覆盖:

尖顶采用橡木重建,与原始设计相同,并覆盖铅皮,以恢复其传统外观的同时保护其免受自然侵蚀。
在搭建基本脚手架后,随着尖顶框架的建造,脚手架再次被提升,直到达到约100米的高度。为此,木匠们需要识别、计算并实施适合尖顶结构的装配方法,同时考虑收集的木材。

木工坊工作

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木工工作在工坊中进行,基于工程师提供的计算记录。木匠绘制结构部件的图纸。他们从1:1比例的地面图纸开始。这一绘图阶段是一种非常古老的技艺,2009年被列入人类非物质文化遗产名录,名称为“法国木构架传统绘图”。同时,橡木原木被修整以适应框架部件的尺寸。这一阶段被称为“木材加工”。

然后,框架部件被放置在轮廓上并定位到最终位置,以确定组装切割。这一阶段至关重要,因为它决定了整体结构中每个部件的最终位置。

接下来,在工坊中进行空组装,以确保尺寸正确且拼接兼容。这一步预防了在大教堂高处最终组装时可能出现的问题。

尖顶的基座:支撑架

构成尖顶支撑架的第一批结构元件,即支撑在交叉处墙角的基座,已于2023年春季运抵圣母院。

运输和组装尖顶需要极高的精度

尖顶的完工

尖顶竣工后,拆除脚手架,穹顶拱券最终完成,巴黎教区可最终安装圣器设备。

装饰与雕像

最后,16尊铜像,组成使徒和福音书作者的群像,因在火灾前刚送去修复而幸免于难,如今又重新安装在尖顶的基座上。尖顶顶端著名的圣米迦勒大天使雕像也已重新制作。

圣母院重建:中殿和合唱席屋顶及框架

与尖顶重建同时进行的这两项工程将出现在巴黎的天际线上。它们将是重建期间整个建筑物重生的可见象征。

首先到达选定锯木厂的木材,是通过常规电锯进行了初步加工。然后,为了获得符合13世纪初期施工方法的可用木梁,并符合木心的要求,加工最后由手工完成,使用的是“doloire”这种木工斧。

中世纪的框架建造基于“屋架-支撑-框架”系统。屋架是一种三角形的承重结构。这种系统意味着复杂的主屋架与简单的屋架交替排列。每个屋架都不同:从设计到交付施工现场,它们的切割和组装步骤与尖顶的建造过程相同。

屋架竖立后,会用铸铅板覆盖。这些铅板能保护大教堂免受自然侵蚀。最后,再安装铅脊盖。

圣母院重建:挑战与创新

结构稳固与加固相关的挑战

采用传统材料和技术重建框架

重建维奥莱-勒-杜克的尖顶