九日山摩崖石刻危巖體成因分析及加固工作方法論述

何春燕

（南安市九日山文化保護(hù)管理中心，福建南安 362300）

1 引言

石窟寺和石刻是石質(zhì)文物類型中非常重要的兩大分支，一類是天然巖體上直接雕鑿的圖像、文字等形成的文化遺存，另一類是在不同巖性上開挖建造的石窟寺， 石窟寺和石刻巖石材料幾乎涵蓋了巖石的各大類型。 巖石依據(jù)其地質(zhì)成因可將其劃分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。 巖漿巖可分為噴出巖及侵入巖，噴出巖類巖石表面多孔洞，不利于雕刻成型，所以，以該類巖石為材料的石刻、造像及石質(zhì)文物數(shù)量不多，侵入巖類的石質(zhì)文物巖石類型最具代表性的無疑是花崗巖，而本文闡述的九日山摩崖石刻就是南方典型的以花崗巖為雕刻材料的石刻類型。

據(jù)志書記載，九日山歷代均有石刻。 唐代以來不少文人墨客的墨跡留在巖壁間，因年代久遠(yuǎn)，或因風(fēng)化磨滅，或因流土積埋，或因人為之因，部分已難尋蹤跡，但其核心之石刻保存完好。 九日山現(xiàn)存古代摩崖石刻共77 方，年代從北宋早期至清朝乾隆時期，反映海外交通的祈風(fēng)石刻10 方，記載從北宋崇寧三年（1104 年）至南宋咸淳二年（1266 年）泉州郡守偕市舶官員為番船祈風(fēng)，預(yù)祝一帆風(fēng)順、滿載而歸的史實(shí)。 在九日山現(xiàn)存的摩崖石刻中，內(nèi)容包括景跡題名、登臨題詩、游覽題名、修建紀(jì)事、海交祈風(fēng)，題刻中行、隸、篆、楷并舉，留名者達(dá)250 多名，以蔡襄、蘇舜元、蘇紳、虞仲房、馬負(fù)書等人的題刻為佳，是研究我國古代書法藝術(shù)的珍貴資料。

2 危巖體機(jī)理成因分析

通過對九日山摩崖石刻的勘察共發(fā)現(xiàn)包括23 處危巖體，且以滑動式、傾倒式和墜落式為主，針對危巖體與摩崖石刻的特征， 加固方案以錨桿錨固為主要加固措施， 以危巖體的清除、裂隙灌漿、黏結(jié)等為輔助保護(hù)措施，以達(dá)到消除和減少地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的目的。

崩塌是九日山摩崖石刻景區(qū)內(nèi)主要的不良地質(zhì)現(xiàn)象。 巖體內(nèi)發(fā)育多條近水平層面裂隙和縱向構(gòu)造裂隙， 這些裂隙交錯切割，破壞了巖體的完整性，將巖體切割成不連續(xù)的分離塊體。 分離的花崗巖塊體在重力作用下有向臨空面發(fā)生崩塌的危險。 隨著降雨、風(fēng)化等對巖體及巖石結(jié)構(gòu)面的不斷侵蝕，在遭受暴雨或地震作用時， 九日山摩崖石刻周邊部分危巖體有可能持續(xù)崩塌，嚴(yán)重危及游人的安全。 這些危巖體在外力和自然重力作用下，隨時有失穩(wěn)破壞的可能，對石刻的保存也有一定的威脅。

危巖體破壞模式分析，據(jù)T/CAGHP 032—2018《崩塌防治工程設(shè)計規(guī)范（試行）》，可按失穩(wěn)和開始運(yùn)動的方式將九日山景區(qū)的危巖體分為：崩塌式、滑移式和傾倒式3 種模式[1]（見圖1）。

圖1 危巖體破壞模式示意圖

1）崩塌式：高懸于陡崖上端和巖腔頂部的危巖體，受裂隙切割脫離母巖，因其底界臨空，在重力作用下基本不受阻擋便失穩(wěn)產(chǎn)生崩塌。

2）滑移式：危巖體附著于母巖上，以一定的角度的層面和結(jié)構(gòu)面相連，在自重和其他影響因素的作用下，危巖體沿后緣切割面發(fā)生剪切滑移破壞。

3）傾倒式：危巖體在變形破壞時，危巖體的頂部首先脫離母體，然后沿基座支點(diǎn)轉(zhuǎn)動，最終產(chǎn)生傾倒式破壞。

3 危巖體加固方法

3.1 錨桿加固

以九日山景區(qū)中危巖體W4、W5、W6（見圖2）為例講述。

圖2 危巖體加固前照片

危巖體W4、W5、W6 位于東峰石刻群的 “宋人題詩一首”碑刻右上方巖體大裂隙中。

這3 塊危巖體夾在兩塊較大的巖體之間的裂隙中， 可能發(fā)生塌落或懸臂式拉裂破壞。 W4 和W5 連接較好，W5 和W6之間空隙較大。在現(xiàn)場可以觀察到兩側(cè)巖體有一定錯動。從巖體破壞現(xiàn)狀分析可知，下部W6 為關(guān)鍵巖體，其破壞可能導(dǎo)致上部W4、W5 的連鎖破壞。

考慮工況如下：

1）不滲水的一般工況；

2）降雨期間，關(guān)鍵裂隙面完全飽和的情況；

3）在裂隙部分充水（1/3 高度）情況下，發(fā)生地震時的組合工況。

從現(xiàn)場調(diào)查看，危巖體與周邊巖體之間基本完全開裂，主要通過部分與山體之間呈鑲嵌狀而銜接， 通過設(shè)置一定黏聚力來考慮這一部分作用。

在天然工況下，巖體為欠穩(wěn)定性狀態(tài)，但在降雨及地震情況下，穩(wěn)定性難以滿足要求。 另外，該危巖體對結(jié)構(gòu)面的黏結(jié)效應(yīng)關(guān)系非常密切，隨風(fēng)化加劇，這種裂隙對巖體的嵌固效應(yīng)降低，將導(dǎo)致巖體坍塌。

錨固力主要受錨桿桿件材料強(qiáng)度控制， 在僅僅考慮錨桿作用時，治理后危巖體穩(wěn)定性提高明顯，達(dá)到基本穩(wěn)定狀態(tài)。實(shí)際上在裂隙灌漿后，結(jié)構(gòu)面黏聚力大幅度提高，其穩(wěn)定性大大增強(qiáng)。 因此，處理后的危巖體是能夠滿足文物保護(hù)需要的。

通過上述分析對W4、W5、W6 危巖體的周邊的裂隙進(jìn)行封堵加固，并布置微型錨桿予以黏結(jié)[2]。危巖體加固施工步驟：（1）機(jī)械鉆孔；（2）錨桿制作安裝；（3）錨桿注漿、鉆孔做舊；（4）裂隙清理、封口；（5）裂隙注漿；（6）裂隙做舊。

W4、W5、W6 危巖體各布置1 根錨桿（見圖3、圖4），微型錨桿孔徑為30 mm，鋼筋采用HRB400，直徑為8 mm，設(shè)兩個對中支架，錨固段長度不小于1 000 mm，單根錨桿長度大于1 500 mm， 對該危巖體四周裂隙采用水硬性石灰砂漿進(jìn)行封堵，封堵長度為10.80 m，封口應(yīng)保持裂隙全部開口完全封閉（沿立面較高處預(yù)留排氣口），同時預(yù)留一處（或多處）注漿口。裂隙封口時應(yīng)注意： 溢出或沾染在裂隙口外的封口材料在未干燥前清洗干凈；封口處做到隨型、平整；封口高度可略低于開口平面2 mm 左右。裂隙灌漿使用標(biāo)號為M25 的砂漿進(jìn)行，采用壓力注漿方式注漿，注漿量為3 m3。 完成后撥出注漿孔及排氣孔，根據(jù)具體情況預(yù)留泄水孔，最后檢查修補(bǔ)、水洗做舊，與整體環(huán)境保持協(xié)調(diào)一致（見圖5）。

圖3 危巖體W4、W5、W6 立面圖

圖4 危巖體W4、W5、W6 剖面圖

圖5 危巖體加固后照片

3.2 砌筑

以泉南佛國危巖體W21 為例。

“泉南佛國”是九日山景區(qū)一個重要文物點(diǎn)，該點(diǎn)主要存在如下問題：首先南側(cè)發(fā)育一條構(gòu)造裂隙，順裂隙巖體出現(xiàn)風(fēng)化，形成貫穿的導(dǎo)水裂隙，南側(cè)山體對巖體基本失去支撐；危巖體下部懸空部位基巖風(fēng)化非常嚴(yán)重， 基本為全風(fēng)化狀，巖體風(fēng)化導(dǎo)致上部山體變形， 同時提高了巖體內(nèi)張拉應(yīng)力，促進(jìn)了裂隙的發(fā)育；在危巖體南側(cè)，基本懸空狀，對巖體也沒有良好的支撐作用；在頂部佛塔下方，發(fā)育一條構(gòu)造裂隙，降低了巖體完整性，控制著危巖體的發(fā)育。 該危巖體可能出現(xiàn)傾倒式破壞。

該處懸空危巖體主要采用的加固方式為毛石砌筑[3]，工序?yàn)椋夯A(chǔ)開挖、漿砌石砌筑、勾縫、表面水洗做舊。 需要對危巖體實(shí)施位移監(jiān)測，掌握危巖體的變形規(guī)律及其發(fā)展趨勢，為保護(hù)工程提供科學(xué)依據(jù)，檢驗(yàn)保護(hù)工程效果，確保保護(hù)工程的質(zhì)量和效益，避免和減少文物的破壞和人員傷亡。

4 結(jié)論

危巖體加固的方式有很多種，如破碎、錨桿加固、錨索、嵌補(bǔ)、墊固、支撐墻、支撐柱、阻滑擋墻、裂隙灌漿、主動防護(hù)網(wǎng)及被動防護(hù)網(wǎng)等， 堅持最小干預(yù)原則， 選擇較為合適的加固方式，充分評估加固后危巖體的穩(wěn)定性，確保加固后能夠滿足文物保護(hù)的需要并解決給游客及周邊設(shè)施帶來的安全隱患，有必要的話還可以實(shí)施動態(tài)監(jiān)測， 及時掌握危巖體的變形規(guī)律及其發(fā)展趨勢。