大足石刻中小型石窟巖體保護(hù)治理措施探討

易澤平　阮方紅

摘 要：石窟巖體穩(wěn)定性的治理是石窟寺保護(hù)工作的重要內(nèi)容之一，隨著我國石窟寺保護(hù)力度的不斷加大，大足石刻針對(duì)不同情況開展了多項(xiàng)巖體保護(hù)工程，取得了顯著成效。以大足石刻觀音坡石窟墜落巖體治理、圣水寺石窟巖體加固以及陳家?guī)r石窟巖體加固工程為例，介紹石窟巖體加固工程的巖體特征以及相應(yīng)的技術(shù)手段和治理措施，為未來中小型石窟巖體保護(hù)治理提供有益參考。

關(guān)鍵詞：大足石刻；中小型石窟；巖體特征；巖體加固；治理措施

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2024.05.008

0 引言

大足石刻作為世界文化遺產(chǎn)，其始鑿于初唐，兩宋時(shí)期達(dá)到鼎盛，明清時(shí)期仍有增刻，最終形成了別具特色的摩崖造像群，成為我國石窟藝術(shù)的重要組成部分，有著“中國石窟藝術(shù)史上最后一座豐碑”的美譽(yù)①。千百年來，受自然營力、人為因素等影響，部分石窟存在巖體穩(wěn)定性的安全隱患，個(gè)別造像區(qū)甚至出現(xiàn)巖體墜落的現(xiàn)象。中華人民共和國成立后，黨和國家對(duì)石窟寺保護(hù)高度重視，自1952年，大足石刻開展了諸多保護(hù)工程項(xiàng)目，對(duì)巖體穩(wěn)定和造像保存起到了積極的作用②。

危巖體治理最早出自地質(zhì)災(zāi)害保護(hù)領(lǐng)域，治理措施包括邊坡削方、擋墻支撐、填實(shí)空腔、裂隙灌漿等。例如：貴州地礦局111地質(zhì)大隊(duì)③采用爆破削方、清除危巖及裂縫灌漿等方法，消除老鷹巖地質(zhì)災(zāi)害隱患；裴洋洋④等采用錨桿、錨筋樁等方法對(duì)滇中1、2號(hào)危巖體進(jìn)行治理；王宏益⑤等采用被動(dòng)網(wǎng)攔截落石方法對(duì)穆坪鎮(zhèn)馬家危巖體進(jìn)行治理。從上述工程案例中可以發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域危巖體治理目的在于排除居民生命財(cái)產(chǎn)和公路鐵路安全隱患，治理方法主要考慮經(jīng)濟(jì)性、安全性、便捷性。石刻藝術(shù)品的藝術(shù)價(jià)值主要集中于巖石表層⑥，加固過程中應(yīng)保證造像不遭受二次破壞，且不改變文物原貌，因此在加固方法的選擇上大多采用錨桿加固、裂隙灌漿等方法⑦。

近年來，大足石刻中小型石窟多項(xiàng)巖體治理工程取得了顯著成效，特點(diǎn)鮮明、具有一定代表性的工程項(xiàng)目包括觀音坡石窟墜落巖體治理工程、圣水寺石窟巖體加固工程以及陳家?guī)r石窟巖體加固工程。通過對(duì)此三處石窟的巖體保護(hù)治理措施進(jìn)行探討，可以為未來中小型石窟巖體保護(hù)提供價(jià)值參考。

1 巖體特征

1.1 觀音坡墜落巖體

不同于北山佛灣進(jìn)行了多次維修保護(hù)工程，雖然觀音坡石窟是北山摩崖造像的組成部分，但是受關(guān)注度較低，保護(hù)力度不足，出現(xiàn)比較嚴(yán)重的危巖體、滲水及文物本體剝落掉塊等病害。本次治理保護(hù)的觀音坡石窟墜落巖體匯集了觀音坡石窟造像的精品龕像，其編號(hào)為14～32龕。墜落巖體平均尺寸為高4.2米、寬6.1米、厚2.4米，其中巖體上部最厚，厚度達(dá)3.81米，巖體下部最薄，厚度僅為1.5米，巖體從崖壁墜落后滾到下方約7米的地面上，呈倒立狀態(tài)（圖1）。

墜落巖體表面布滿大量青苔，部分風(fēng)化物呈褐色，新鮮面呈青灰色，其膠結(jié)物為鈣質(zhì)膠結(jié)和泥質(zhì)膠結(jié)。整個(gè)巖體無明顯構(gòu)造裂隙和卸荷裂隙，局部水平層理和小型斜層理，根據(jù)水平層理推測(cè)巖層向西傾5～10度，同時(shí)造像中間三處明顯的層理（圖2紅線所示）。

為分析巖石主要化學(xué)成分，對(duì)新鮮巖石及風(fēng)化巖石（樣品取自觀音坡結(jié)界造像附近山體）分別進(jìn)行X光衍射試驗(yàn)（圖3），可以發(fā)現(xiàn)巖體主要由石英、長石構(gòu)成，隨著風(fēng)化的進(jìn)行，石英含量降低，鈉長石和方解石含量增加，水合三氯化鐵含量基本不變。針對(duì)巖體表面風(fēng)化深度和風(fēng)化程度評(píng)價(jià)，利用陣列式超聲波儀進(jìn)行無損檢測(cè)，選擇4個(gè)區(qū)域，累計(jì)測(cè)點(diǎn)78（表1）。試驗(yàn)結(jié)果表明，僅7個(gè)測(cè)點(diǎn)存在明顯異常，將異常測(cè)點(diǎn)同現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果結(jié)合，可以推測(cè)巖體存在表面風(fēng)化病害，風(fēng)化深度約為10厘米。

1.2 圣水寺巖體

圣水寺石窟位于大足區(qū)高升鎮(zhèn)寨子坡南側(cè)一處高凸的巨巖之上，四周為平緩的坡地。圣水寺石窟所在巨巖呈南北走向，北端部分已毀，存南側(cè)部分?，F(xiàn)存巖體平面略呈弦月形，南北兩端自然圓轉(zhuǎn)，西側(cè)向外凸出，東側(cè)壁面豎直，中部凹進(jìn)。巨巖最高約6米，底部周長約38米。本次治理保護(hù)的圣水寺巖體存在多條裂隙（圖4），這些裂隙將造像主要分割成三塊不穩(wěn)定巖體，造像巖體的不均勻沉降是造像開裂的主要原因。

1.3 陳家?guī)r巖體

陳家?guī)r位于大足區(qū)金山鎮(zhèn)天河村六組陳家?guī)r東南崖壁中部，崖體呈東北—西南向走勢(shì)，崖面向東南，崖壁顯露最高11米，最寬約34米。石窟開鑿于崖壁中部，沿崖壁起伏，水平向布置；造像4龕，占崖通高5.2米，最寬20.6米（圖5）。

造像所在巖體分布有兩條明顯的粗大裂隙（圖6）：第一條自巖頂發(fā)育，略豎直向下，端頭止于第2號(hào)龕外右端地坪，全長約860厘米，最寬12厘米；第二條起于第一條頂端，左斜向45度發(fā)育，沿至第3號(hào)龕外左側(cè)，止于地坪，全長1060厘米，最寬80厘米，由于該裂隙的存在，第2、3號(hào)龕間巖體碎裂、崩析，穩(wěn)定性較差。

石刻區(qū)內(nèi)已揭露地層均為沉積巖，據(jù)以往鉆探勘察成果，其上層20米以內(nèi)以淺褐色、灰綠色細(xì)粒砂巖為主，下層則主要為暗紅色泥巖與灰綠砂巖，偶見墨綠色泥巖物質(zhì)。陳家?guī)r摩崖造像所在的砂巖屬于侏羅系上統(tǒng)遂寧組，巖性以紫紅色中細(xì)砂巖、粉砂巖夾薄層泥質(zhì)細(xì)粉砂巖或細(xì)粒砂巖為主，不等厚摩崖造像所在崖面為泥質(zhì)中細(xì)砂巖夾兩層薄層泥質(zhì)粉細(xì)砂巖。

對(duì)巖體進(jìn)行巖礦薄片鑒定（圖7），巖石主要由碎屑顆粒及少量填隙物組成，碎屑顆粒的粒徑主要為0.25～0.5毫米，包括石英顆粒（35%）、長石顆粒（10%）、巖屑顆粒（30%），填隙物主要為鐵質(zhì)膠結(jié)物（5%）、黏土和極細(xì)小礦物屑（2%）。

2 巖體治理方案

2.1 觀音坡墜落巖體治理

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪結(jié)果，墜落巖體總重約為300噸，即使對(duì)巖體四周沒有雕刻的部分進(jìn)行局部切割后巖體仍有105噸，整體復(fù)位難度大，考慮施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)面受限，無進(jìn)場(chǎng)道路，大型機(jī)械設(shè)備無法抵達(dá)，因此采用適當(dāng)切割巖體的方式進(jìn)行復(fù)位。

切割應(yīng)采用如下原則：①保護(hù)雕刻本體；②盡量保證巖體的整體性；③切割后的塊體具有足夠的強(qiáng)度；④控制切割縫。按照上述原則采用繩據(jù)分別進(jìn)行四周瘦身切割和分塊切割（圖8）。

由于巖體在復(fù)位前進(jìn)行了切薄處理，因此復(fù)位后巖體后方會(huì)存在空隙，其空隙采用C30混凝土進(jìn)行填充，同時(shí)為確保復(fù)位后巖體的穩(wěn)定性，在巖體的上下兩端設(shè)置直徑25毫米的錨桿進(jìn)行錨固，錨桿錨入后崖壁長度不小于2米，錨入巖體的長度不小于0.6米，并且在錨桿端部設(shè)置放大頭增加錨固力（圖9）。

2.2 圣水寺巖體治理

由于治理區(qū)巖體的裂隙發(fā)育較多，因此在治理實(shí)施過程中需要特別注意施工擾動(dòng)誘發(fā)危巖墜落、傾倒、坍塌等破壞的可能，做好臨時(shí)保護(hù)性支護(hù)，在危險(xiǎn)性較大的危巖體上安裝壓力和位移監(jiān)測(cè)元件，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)危巖體變化情況，指導(dǎo)現(xiàn)存加固支撐情況。

巖體加固方法選擇上：①號(hào)巖體采用凹槽補(bǔ)砌和地基基礎(chǔ)加固，②號(hào)巖體采用下部泥巖層加固，③號(hào)巖體采用砌體支撐方法，巖體的加固按照①→②→③的順序進(jìn)行施工。由于巖體自身完整性及強(qiáng)度劣化嚴(yán)重，為防止復(fù)位過程中的巖體再次破損，對(duì)石刻本體進(jìn)行原位加固，治理主要采用水性環(huán)氧樹脂進(jìn)行粘接加固，部分采用微壓灌漿加固（圖10）。

2.3 陳家?guī)r巖體治理

陳家?guī)r巖體構(gòu)造裂隙、卸荷裂隙發(fā)育，相互切割形成多個(gè)孤立巖體，從而造成上部巖體不穩(wěn)定、部分巖體安全系數(shù)低的情況，因此治理分為裂隙治理和危巖體治理。

本次裂隙治理利用勘察和分析數(shù)據(jù)，綜合考慮裂隙分布位置的特點(diǎn)、形成原因以及對(duì)巖體整體性的影響，結(jié)合大足石刻以往工程經(jīng)驗(yàn)，采用以下裂隙治理方案進(jìn)行治理：①僅對(duì)裂隙進(jìn)行填充封縫，目的在于遏制或減緩裂隙進(jìn)一步風(fēng)化，采用強(qiáng)度適中的水硬性石灰改性材料；②僅充實(shí)裂隙，目的在于通過灌漿消除裂隙的透水性，采用復(fù)合偏高嶺土材料；③利用一定強(qiáng)度的灌漿材料進(jìn)行灌漿加固，目的在于消除或降低裂隙的抗?jié)B性能，選擇復(fù)合偏高嶺土材料并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)適用性試驗(yàn)。

根據(jù)危巖所處的地形地貌特征、危巖主控結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征及其可能失穩(wěn)破壞的方式，本項(xiàng)目所處的危巖主要為滑塌式，其加固方式主要為錯(cuò)桿加固。在危巖穩(wěn)定性分析中，取危巖單位長度按平面問題考慮，將危巖視為完全剛性塊體，基于極限平衡理論計(jì)算不同破壞模式危巖在不同荷載組合作用下的穩(wěn)定性系數(shù)。

3 巖體治理效果

通過有效治理，觀音坡、圣水寺、陳家?guī)r石窟巖體裂隙基本消除（圖11～圖14），穩(wěn)定性得到進(jìn)一步增強(qiáng)，龕窟及造像基本恢復(fù)歷史真實(shí)。

4 結(jié)語

受千百年來自然營力和人為因素影響，石窟巖體普遍存在穩(wěn)定性的安全隱患，隨著我國對(duì)石窟寺保護(hù)的愈加重視，相信今后會(huì)存在越來越多的石窟巖體治理工程，因此對(duì)石窟巖體治理措施的研究是很重要的課題。通過以上大足石刻三例不同巖體—墜落巖體、獨(dú)立巖體、山崖本體的治理工程總結(jié)，可得以下結(jié)論：

①對(duì)于大型墜落巖體治理，如果整體復(fù)原困難，可采用適當(dāng)切割巖體的方式進(jìn)行復(fù)位；

②在治理實(shí)施過程中施工擾動(dòng)可能會(huì)誘發(fā)危巖墜落、傾倒、坍塌等破壞，需要做好臨時(shí)保護(hù)性支護(hù)和文物本體支護(hù)；

③對(duì)于灌漿材料的選擇，應(yīng)根據(jù)裂隙分布位置的特點(diǎn)、形成原因，有針對(duì)性地選擇灌漿材料。

注釋

①王金華.大足石刻保護(hù)[M].北京：文物出版社，2009：3-5.

②鄧之金.大足石刻維修工程四十年回顧[J].四川文物，1994（2）：41-48.

③王劍，白文勝.老鷹巖危巖體地質(zhì)災(zāi)害分析及治理[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2021（5）：30-34.

④裴洋洋，浦瑞，郭亞欣.滇中引水工程小魚壩倒虹吸1、2號(hào)危巖體治理[J].云南水力發(fā)電，2021（6）：48-53.

⑤王宏益，任鴻凌.穆坪鎮(zhèn)馬家危巖體破壞機(jī)制及治理措施研究[J].長春工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011（3）：64-67.

⑥張傲，方云，徐敏，等.龍門石窟碳酸鹽巖體文物風(fēng)化作用模擬試驗(yàn)研究[J].中國巖溶，2012（3）：227-233.

⑦燕學(xué)鋒.大足寶頂山摩崖造像觀經(jīng)變?cè)煜颀惥C合性科技保護(hù)工程[C]//中國文物保護(hù)技術(shù)協(xié)會(huì)，故宮博物院文?？萍疾?中國文物保護(hù)技術(shù)協(xié)會(huì)第五次學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.北京：科學(xué)出版社，2007：102-109.