大足石刻中小型石窟巖體保護治理措施探討

易澤平　阮方紅

摘 要：石窟巖體穩定性的治理是石窟寺保護工作的重要內容之一，隨著我國石窟寺保護力度的不斷加大，大足石刻針對不同情況開展了多項巖體保護工程，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巖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的技術手段和治理措施，為未來中小型石窟巖體保護治理提供有益參考。

關鍵詞：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，其始鑿于初唐，兩宋時期達到鼎盛，明清時期仍有增刻，最終形成了別具特色的摩崖造像群，成為我國石窟藝術的重要組成部分，有著“中國石窟藝術史上最后一座豐碑”的美譽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定性的安全隱患，個別造像區甚至出現巖體墜落的現象。中華人民共和國成立后，黨和國家對石窟寺保護高度重視，自1952年，大足石刻開展了諸多保護工程項目，對巖體穩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災害保護領域，治理措施包括邊坡削方、擋墻支撐、填實空腔、裂隙灌漿等。例如：貴州地礦局111地質大隊③采用爆破削方、清除危巖及裂縫灌漿等方法，消除老鷹巖地質災害隱患；裴洋洋④等采用錨桿、錨筋樁等方法對滇中1、2號危巖體進行治理；王宏益⑤等采用被動網攔截落石方法對穆坪鎮馬家危巖體進行治理。從上述工程案例中可以發現，地質災害領域危巖體治理目的在于排除居民生命財產和公路鐵路安全隱患，治理方法主要考慮經濟性、安全性、便捷性。石刻藝術品的藝術價值主要集中于巖石表層⑥，加固過程中應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巖體治理工程取得了顯著成效，特點鮮明、具有一定代表性的工程項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巖石窟巖體加固工程。通過對此三處石窟的巖體保護治理措施進行探討，可以為未來中小型石窟巖體保護提供價值參考。

1 巖體特征

1.1 觀音坡墜落巖體

不同于北山佛灣進行了多次維修保護工程，雖然觀音坡石窟是北山摩崖造像的組成部分，但是受關注度較低，保護力度不足，出現比較嚴重的危巖體、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（圖1）。

墜落巖體表面布滿大量青苔，部分風化物呈褐色，新鮮面呈青灰色，其膠結物為鈣質膠結和泥質膠結。整個巖體無明顯構造裂隙和卸荷裂隙，局部水平層理和小型斜層理，根據水平層理推測巖層向西傾5～10度，同時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成分，對新鮮巖石及風化巖石（樣品取自觀音坡結界造像附近山體）分別進行X光衍射試驗（圖3），可以發現巖體主要由石英、長石構成，隨著風化的進行，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。針對巖體表面風化深度和風化程度評價，利用陣列式超聲波儀進行無損檢測，選擇4個區域，累計測點78（表1）。試驗結果表明，僅7個測點存在明顯異常，將異常測點同現場調查結果結合，可以推測巖體存在表面風化病害，風化深度約為10厘米。

1.2 圣水寺巖體

圣水寺石窟位于大足區高升鎮寨子坡南側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，存南側部分?，F存巖體平面略呈弦月形，南北兩端自然圓轉，西側向外凸出，東側壁面豎直，中部凹進。巨巖最高約6米，底部周長約38米。本次治理保護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 陳家巖巖體

陳家巖位于大足區金山鎮天河村六組陳家巖東南崖壁中部，崖體呈東北—西南向走勢，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）：第一條自巖頂發育，略豎直向下，端頭止于第2號龕外右端地坪，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度發育，沿至第3號龕外左側，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號龕間巖體碎裂、崩析，穩定性較差。

石刻區內已揭露地層均為沉積巖，據以往鉆探勘察成果，其上層20米以內以淺褐色、灰綠色細粒砂巖為主，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。陳家巖摩崖造像所在的砂巖屬于侏羅系上統遂寧組，巖性以紫紅色中細砂巖、粉砂巖夾薄層泥質細粉砂巖或細粒砂巖為主，不等厚摩崖造像所在崖面為泥質中細砂巖夾兩層薄層泥質粉細砂巖。

對巖體進行巖礦薄片鑒定（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%），填隙物主要為鐵質膠結物（5%）、黏土和極細小礦物屑（2%）。

2 巖體治理方案

2.1 觀音坡墜落巖體治理

根據現場測繪結果，墜落巖體總重約為300噸，即使對巖體四周沒有雕刻的部分進行局部切割后巖體仍有105噸，整體復位難度大，考慮施工現場作業面受限，無進場道路，大型機械設備無法抵達，因此采用適當切割巖體的方式進行復位。

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

由于巖體在復位前進行了切薄處理，因此復位后巖體后方會存在空隙，其空隙采用C30混凝土進行填充，同時為確保復位后巖體的穩定性，在巖體的上下兩端設置直徑25毫米的錨桿進行錨固，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

由于治理區巖體的裂隙發育較多，因此在治理實施過程中需要特別注意施工擾動誘發危巖墜落、傾倒、坍塌等破壞的可能，做好臨時保護性支護，在危險性較大的危巖體上安裝壓力和位移監測元件，實時監測危巖體變化情況，指導現存加固支撐情況。

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

2.3 陳家巖巖體治理

陳家巖巖體構造裂隙、卸荷裂隙發育，相互切割形成多個孤立巖體，從而造成上部巖體不穩定、部分巖體安全系數低的情況，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據，綜合考慮裂隙分布位置的特點、形成原因以及對巖體整體性的影響，結合大足石刻以往工程經驗，采用以下裂隙治理方案進行治理：①僅對裂隙進行填充封縫，目的在于遏制或減緩裂隙進一步風化，采用強度適中的水硬性石灰改性材料；②僅充實裂隙，目的在于通過灌漿消除裂隙的透水性，采用復合偏高嶺土材料；③利用一定強度的灌漿材料進行灌漿加固，目的在于消除或降低裂隙的抗滲性能，選擇復合偏高嶺土材料并進行現場適用性試驗。

根據危巖所處的地形地貌特征、危巖主控結構面發育特征及其可能失穩破壞的方式，本項目所處的危巖主要為滑塌式，其加固方式主要為錯桿加固。在危巖穩定性分析中，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算不同破壞模式危巖在不同荷載組合作用下的穩定性系數。

3 巖體治理效果

通過有效治理，觀音坡、圣水寺、陳家巖石窟巖體裂隙基本消除（圖11～圖14），穩定性得到進一步增強，龕窟及造像基本恢復歷史真實。

4 結語

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定性的安全隱患，隨著我國對石窟寺保護的愈加重視，相信今后會存在越來越多的石窟巖體治理工程，因此對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、獨立巖體、山崖本體的治理工程總結，可得以下結論：

①對于大型墜落巖體治理，如果整體復原困難，可采用適當切割巖體的方式進行復位；

②在治理實施過程中施工擾動可能會誘發危巖墜落、傾倒、坍塌等破壞，需要做好臨時保護性支護和文物本體支護；

③對于灌漿材料的選擇，應根據裂隙分布位置的特點、形成原因，有針對性地選擇灌漿材料。

注釋

①王金華.大足石刻保護[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.老鷹巖危巖體地質災害分析及治理[J].勘察科學技術，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號危巖體治理[J].云南水力發電，2021（6）：48-53.

⑤王宏益，任鴻凌.穆坪鎮馬家危巖體破壞機制及治理措施研究[J].長春工程學院學報（自然科學版），2011（3）：64-67.

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

⑦燕學鋒.大足寶頂山摩崖造像觀經變造像龕綜合性科技保護工程[C]//中國文物保護技術協會，故宮博物院文?？萍疾?中國文物保護技術協會第五次學術年會論文集.北京：科學出版社，2007：102-109.