論龍山童子寺遺址佛閣區(qū)搶險加固保護工程實施的成效

葛海江 武強

摘要：石窟寺是一種古老的建筑形式，文物保護風(fēng)險高，容易受地質(zhì)災(zāi)害、生物病害和人為破壞影響。龍山童子寺始建于北齊天保七年（公元556年），是集摩崖大佛、石窟和地面建筑于一體的山地佛寺。因年代久遠，在自然和人為等不利因素的影響下，佛閣區(qū)所依附的地質(zhì)和環(huán)境載體發(fā)生了變化，巖體卸荷拉裂，裂隙不斷發(fā)育，巖體穩(wěn)定性降低。典型病害有危巖體病害、邊坡不穩(wěn)定、砌墻結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、水害以及生物病害，這些病害嚴重威脅到佛閣區(qū)內(nèi)造像的安全。2017—2020年，在太原市人民政府的財力支持下，由中鐵西北設(shè)計研究院設(shè)計，甘肅中鐵有限公司負責(zé)對童子寺佛閣區(qū)進行搶險加固保護。總體來說，搶險加固保護工程對穩(wěn)定佛閣區(qū)內(nèi)摩崖石刻巖體、穩(wěn)固佛閣內(nèi)墻體起到了重要作用，為下一步實施童子寺遺址整體保護奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：石窟寺；童子寺遺址；發(fā)掘；保護修繕

一、童子寺遺址現(xiàn)狀

童子寺遺址包括寺院遺址、北齊石窟及唐代石窟、佛閣區(qū)遺址、童子寺燃燈塔四個主要部分，附屬部分還有石門寺和姑姑洞石窟。

寺院遺址坐西向東，中軸線上自西向東依次為正殿、東西配殿、唐代陀羅尼經(jīng)幢、鐘鼓樓和山門。寺院遺址西側(cè)約15 米為自然山體，崖壁上有北齊時期開鑿的5個洞窟，石窟結(jié)構(gòu)破損，造像風(fēng)化嚴重。北部為大佛閣區(qū)，佛閣后接摩崖敞口式大龕，龕內(nèi)為無量壽佛、觀世音、大勢至菩薩三身像，風(fēng)化十分嚴重，只能看出造像的輪廓。在寺院山門外石崖下，有兩個唐代石窟。寺院遺址東南方向約1000米為石門寺石窟。

（一）寺院遺址現(xiàn)狀

寺院的西側(cè)約15米為自然山體，崖壁上有北齊時期開鑿的石窟5個，造像均風(fēng)化不清，從殘存部分可以看出其為典型的北齊樣式。

（二）佛閣遺址現(xiàn)狀

童子寺佛閣遺址位于寺院北部約30余米，依山而建，坐西朝東。始建于北齊，唐代曾進行過兩次加固維修，增砌護墻，改建前廊。佛閣主體南北面寬34米，東西進深約15米。大佛龕（即西壁）就山體而鑿。在高4米的佛座上，為“趺坐之體高十七丈，闊百尺。觀音、大勢至各十二丈”。主尊為無量壽佛，高約55米；兩側(cè)分別為觀世音和大勢至菩薩，高約37米。

由于佛龕所在巖體為黃砂巖，結(jié)構(gòu)疏松，風(fēng)化崩塌情況十分嚴重。主尊大佛頭已風(fēng)化坍塌，雙肩圓潤，左肩已失，右肩尚存，可以看出胸部和雙臂，身體部分剝落嚴重，無法看清服飾。兩側(cè)菩薩像風(fēng)化嚴重，面部形象已模糊不清。在大佛的右側(cè)崖面鑿有上、下十余排千佛小龕，內(nèi)雕坐佛1尊。

二、存在病害與病因分析

童子寺遺址佛閣區(qū)從修建保存至今，隨著地區(qū)環(huán)境的變遷，在自然和人為不利因素的影響下，病害發(fā)育，寺院、造像所依附的地質(zhì)和環(huán)境載體產(chǎn)生了變化。佛閣區(qū)砌墻、崖體表層巖石風(fēng)化嚴重，護墻砌塊上鑿刻的佛像和崖體造像均已模糊不清，無法辨識；佛閣區(qū)域植被茂盛，生物病害作用明顯。這些都嚴重威脅到龍山童子寺遺址佛閣區(qū)的安全和長久保存[1]。

（一）危巖體

1.墜落式危巖體

受裂隙切割和下部巖腔影響，高懸于陡巖上端和巖腔頂部的危巖體，隨卸荷裂隙不斷加深加寬，一旦裂隙發(fā)育切割整個危巖體，使其脫離母體，危巖在重力作用下從母體突然脫離失穩(wěn)產(chǎn)生崩塌[2]。

2.傾倒式危巖體

泥巖基座的差異風(fēng)化和裂隙的切割使危巖體局部懸空，危巖體底界臨空條件好，在變形破壞時，危巖體的頂部首先脫離母體，然后沿基座支點轉(zhuǎn)動，從而發(fā)生傾倒式破壞[3]。

（二）裂隙

在崖體的淺表部卸荷帶上，分布一平行于崖體的大型卸荷裂隙，這條卸荷裂隙的存在是大佛閣危巖體發(fā)育的根本原因，也是大佛閣崖體危巖體治理的重點所在。這條卸荷裂隙為危巖體的發(fā)育起了以下作用：（1）將巖體與崖體分開；（2）為雨水提供入滲通道；（3）為植物尤其是木本植物提供了生長條件。

（三）地表水、滲漏水和面流等作用

長期以來佛閣頂部山體雨水順著坡勢往東側(cè)佛閣方向流動，形成表面徑流，特別是突降大雨，頂部巨大的水勢順著裂隙浸灌大佛巖體內(nèi)部，對巖體穩(wěn)定性危害極大。

（四）風(fēng)化作用

童子寺遺址佛閣區(qū)風(fēng)化作用主要表現(xiàn)在兩個方面，一是巖體表層的剝蝕，二是巖體的風(fēng)化導(dǎo)致巖體崩解、墜落、剝落等。這兩種都是物理和化學(xué)等作用致使巖體被破壞。

（五）植物根劈作用

童子寺遺址佛閣區(qū)生長的木本植物，其根劈作用使裂隙不斷擴大，發(fā)達的根系也成為滲水的通道，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)空氣潮濕，使巖體存在苔蘚和霉菌。

（六）砌墻結(jié)構(gòu)失穩(wěn)

童子寺遺址佛閣區(qū)從2002年進行首次發(fā)掘開始到現(xiàn)在，歷經(jīng)多次發(fā)掘。發(fā)掘時間較長，保護工作難度大，雨水、植物生化等作用造成建筑遺址墻體的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

三、加固工程措施

童子寺遺址佛閣區(qū)搶險加固保護工程的整體治理思路是在確保文物安全的前提下，“分步治理，一次根治，不留后患”。

工程實施步驟：文物區(qū)域臨時防護—佛閣區(qū)危巖體預(yù)加固—佛閣區(qū)砌墻加固—佛閣區(qū)危巖體整體加固—原有掛網(wǎng)清除—佛閣區(qū)崖頂水害治理—佛閣區(qū)生物病害治理。

現(xiàn)場試驗、工程監(jiān)測以及臨時防護措施貫穿于整個工程實施過程。

（一）裂隙注漿

“十一五”國家科技支撐計劃項目“石質(zhì)文物保護關(guān)鍵技術(shù)研究”（2009BAK53B00）項目根據(jù)巖土質(zhì)文物加固需求研發(fā)出裂隙灌漿新材料—礦物聚合物灌漿材料，并提倡應(yīng)用于砂巖石窟裂隙注漿及局部修復(fù)補強。

對裂隙擬采用無機礦物聚合物進行灌注并封堵做舊。

相對于傳統(tǒng)的水泥砂漿，無機礦物聚合物具有以下優(yōu)點：

（1）文物保護特殊性，強度和凝結(jié)時間可調(diào)；

（2）主要成分和原巖接近，抗水耐久性強；

（3）符合文物保護原則，與原巖結(jié)合得好。漿液在現(xiàn)場使用時固液比配為0.4～0.6，具體可根據(jù)現(xiàn)場裂隙情況進行適當(dāng)調(diào)整。

在童子寺遺址所進行的灌漿加固工程中，依據(jù)實際情況，裂隙注漿前，先要清理干凈裂隙，如果裂隙不易清理可采用高壓吹氣法清理。較深的裂縫，需先在裂縫中下部打孔，用高壓風(fēng)由內(nèi)向外吹風(fēng)清理，并保留孔位分層埋設(shè)注漿管。裂縫封閉要密實，封閉口應(yīng)鏟除風(fēng)化層，采用界面黏結(jié)力強的聚合物進行封閉，以防出現(xiàn)跑漿現(xiàn)象。注漿管需埋設(shè)于裂縫下部，上部設(shè)置出氣口，從下向上分層注漿，以保證漿液的飽滿性，使?jié){液能夠緊密、有效地與土體結(jié)合，達到裂隙充填飽滿封閉的效果，漿液從充氣口冒出視為注漿飽滿[4]。

工藝流程：裂縫檢測→裂縫面層處理→裂縫清理→確定注漿孔位→安置注漿管→封閉裂縫→安設(shè)底座→計算注漿量→配制漿液→安置注漿器→注漿→漿液飽滿度檢查→拆除注漿管→表面復(fù)舊處理。

（二）砌補加固

童子寺遺址佛閣區(qū)局部巖體下方為軟弱層，受差異性風(fēng)化作用，底部形成凹腔，導(dǎo)致危巖體底部臨空，受自身重力作用，更易發(fā)生失穩(wěn)變形。

對凹腔區(qū)域進行砌補并用無機礦物聚合物、低堿水泥、巖粉注漿增加巖體的整體強度。凹腔區(qū)域注漿量累計2.2立方米，凹腔區(qū)域累計砌補量6.5立方米。

對童子寺遺址佛閣區(qū)危巖體凹腔區(qū)域進行砌補，砌體材料為當(dāng)?shù)厣皫r塊石。砌筑時，對砌體區(qū)域底部進行清理、夯實并設(shè)置一定的倒坡，防止砌體產(chǎn)生滑移，保證嵌補砌體的穩(wěn)定，砌體嵌補不可過量。由于砌補區(qū)域崖體水平層理發(fā)育，因此，砌筑時砌體外表面要保持與周邊巖體層理自然順接，砌補完成后對巖體表面做舊，保持崖體的整體平順，與周邊環(huán)境風(fēng)格的協(xié)調(diào)。

施工工序：施工準備—臨時防護措施搭設(shè)—腳手架搭設(shè)—砌補—腳手架拆除—施工場地清理。

（三）佛閣區(qū)砌墻加固

佛閣區(qū)墻體多處出現(xiàn)暴鼓病害，局部已坍塌。由于童子寺遺址佛閣區(qū)主要涉及北齊及唐代遺存，考古發(fā)掘尚未完成，在對佛閣區(qū)砌墻加固的過程中需要遵循可逆性及可識別性的原則，對墻體進行分類治理。在此次加固過程中，在考古工作人員的指導(dǎo)下，對佛閣區(qū)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)墻體進行了加固，對暴鼓病害區(qū)域進行拆砌歸安，對坍塌區(qū)域砌塊進行整理。按照原形制、原工藝，盡量使用原有材料，原墻體砌塊強度較差者需以同等材質(zhì)、顏色石材替換[5]。

（四）排水措施

為防止佛閣區(qū)崖體頂部地表水任意漫流和崖面雨水面流，擬采取在崖面頂部平臺設(shè)置截排水溝，在匯水區(qū)域用腳手架搭設(shè)防雨棚，將頂部雨水匯入排水溝，將雨水影響降低至最小。

由于童子寺遺址佛閣區(qū)頂部考古發(fā)掘尚未完成，此次工程擬采用腳手架搭設(shè)臨時防雨棚對崖頂匯水區(qū)進行防滲。防雨棚設(shè)置5%的順坡，棚底與排水溝銜接，確保面流能匯入排水溝并排出。

在安裝防雨棚時注意彩鋼瓦的顏色要與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，腳手架立桿底部與遺址區(qū)接觸處必須墊木板，防止鋼管對文物造成破壞。由于崖頂較高，腳手架防雨棚四周要采用鋼絞線對其進行攬拉固定。

四、石窟加固工程實效

2017年8月至2020年年底，經(jīng)過三年的搶險加固，童子寺遺址佛閣區(qū)大佛佛身及周邊巖體得到有效的加固，拆除了原來為保障千佛龕穩(wěn)定建立的鋼管支護，巖體在錨桿注漿后狀態(tài)穩(wěn)定，大佛輪廓更加清晰，觀音菩薩和大勢至菩薩像的位置更為明確。佛龕頂部增設(shè)的臨時防雨棚能夠有效地防治雨水倒灌，保障巖石內(nèi)含水量穩(wěn)定。

（一）穩(wěn)固佛閣巖體，使大佛輪廓清晰

佛閣區(qū)內(nèi)因長期雨水侵蝕和自然風(fēng)化，大佛僅存大致輪廓，頭部已于2005年大雨夜坍塌，兩側(cè)觀音菩薩和大勢至菩薩像也僅存輪廓，在大佛頭光兩側(cè)鑿有“千佛龕”，南側(cè)現(xiàn)存100余尊，北側(cè)凹陷處亦能清晰可見100余尊，龕內(nèi)尊佛像高約12厘米。自2004年開展考古發(fā)掘工作以來，為了防止大佛巖體墜落，用3根直徑15厘米的鋼管進行支護，在佛身體部位懸掛鋼絲網(wǎng)30平方米。此次在高約30余米的巖體上通過錨桿和錨索注漿加固[6]，并對山體因地質(zhì)變化而產(chǎn)生的裂隙進行注漿加固，有效保障了佛閣巖體的整體穩(wěn)定。拆除了原來為防止巖石坍塌而支撐的鋼管支護和鋼絲掛網(wǎng)，在凹腔處砌補使大佛輪廓更加清晰，觀音菩薩和大勢至菩薩像的位置更為明確。

（二）佛閣區(qū)內(nèi)、外側(cè)墻體砌補歸安，確保其結(jié)構(gòu)完整

在此次搶險加固期間，將佛閣內(nèi)東側(cè)已經(jīng)失穩(wěn)的墻體先整體拆卸下來并進行編號，對墻體內(nèi)部的山體搭建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框架梁加固，在梁結(jié)構(gòu)節(jié)點上打入長約10米的錨桿加固，有效地保障了佛閣整體的穩(wěn)定。加固完成后，對墻體重新砌補歸安。佛閣內(nèi)南北兩側(cè)各有兩個佛龕，對墻體上已破碎的巖石進行更換歸安。另外，對佛閣外側(cè)失穩(wěn)墻體進行拆卸，更換了破損石塊，重新砌補歸安確保佛閣區(qū)結(jié)構(gòu)完整。

（三）佛閣頂部水渠和雨棚防水效果顯著

由于佛閣頂部留存有遺跡，為使佛閣區(qū)頂部不再遭受雨水浸灌，依山體修建排水渠，并在佛閣頂部搭建防水雨棚，引雨水入渠，減少雨水對佛閣區(qū)的浸灌。

總體來說，通過此次佛閣區(qū)搶險加固工程，對佛閣區(qū)危巖體錨桿加固，基本排除崖體上危巖體因失穩(wěn)大面積垮塌的危險。佛閣區(qū)內(nèi)側(cè)框架梁加固和砌補歸安，有效排除因崖體巨大壓力，從而造成底部巖土側(cè)滑失穩(wěn)的危險，南北兩側(cè)重新加固的佛龕，還原了歷史，保障了佛閣內(nèi)部完整。佛閣外側(cè)失穩(wěn)墻體砌補加固，展現(xiàn)出原北齊時期佛閣墻體的厚重與滄桑。在佛閣頂部增設(shè)防水雨棚和排水渠等措施，有效排除水患的危害。龍山童子寺遺址佛閣區(qū)崖體得到有效加固，對摩崖石刻的巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定起到了重要作用，有效地保持了童子寺遺址的完整性，對下一步童子寺遺址整體保護和考古研究工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。

作者簡介

葛海江，1981年生，男，山西吉縣人，山西財經(jīng)大學(xué)MBA教育學(xué)院碩士，研究方向為單位管理及工程管理。

參考文獻

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[3]祝介旺，常中華，劉恩聰，等.龍游石窟1號洞破壞成因及加固對策研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報，2009，17（1）：126-132.

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[5]何燕，李智毅.關(guān)于河南靈泉寺石窟地質(zhì)病害及整治方法的研究[J].巖土力學(xué)，2000，21（1）：56-59.

[6]董廣強.錨筋固危崖穿洞引水患—麥積山石窟維修加固與滲水治理工程[J].中國文化遺產(chǎn)，2016（2）：70-74.