論龍山童子寺遺址佛閣區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，文物保護風險高，容易受地質災害、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，佛閣區所依附的地質和環境載體發生了變化，巖體卸荷拉裂，裂隙不斷發育，巖體穩定性降低。典型病害有危巖體病害、邊坡不穩定、砌墻結構失穩、水害以及生物病害，這些病害嚴重威脅到佛閣區內造像的安全。2017—2020年，在太原市人民政府的財力支持下，由中鐵西北設計研究院設計，甘肅中鐵有限公司負責對童子寺佛閣區進行搶險加固保護。總體來說，搶險加固保護工程對穩定佛閣區內摩崖石刻巖體、穩固佛閣內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。

關鍵詞：石窟寺；童子寺遺址；發掘；保護修繕

一、童子寺遺址現狀

童子寺遺址包括寺院遺址、北齊石窟及唐代石窟、佛閣區遺址、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、唐代陀羅尼經幢、鐘鼓樓和山門。寺院遺址西側約15 米為自然山體，崖壁上有北齊時期開鑿的5個洞窟，石窟結構破損，造像風化嚴重。北部為大佛閣區，佛閣后接摩崖敞口式大龕，龕內為無量壽佛、觀世音、大勢至菩薩三身像，風化十分嚴重，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）寺院遺址現狀

寺院的西側約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，結構疏松，風化崩塌情況十分嚴重。主尊大佛頭已風化坍塌，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。兩側菩薩像風化嚴重，面部形象已模糊不清。在大佛的右側崖面鑿有上、下十余排千佛小龕，內雕坐佛1尊。

二、存在病害與病因分析

童子寺遺址佛閣區從修建保存至今，隨著地區環境的變遷，在自然和人為不利因素的影響下，病害發育，寺院、造像所依附的地質和環境載體產生了變化。佛閣區砌墻、崖體表層巖石風化嚴重，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產生崩塌[2]。

2.傾倒式危巖體

泥巖基座的差異風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，然后沿基座支點轉動，從而發生傾倒式破壞[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部，對巖體穩定性危害極大。

（四）風化作用

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

（五）植物根劈作用

童子寺遺址佛閣區生長的木本植物，其根劈作用使裂隙不斷擴大，發達的根系也成為滲水的通道，導致區域內空氣潮濕，使巖體存在苔蘚和霉菌。

（六）砌墻結構失穩

童子寺遺址佛閣區從2002年進行首次發掘開始到現在，歷經多次發掘。發掘時間較長，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構失穩。

三、加固工程措施

童子寺遺址佛閣區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：文物區域臨時防護—佛閣區危巖體預加固—佛閣區砌墻加固—佛閣區危巖體整體加固—原有掛網清除—佛閣區崖頂水害治理—佛閣區生物病害治理。

現場試驗、工程監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“石質文物保護關鍵技術研究”（2009BAK53B00）項目根據巖土質文物加固需求研發出裂隙灌漿新材料—礦物聚合物灌漿材料，并提倡應用于砂巖石窟裂隙注漿及局部修復補強。

對裂隙擬采用無機礦物聚合物進行灌注并封堵做舊。

相對于傳統的水泥砂漿，無機礦物聚合物具有以下優點：

（1）文物保護特殊性，強度和凝結時間可調；

（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，與原巖結合得好。漿液在現場使用時固液比配為0.4～0.6，具體可根據現場裂隙情況進行適當調整。

在童子寺遺址所進行的灌漿加固工程中，依據實際情況，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，用高壓風由內向外吹風清理，并保留孔位分層埋設注漿管。裂縫封閉要密實，封閉口應鏟除風化層，采用界面黏結力強的聚合物進行封閉，以防出現跑漿現象。注漿管需埋設于裂縫下部，上部設置出氣口，從下向上分層注漿，以保證漿液的飽滿性，使漿液能夠緊密、有效地與土體結合，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→表面復舊處理。

（二）砌補加固

童子寺遺址佛閣區局部巖體下方為軟弱層，受差異性風化作用，底部形成凹腔，導致危巖體底部臨空，受自身重力作用，更易發生失穩變形。

對凹腔區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。凹腔區域注漿量累計2.2立方米，凹腔區域累計砌補量6.5立方米。

對童子寺遺址佛閣區危巖體凹腔區域進行砌補，砌體材料為當地砂巖塊石。砌筑時，對砌體區域底部進行清理、夯實并設置一定的倒坡，防止砌體產生滑移，保證嵌補砌體的穩定，砌體嵌補不可過量。由于砌補區域崖體水平層理發育，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，與周邊環境風格的協調。

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

（三）佛閣區砌墻加固

佛閣區墻體多處出現暴鼓病害，局部已坍塌。由于童子寺遺址佛閣區主要涉及北齊及唐代遺存，考古發掘尚未完成，在對佛閣區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下，對佛閣區結構失穩墻體進行了加固，對暴鼓病害區域進行拆砌歸安，對坍塌區域砌塊進行整理。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、顏色石材替換[5]。

（四）排水措施

為防止佛閣區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置截排水溝，在匯水區域用腳手架搭設防雨棚，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頂部考古發掘尚未完成，此次工程擬采用腳手架搭設臨時防雨棚對崖頂匯水區進行防滲。防雨棚設置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境相協調，腳手架立桿底部與遺址區接觸處必須墊木板，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，經過三年的搶險加固，童子寺遺址佛閣區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定建立的鋼管支護，巖體在錨桿注漿后狀態穩定，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。佛龕頂部增設的臨時防雨棚能夠有效地防治雨水倒灌，保障巖石內含水量穩定。

（一）穩固佛閣巖體，使大佛輪廓清晰

佛閣區內因長期雨水侵蝕和自然風化，大佛僅存大致輪廓，頭部已于2005年大雨夜坍塌，兩側觀音菩薩和大勢至菩薩像也僅存輪廓，在大佛頭光兩側鑿有“千佛龕”，南側現存100余尊，北側凹陷處亦能清晰可見100余尊，龕內尊佛像高約12厘米。自2004年開展考古發掘工作以來，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]，并對山體因地質變化而產生的裂隙進行注漿加固，有效保障了佛閣巖體的整體穩定。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，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）佛閣區內、外側墻體砌補歸安，確保其結構完整

在此次搶險加固期間，將佛閣內東側已經失穩的墻體先整體拆卸下來并進行編號，對墻體內部的山體搭建鋼筋混凝土結構框架梁加固，在梁結構節點上打入長約10米的錨桿加固，有效地保障了佛閣整體的穩定。加固完成后，對墻體重新砌補歸安。佛閣內南北兩側各有兩個佛龕，對墻體上已破碎的巖石進行更換歸安。另外，對佛閣外側失穩墻體進行拆卸，更換了破損石塊，重新砌補歸安確保佛閣區結構完整。

（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，減少雨水對佛閣區的浸灌。

總體來說，通過此次佛閣區搶險加固工程，對佛閣區危巖體錨桿加固，基本排除崖體上危巖體因失穩大面積垮塌的危險。佛閣區內側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滑失穩的危險，南北兩側重新加固的佛龕，還原了歷史，保障了佛閣內部完整。佛閣外側失穩墻體砌補加固，展現出原北齊時期佛閣墻體的厚重與滄桑。在佛閣頂部增設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崖體得到有效加固，對摩崖石刻的巖體結構穩定起到了重要作用，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。

作者簡介

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

參考文獻

[1]孔德剛，王逢睿，姜效璽.太原西山大佛危巖體綜合加固技術[J].路基工程，2011（4）：185-187.

[2]黨冰.龍山石窟危巖體穩定性評價及加固措施[D].蘭州：蘭州大學，2013.

[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].工程地質學報，2009，17（1）：126-132.

[4]李心堅.龍門石窟保護中的灌漿技術[J].雕塑，2008（6）：36-37.

[5]何燕，李智毅.關于河南靈泉寺石窟地質病害及整治方法的研究[J].巖土力學，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，2016（2）：70-74.