论龙山童子寺遗址佛阁区抢险加固保护工程实施的成效

2021-06-10葛海江武强

收藏与投资 2021年5期

葛海江武强

摘要：石窟寺是一种古老的建筑形式，文物保护风险高，容易受地质灾害、生物病害和人为破坏影响。龙山童子寺始建于北齐天保七年（公元556年），是集摩崖大佛、石窟和地面建筑于一体的山地佛寺。因年代久远，在自然和人为等不利因素的影响下，佛阁区所依附的地质和环境载体发生了变化，岩体卸荷拉裂，裂隙不断发育，岩体稳定性降低。典型病害有危岩体病害、边坡不稳定、砌墙结构失稳、水害以及生物病害，这些病害严重威胁到佛阁区内造像的安全。2017—2020年，在太原市人民政府的财力支持下，由中铁西北设计研究院设计，甘肃中铁有限公司负责对童子寺佛阁区进行抢险加固保护。总体来说，抢险加固保护工程对稳定佛阁区内摩崖石刻岩体、稳固佛阁内墙体起到了重要作用，为下一步实施童子寺遗址整体保护奠定了基础。

关键词：石窟寺；童子寺遗址；发掘；保护修缮

一、童子寺遗址现状

童子寺遗址包括寺院遗址、北齐石窟及唐代石窟、佛阁区遗址、童子寺燃灯塔四个主要部分，附属部分还有石门寺和姑姑洞石窟。

寺院遗址坐西向东，中轴线上自西向东依次为正殿、东西配殿、唐代陀罗尼经幢、钟鼓楼和山门。寺院遗址西侧约15 米为自然山体，崖壁上有北齐时期开凿的5个洞窟，石窟结构破损，造像风化严重。北部为大佛阁区，佛阁后接摩崖敞口式大龛，龛内为无量寿佛、观世音、大势至菩萨三身像，风化十分严重，只能看出造像的轮廓。在寺院山门外石崖下，有两个唐代石窟。寺院遗址东南方向约1000米为石门寺石窟。

（一）寺院遗址现状

寺院的西侧约15米为自然山体，崖壁上有北齐时期开凿的石窟5个，造像均风化不清，从残存部分可以看出其为典型的北齐样式。

（二）佛阁遗址现状

童子寺佛阁遗址位于寺院北部约30余米，依山而建，坐西朝东。始建于北齐，唐代曾进行过两次加固维修，增砌护墙，改建前廊。佛阁主体南北面宽34米，东西进深约15米。大佛龛（即西壁）就山体而凿。在高4米的佛座上，为“趺坐之体高十七丈，阔百尺。观音、大势至各十二丈”。主尊为无量寿佛，高约55米；两侧分别为观世音和大势至菩萨，高约37米。

由于佛龛所在岩体为黄砂岩，结构疏松，风化崩塌情况十分严重。主尊大佛头已风化坍塌，双肩圆润，左肩已失，右肩尚存，可以看出胸部和双臂，身体部分剥落严重，无法看清服饰。两侧菩萨像风化严重，面部形象已模糊不清。在大佛的右侧崖面凿有上、下十余排千佛小龛，内雕坐佛1尊。

二、存在病害与病因分析

童子寺遗址佛阁区从修建保存至今，随着地区环境的变迁，在自然和人为不利因素的影响下，病害发育，寺院、造像所依附的地质和环境载体产生了变化。佛阁区砌墙、崖体表层岩石风化严重，护墙砌块上凿刻的佛像和崖体造像均已模糊不清，无法辨识；佛阁区域植被茂盛，生物病害作用明显。这些都严重威胁到龙山童子寺遗址佛阁区的安全和长久保存[1]。

（一）危岩体

1.坠落式危岩体

受裂隙切割和下部岩腔影响，高悬于陡岩上端和岩腔顶部的危岩体，随卸荷裂隙不断加深加宽，一旦裂隙发育切割整個危岩体，使其脱离母体，危岩在重力作用下从母体突然脱离失稳产生崩塌[2]。

2.倾倒式危岩体

泥岩基座的差异风化和裂隙的切割使危岩体局部悬空，危岩体底界临空条件好，在变形破坏时，危岩体的顶部首先脱离母体，然后沿基座支点转动，从而发生倾倒式破坏[3]。

（二）裂隙

在崖体的浅表部卸荷带上，分布一平行于崖体的大型卸荷裂隙，这条卸荷裂隙的存在是大佛阁危岩体发育的根本原因，也是大佛阁崖体危岩体治理的重点所在。这条卸荷裂隙为危岩体的发育起了以下作用：（1）将岩体与崖体分开；（2）为雨水提供入渗通道；（3）为植物尤其是木本植物提供了生长条件。

（三）地表水、渗漏水和面流等作用

长期以来佛阁顶部山体雨水顺着坡势往东侧佛阁方向流动，形成表面径流，特别是突降大雨，顶部巨大的水势顺着裂隙浸灌大佛岩体内部，对岩体稳定性危害极大。

（四）风化作用

童子寺遗址佛阁区风化作用主要表现在两个方面，一是岩体表层的剥蚀，二是岩体的风化导致岩体崩解、坠落、剥落等。这两种都是物理和化学等作用致使岩体被破坏。

（五）植物根劈作用

童子寺遗址佛阁区生长的木本植物，其根劈作用使裂隙不断扩大，发达的根系也成为渗水的通道，导致区域内空气潮湿，使岩体存在苔藓和霉菌。

（六）砌墙结构失稳

童子寺遗址佛阁区从2002年进行首次发掘开始到现在，历经多次发掘。发掘时间较长，保护工作难度大，雨水、植物生化等作用造成建筑遗址墙体的结构失稳。

三、加固工程措施

童子寺遗址佛阁区抢险加固保护工程的整体治理思路是在确保文物安全的前提下，“分步治理，一次根治，不留后患”。

工程实施步骤：文物区域临时防护—佛阁区危岩体预加固—佛阁区砌墙加固—佛阁区危岩体整体加固—原有挂网清除—佛阁区崖顶水害治理—佛阁区生物病害治理。

现场试验、工程监测以及临时防护措施贯穿于整个工程实施过程。

（一）裂隙注浆

“十一五”国家科技支撑计划项目“石质文物保护关键技术研究”（2009BAK53B00）项目根据岩土质文物加固需求研发出裂隙灌浆新材料—矿物聚合物灌浆材料，并提倡应用于砂岩石窟裂隙注浆及局部修复补强。

对裂隙拟采用无机矿物聚合物进行灌注并封堵做旧。

相对于传统的水泥砂浆，无机矿物聚合物具有以下优点：

（1）文物保护特殊性，强度和凝结时间可调；

（2）主要成分和原岩接近，抗水耐久性强；

（3）符合文物保护原则，与原岩结合得好。浆液在现场使用时固液比配为0.4～0.6，具体可根据现场裂隙情况进行适当调整。

在童子寺遗址所进行的灌浆加固工程中，依据实际情况，裂隙注浆前，先要清理干净裂隙，如果裂隙不易清理可采用高压吹气法清理。较深的裂缝，需先在裂缝中下部打孔，用高压风由内向外吹风清理，并保留孔位分层埋设注浆管。裂缝封闭要密实，封闭口应铲除风化层，采用界面黏结力强的聚合物进行封闭，以防出现跑浆现象。注浆管需埋设于裂缝下部，上部设置出气口，从下向上分层注浆，以保证浆液的饱满性，使浆液能够紧密、有效地与土体结合，达到裂隙充填饱满封闭的效果，浆液从充气口冒出视为注浆饱满[4]。

工艺流程：裂缝检测→裂缝面层处理→裂缝清理→确定注浆孔位→安置注浆管→封闭裂缝→安设底座→计算注浆量→配制浆液→安置注浆器→注浆→浆液饱满度检查→拆除注浆管→表面复旧处理。

（二）砌补加固

童子寺遗址佛阁区局部岩体下方为软弱层，受差异性风化作用，底部形成凹腔，导致危岩体底部临空，受自身重力作用，更易发生失稳变形。

对凹腔区域进行砌补并用无机矿物聚合物、低碱水泥、岩粉注浆增加岩体的整体强度。凹腔区域注浆量累计2.2立方米，凹腔区域累计砌补量6.5立方米。

对童子寺遗址佛阁区危岩体凹腔区域进行砌补，砌体材料为当地砂岩块石。砌筑时，对砌体区域底部进行清理、夯实并设置一定的倒坡，防止砌体产生滑移，保证嵌补砌体的稳定，砌体嵌补不可过量。由于砌补区域崖体水平层理发育，因此，砌筑时砌体外表面要保持与周边岩体层理自然顺接，砌补完成后对岩体表面做旧，保持崖体的整体平顺，与周边环境风格的协调。

施工工序：施工准备—临时防护措施搭设—脚手架搭设—砌补—脚手架拆除—施工场地清理。

（三）佛阁区砌墙加固

佛阁区墙体多处出现暴鼓病害，局部已坍塌。由于童子寺遗址佛阁区主要涉及北齐及唐代遗存，考古发掘尚未完成，在对佛阁区砌墙加固的过程中需要遵循可逆性及可识别性的原则，对墙体进行分类治理。在此次加固过程中，在考古工作人员的指导下，对佛阁区结构失稳墙体进行了加固，对暴鼓病害区域进行拆砌归安，对坍塌区域砌块进行整理。按照原形制、原工艺，尽量使用原有材料，原墙体砌块强度较差者需以同等材质、颜色石材替换[5]。

（四）排水措施

为防止佛阁区崖体顶部地表水任意漫流和崖面雨水面流，拟采取在崖面顶部平台设置截排水沟，在汇水区域用脚手架搭设防雨棚，将顶部雨水汇入排水沟，将雨水影响降低至最小。

由于童子寺遗址佛阁区顶部考古发掘尚未完成，此次工程拟采用脚手架搭设临时防雨棚对崖顶汇水区进行防渗。防雨棚设置5%的顺坡，棚底与排水沟衔接，确保面流能汇入排水沟并排出。

在安装防雨棚时注意彩钢瓦的颜色要与周边环境相协调，脚手架立杆底部与遗址区接触处必须垫木板，防止钢管对文物造成破坏。由于崖顶较高，脚手架防雨棚四周要采用钢绞线对其进行揽拉固定。

四、石窟加固工程实效

2017年8月至2020年年底，经过三年的抢险加固，童子寺遗址佛阁区大佛佛身及周边岩体得到有效的加固，拆除了原来为保障千佛龛稳定建立的钢管支护，岩体在锚杆注浆后状态稳定，大佛轮廓更加清晰，观音菩萨和大势至菩萨像的位置更为明确。佛龛顶部增设的临时防雨棚能够有效地防治雨水倒灌，保障岩石内含水量稳定。

（一）稳固佛阁岩体，使大佛轮廓清晰

佛阁区内因长期雨水侵蚀和自然风化，大佛仅存大致轮廓，头部已于2005年大雨夜坍塌，两侧观音菩萨和大势至菩萨像也仅存輪廓，在大佛头光两侧凿有“千佛龛”，南侧现存100余尊，北侧凹陷处亦能清晰可见100余尊，龛内尊佛像高约12厘米。自2004年开展考古发掘工作以来，为了防止大佛岩体坠落，用3根直径15厘米的钢管进行支护，在佛身体部位悬挂钢丝网30平方米。此次在高约30余米的岩体上通过锚杆和锚索注浆加固[6]，并对山体因地质变化而产生的裂隙进行注浆加固，有效保障了佛阁岩体的整体稳定。拆除了原来为防止岩石坍塌而支撑的钢管支护和钢丝挂网，在凹腔处砌补使大佛轮廓更加清晰，观音菩萨和大势至菩萨像的位置更为明确。

（二）佛阁区内、外侧墙体砌补归安，确保其结构完整

在此次抢险加固期间，将佛阁内东侧已经失稳的墙体先整体拆卸下来并进行编号，对墙体内部的山体搭建钢筋混凝土结构框架梁加固，在梁结构节点上打入长约10米的锚杆加固，有效地保障了佛阁整体的稳定。加固完成后，对墙体重新砌补归安。佛阁内南北两侧各有两个佛龛，对墙体上已破碎的岩石进行更换归安。另外，对佛阁外侧失稳墙体进行拆卸，更换了破损石块，重新砌补归安确保佛阁区结构完整。

（三）佛阁顶部水渠和雨棚防水效果显著

由于佛阁顶部留存有遗迹，为使佛阁区顶部不再遭受雨水浸灌，依山体修建排水渠，并在佛阁顶部搭建防水雨棚，引雨水入渠，减少雨水对佛阁区的浸灌。

总体来说，通过此次佛阁区抢险加固工程，对佛阁区危岩体锚杆加固，基本排除崖体上危岩体因失稳大面积垮塌的危险。佛阁区内侧框架梁加固和砌补归安，有效排除因崖体巨大压力，从而造成底部岩土侧滑失稳的危险，南北两侧重新加固的佛龛，还原了历史，保障了佛阁内部完整。佛阁外侧失稳墙体砌补加固，展现出原北齐时期佛阁墙体的厚重与沧桑。在佛阁顶部增设防水雨棚和排水渠等措施，有效排除水患的危害。龙山童子寺遗址佛阁区崖体得到有效加固，对摩崖石刻的岩体结构稳定起到了重要作用，有效地保持了童子寺遗址的完整性，对下一步童子寺遗址整体保护和考古研究工作奠定了坚实的基础。