大足石刻中小型石窟岩体保护治理措施探讨

易泽平　阮方红

摘 要：石窟岩体稳定性的治理是石窟寺保护工作的重要内容之一，随着我国石窟寺保护力度的不断加大，大足石刻针对不同情况开展了多项岩体保护工程，取得了显著成效。以大足石刻观音坡石窟坠落岩体治理、圣水寺石窟岩体加固以及陈家岩石窟岩体加固工程为例，介绍石窟岩体加固工程的岩体特征以及相应的技术手段和治理措施，为未来中小型石窟岩体保护治理提供有益参考。

关键词：大足石刻；中小型石窟；岩体特征；岩体加固；治理措施

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

0 引言

大足石刻作为世界文化遗产，其始凿于初唐，两宋时期达到鼎盛，明清时期仍有增刻，最终形成了别具特色的摩崖造像群，成为我国石窟艺术的重要组成部分，有着“中国石窟艺术史上最后一座丰碑”的美誉①。千百年来，受自然营力、人为因素等影响，部分石窟存在岩体稳定性的安全隐患，个别造像区甚至出现岩体坠落的现象。中华人民共和国成立后，党和国家对石窟寺保护高度重视，自1952年，大足石刻开展了诸多保护工程项目，对岩体稳定和造像保存起到了积极的作用②。

危岩体治理最早出自地质灾害保护领域，治理措施包括边坡削方、挡墙支撑、填实空腔、裂隙灌浆等。例如：贵州地矿局111地质大队③采用爆破削方、清除危岩及裂缝灌浆等方法，消除老鹰岩地质灾害隐患；裴洋洋④等采用锚杆、锚筋桩等方法对滇中1、2号危岩体进行治理；王宏益⑤等采用被动网拦截落石方法对穆坪镇马家危岩体进行治理。从上述工程案例中可以发现，地质灾害领域危岩体治理目的在于排除居民生命财产和公路铁路安全隐患，治理方法主要考虑经济性、安全性、便捷性。石刻藝术品的艺术价值主要集中于岩石表层⑥，加固过程中应保证造像不遭受二次破坏，且不改变文物原貌，因此在加固方法的选择上大多采用锚杆加固、裂隙灌浆等方法⑦。

近年来，大足石刻中小型石窟多项岩体治理工程取得了显著成效，特点鲜明、具有一定代表性的工程项目包括观音坡石窟坠落岩体治理工程、圣水寺石窟岩体加固工程以及陈家岩石窟岩体加固工程。通过对此三处石窟的岩体保护治理措施进行探讨，可以为未来中小型石窟岩体保护提供价值参考。

1 岩体特征

1.1 观音坡坠落岩体

不同于北山佛湾进行了多次维修保护工程，虽然观音坡石窟是北山摩崖造像的组成部分，但是受关注度较低，保护力度不足，出现比较严重的危岩体、渗水及文物本体剥落掉块等病害。本次治理保护的观音坡石窟坠落岩体汇集了观音坡石窟造像的精品龛像，其编号为14～32龛。坠落岩体平均尺寸为高4.2米、宽6.1米、厚2.4米，其中岩体上部最厚，厚度达3.81米，岩体下部最薄，厚度仅为1.5米，岩体从崖壁坠落后滚到下方约7米的地面上，呈倒立状态（图1）。

坠落岩体表面布满大量青苔，部分风化物呈褐色，新鲜面呈青灰色，其胶结物为钙质胶结和泥质胶结。整个岩体无明显构造裂隙和卸荷裂隙，局部水平层理和小型斜层理，根据水平层理推测岩层向西倾5～10度，同时造像中间三处明显的层理（图2红线所示）。

为分析岩石主要化学成分，对新鲜岩石及风化岩石（样品取自观音坡结界造像附近山体）分别进行X光衍射试验（图3），可以发现岩体主要由石英、长石构成，随着风化的进行，石英含量降低，钠长石和方解石含量增加，水合三氯化铁含量基本不变。针对岩体表面风化深度和风化程度评价，利用阵列式超声波仪进行无损检测，选择4个区域，累计测点78（表1）。试验结果表明，仅7个测点存在明显异常，将异常测点同现场调查结果结合，可以推测岩体存在表面风化病害，风化深度约为10厘米。

1.2 圣水寺岩体

圣水寺石窟位于大足区高升镇寨子坡南侧一处高凸的巨岩之上，四周为平缓的坡地。圣水寺石窟所在巨岩呈南北走向，北端部分已毁，存南侧部分。现存岩体平面略呈弦月形，南北两端自然圆转，西侧向外凸出，东侧壁面竖直，中部凹进。巨岩最高约6米，底部周长约38米。本次治理保护的圣水寺岩体存在多条裂隙（图4），这些裂隙将造像主要分割成三块不稳定岩体，造像岩体的不均匀沉降是造像开裂的主要原因。

1.3 陈家岩岩体

陈家岩位于大足区金山镇天河村六组陈家岩东南崖壁中部，崖体呈东北—西南向走势，崖面向东南，崖壁显露最高11米，最宽约34米。石窟开凿于崖壁中部，沿崖壁起伏，水平向布置；造像4龛，占崖通高5.2米，最宽20.6米（图5）。

造像所在岩体分布有两条明显的粗大裂隙（图6）：第一条自岩顶发育，略竖直向下，端头止于第2号龛外右端地坪，全长约860厘米，最宽12厘米；第二条起于第一条顶端，左斜向45度发育，沿至第3号龛外左侧，止于地坪，全长1060厘米，最宽80厘米，由于该裂隙的存在，第2、3号龛间岩体碎裂、崩析，稳定性较差。

石刻区内已揭露地层均为沉积岩，据以往钻探勘察成果，其上层20米以内以浅褐色、灰绿色细粒砂岩为主，下层则主要为暗红色泥岩与灰绿砂岩，偶见墨绿色泥岩物质。陈家岩摩崖造像所在的砂岩属于侏罗系上统遂宁组，岩性以紫红色中细砂岩、粉砂岩夹薄层泥质细粉砂岩或细粒砂岩为主，不等厚摩崖造像所在崖面为泥质中细砂岩夹两层薄层泥质粉细砂岩。

对岩体进行岩矿薄片鉴定（图7），岩石主要由碎屑颗粒及少量填隙物组成，碎屑颗粒的粒径主要为0.25～0.5毫米，包括石英颗粒（35%）、长石颗粒（10%）、岩屑颗粒（30%），填隙物主要为铁质胶结物（5%）、黏土和极细小矿物屑（2%）。

2 岩体治理方案

2.1 观音坡坠落岩体治理

根据现场测绘结果，坠落岩体总重约为300吨，即使对岩体四周没有雕刻的部分进行局部切割后岩体仍有105吨，整体复位难度大，考虑施工现场作业面受限，无进场道路，大型机械设备无法抵达，因此采用适当切割岩体的方式进行复位。

切割应采用如下原则：①保护雕刻本体；②尽量保证岩体的整体性；③切割后的块体具有足够的强度；④控制切割缝。按照上述原则采用绳据分别进行四周瘦身切割和分块切割（图8）。

由于岩体在复位前进行了切薄处理，因此复位后岩体后方会存在空隙，其空隙采用C30混凝土进行填充，同时为确保复位后岩体的稳定性，在岩体的上下两端设置直径25毫米的锚杆进行锚固，锚杆锚入后崖壁长度不小于2米，锚入岩体的长度不小于0.6米，并且在锚杆端部设置放大头增加锚固力（图9）。

2.2 圣水寺岩体治理

由于治理区岩体的裂隙发育较多，因此在治理实施过程中需要特别注意施工扰动诱发危岩坠落、倾倒、坍塌等破坏的可能，做好临时保护性支护，在危险性较大的危岩体上安装压力和位移监测元件，实时监测危岩体变化情况，指导现存加固支撑情况。

岩体加固方法选择上：①号岩体采用凹槽补砌和地基基础加固，②号岩体采用下部泥岩层加固，③号岩体采用砌体支撑方法，岩体的加固按照①→②→③的顺序进行施工。由于岩体自身完整性及强度劣化严重，为防止复位过程中的岩体再次破损，对石刻本体进行原位加固，治理主要采用水性环氧树脂进行粘接加固，部分采用微压灌浆加固（图10）。

2.3 陈家岩岩体治理

陈家岩岩体构造裂隙、卸荷裂隙发育，相互切割形成多个孤立岩体，从而造成上部岩体不稳定、部分岩体安全系数低的情况，因此治理分为裂隙治理和危岩体治理。

本次裂隙治理利用勘察和分析数据，综合考虑裂隙分布位置的特点、形成原因以及对岩体整体性的影响，结合大足石刻以往工程经验，采用以下裂隙治理方案进行治理：①仅对裂隙进行填充封缝，目的在于遏制或减缓裂隙进一步风化，采用强度适中的水硬性石灰改性材料；②仅充实裂隙，目的在于通过灌浆消除裂隙的透水性，采用复合偏高岭土材料；③利用一定强度的灌浆材料进行灌浆加固，目的在于消除或降低裂隙的抗渗性能，选择复合偏高岭土材料并进行现场适用性试验。

根据危岩所处的地形地貌特征、危岩主控结构面发育特征及其可能失稳破坏的方式，本项目所处的危岩主要为滑塌式，其加固方式主要为错杆加固。在危岩稳定性分析中，取危岩单位长度按平面问题考虑，将危岩视为完全刚性块体，基于极限平衡理论计算不同破坏模式危岩在不同荷载组合作用下的稳定性系数。

3 巖体治理效果

通过有效治理，观音坡、圣水寺、陈家岩石窟岩体裂隙基本消除（图11～图14），稳定性得到进一步增强，龛窟及造像基本恢复历史真实。

4 结语

受千百年来自然营力和人为因素影响，石窟岩体普遍存在稳定性的安全隐患，随着我国对石窟寺保护的愈加重视，相信今后会存在越来越多的石窟岩体治理工程，因此对石窟岩体治理措施的研究是很重要的课题。通过以上大足石刻三例不同岩体—坠落岩体、独立岩体、山崖本体的治理工程总结，可得以下结论：

①对于大型坠落岩体治理，如果整体复原困难，可采用适当切割岩体的方式进行复位；

②在治理实施过程中施工扰动可能会诱发危岩坠落、倾倒、坍塌等破坏，需要做好临时保护性支护和文物本体支护；

③对于灌浆材料的选择，应根据裂隙分布位置的特点、形成原因，有针对性地选择灌浆材料。

注释

①王金华.大足石刻保护[M].北京：文物出版社，2009：3-5.

②邓之金.大足石刻维修工程四十年回顾[J].四川文物，1994（2）：41-48.

③王剑，白文胜.老鹰岩危岩体地质灾害分析及治理[J].勘察科学技术，2021（5）：30-34.

④裴洋洋，浦瑞，郭亚欣.滇中引水工程小鱼坝倒虹吸1、2号危岩体治理[J].云南水力发电，2021（6）：48-53.

⑤王宏益，任鸿凌.穆坪镇马家危岩体破坏机制及治理措施研究[J].长春工程学院学报（自然科学版），2011（3）：64-67.

⑥张傲，方云，徐敏，等.龙门石窟碳酸盐岩体文物风化作用模拟试验研究[J].中国岩溶，2012（3）：227-233.

⑦燕学锋.大足宝顶山摩崖造像观经变造像龛综合性科技保护工程[C]//中国文物保护技术协会，故宫博物院文保科技部.中国文物保护技术协会第五次学术年会论文集.北京：科学出版社，2007：102-109.