劉成 王璿 余騰飛 王穎
摘 要:陜西省安康市漢濱區(qū)香溪洞石窟群始建于唐代,因多雨內部環(huán)境潮濕,不僅存在嚴重的生物病害,還存在表面風化、裂隙、煙熏和水泥修補痕跡等病害。文章從預防性保護修復的角度出發(fā),對香溪洞保護區(qū)的區(qū)域概況、地質水文、保存現(xiàn)狀、病害調查和文化價值等方面進行闡述,對香溪洞石窟群的預防性保護方案進行探究。
關鍵詞:香溪洞石窟群;病害形成機理;預防性保護
1 香溪洞石窟群概況與價值評估
保存現(xiàn)狀:香溪洞石窟群位于安康市漢濱區(qū)城南4千米新城辦事處香溪洞風景區(qū)內。據(jù)園內碑文記載,香溪洞石窟群始建于唐代,明、清和新中國成立后多次開鑿、修葺。1990年4月6日,被陜西省人民政府公布為第一批省級風景名勝區(qū)。2014年6月9日,香溪洞石窟群被列為陜西省重點文物保護單位(圖1)。
價值評估:香溪洞石窟群及周邊古建構成陜南地區(qū)影響最廣泛的道教文化圣地,表現(xiàn)出明清時期陜南地區(qū)的宗教、文化、建筑、石刻藝術和民俗文化,具有較高的歷史研究價值、文化價值、藝術價值和旅游價值。
2 香溪洞石窟群區(qū)域概況
地層巖性:香溪洞石窟群出露地層為志留系下統(tǒng),以越河大斷裂為界,南部和北部在巖性、沉積厚度、變質程度等方面均有明顯的差異。
不良地質現(xiàn)象:香溪洞石窟群的不良地質現(xiàn)象主要表現(xiàn)為石窟所在崖頂邊坡上的崩塌發(fā)育。此外,很多巖體還存在墜落的危險。安康位于石泉—安康斷裂帶上,地震活動較為頻繁,歷史上曾發(fā)生地震60余次,震級多在4~6.5級,烈度5~8度。香溪洞石窟群地處巖石山坡,屬于抗震的不利地段。
氣象水文:香溪洞石窟群地屬亞熱帶濕潤季風氣候,氣候溫和,雨量充沛,年均氣溫15攝氏度,垂直地域性氣候明顯,無霜期長。年降水量均值為799.3毫米,最低值為540.3毫米,最大值為1109.2毫米,六月下旬至九月為多雨季節(jié)。
3 香溪洞石窟主要病害類型及形成機理
香溪洞石窟群的主要病害類型有生物病害、內部潮濕、表面風化、水泥修補痕跡和巖石裂隙等,還有水銹結殼,人們長期的燒香、祭拜形成大量的煙熏痕跡,部分石碑、牌匾殘缺破損,石窟內部的壁畫發(fā)生表面顏料病害等。對其病害形成機理及影響因素分析如下:
①巖體穩(wěn)定性分析。香溪洞石窟群巖石主要為片麻巖,通過Flac3D有限元進行數(shù)值模擬和工程地質方法可得出結論:目前石窟整體的賦存環(huán)境穩(wěn)定,但局部垮塌可能性很大,垮塌和墜石對石窟文物和行人的安全威脅大。
②水的作用。香溪洞石窟群地屬亞熱帶濕潤季風氣候,氣候溫和,雨量充沛,常年濕潤多雨的氣候造成吸水性較高的片麻巖膨脹開裂,從而造成水分對巖體的入侵。當雨水滲入裂隙后,會溶解大量的鹽類,水分蒸發(fā)后鹽類再次形成結晶產生膨脹力,導致裂隙不斷擴大。產生剝落、起翹、空鼓等病害①。同時,潮濕多雨的環(huán)境也為微生物提供了溫床,進一步破壞了石窟巖體。
③人為因素。除去巖石、水和生物因素,人為因素也對文物造成了一定的影響。瀛湖路從香溪洞石窟群景區(qū)前經過,瀛湖路為省道207的一部分,屬于安康中心城市的西出入口,是一條重要的交通主干道,根據(jù)現(xiàn)場調查,該路來往車輛較多,車輛運行產生了大量的噪聲和粉塵,加劇了文物本體表面的風化速度。
4 香溪洞石窟群預防性保護方案的探究
目前,我國在借鑒各國保護理念和經驗并結合自身實際的基礎上,已經基本形成了具有中國特色的文物保護理念。依照《中華人民共和國文物保護法》“保護為主,搶救第一,合理利用,加強管理”的方針,以充分的科學研究、考古發(fā)掘、考古調查為前提,做到有針對性的保護。與此同時,認真貫徹執(zhí)行《地質災害防治條例》(國務院第394號令),把地質災害的防治和當?shù)亟洕鐣目沙掷m(xù)發(fā)展結合起來,從當?shù)貙嶋H出發(fā),尊重自然和社會發(fā)展的客觀規(guī)律,最大限度地減少地質災害造成的損失,促進人與地質環(huán)境相互協(xié)調。針對香溪洞石窟群的實際情況,制訂預防性保護方案的具體實施計劃。
石窟防排水工程:對滲水與冷凝水造成的石窟內潮濕病害,一方面在石窟頂部修建攔水墻引流雨水,減少滲漏;另一方面在窟室內布置吸濕機,降低冷凝水的產生。
攔水墻工程:攔水墻工程布置在石窟頂部,為防止雨水沖刷石窟,設置攔水墻將雨水引出石窟保護區(qū)。首先進行場地清理,其次采用靜態(tài)破碎的方式,將攔水墻基礎破碎至地面以下20厘米,最后對基礎進行平整。之后采用漿砌片石進行砌筑,用M10水泥砂漿作為漿液進行砌筑。攔水墻迎水面設置高出崖體底部50厘米,埋入巖層20厘米,寬40厘米,設置總長度為140米,攔水墻每8~12米設置一道沉降縫,縫寬2厘米,填充瀝青木板,施工時應分段破碎、分段施工。在攔水墻迎水面和地面50厘米的范圍內采用P2防水砂漿抹面。為了確保攔水墻與石窟群整體環(huán)境風貌的協(xié)調,攔水墻依勢而建,對外表面噴砂做舊,確保顏色、外觀接近巖體,確保造型與整體山勢協(xié)調統(tǒng)一。
排水管工程:在藥王洞、純陽洞、三茅洞、文昌洞、慈航洞、八仙洞與龍王洞石窟兩側布設排水孔,排水孔長度為20米,孔徑11厘米,孔內放入PE管,外部用土工布包裹,目的是疏通、干燥石窟巖體內的地下水。排水孔材料采用外徑為90毫米PE管,管壁鉆梅花形外徑為10毫米漏水孔(間距10厘米),PE管外滲水段采用無紡土工布包裹一層后,最后用鐵絲將土工布包扎嚴實。
裂隙灌漿:對香溪洞各石窟群裂隙考慮采用灌漿的方式進行加固,進一步防止水分滲漏,增強崖體的整體性與穩(wěn)定性??紤]到灌漿加固對文物安全的影響,本次方案裂縫灌漿不考慮壓力灌漿,采用自重方式灌漿,由下向上分級灌漿,每級高度≥2米。通過灌漿增加危巖與母巖體的黏結力,堵塞地表水流通道,防止風化沿裂縫面迅速發(fā)展,提高危巖的穩(wěn)定性。本次設計采用的灌漿材料為西安建筑科技大學生產的G型灌漿料與L型灌漿料,對于裂縫寬度小于10毫米的小裂縫采用G型灌漿料進行灌注,對于裂縫寬度大于等于10毫米的寬大裂縫采用L型灌漿料進行灌注。L型與G型灌漿料具有流動性好、早期強度高、結石石性好、固化漿體密實、耐高溫、無毒無污染、不老化、耐久等特點。對石窟頂部發(fā)育的裂縫,應清理窟頂碎石或松散堆積物,并對窟頂病害再次進行排查,對于頂部貫通的裂縫采用G型或L型灌漿料進行重力灌漿,切實防止水分從頂部裂縫滲漏。
破碎巖體的清理與加固:對完全與母巖分離的危巖體活石進行人工清理,防止其垮落威脅游客的安全。施工時應先防護后施工,先清除表面浮石,然后針對危巖體進行二次破碎清理,邊施工邊監(jiān)測,從上至下逐層清理。對影響危巖體穩(wěn)定性的個別樹木也要進行清理,伐樹前將周圍有礙砍伐作業(yè)的草叢和藤條清除。在施工時也要注意對巖體進行加固預防性保護,防止泥石流滑坡、地震等自然災害造成巖體崩塌等事故。
水泥修補清理:鑿去石窟周圍的水泥和突出的顆粒至巖體表面平滑,用清水清洗干凈,再用適宜濃度的草酸溶液或水泥清洗劑噴灑在石材上面。操作工人要帶好橡膠手套,用高密度的海綿棒反復擦洗,待表面沒有水泥修補痕跡后,用高一個等級強度的混合砂漿仔細強力填塞、搗實,再貼敷千枚巖,使修繕接近周圍巖石的形貌。
生物病害滅活及清除:對于生物病害首先要清除現(xiàn)有的生物體,清除的方法包括物理清除與化學清除。物理清除的方法可考慮機械清除法、蒸汽清除法、激光清除法等?;瘜W清除是使用化學藥劑如乙醇、殺菌劑(MD)、巖石表面除藻劑(BY-401)等直接殺死附著在石質文物表面的苔蘚、地衣及霉菌等生物,再用硬毛刷等將其去除,之后還要定期清理生物孢子、植物種子、蟲卵等。在防治尺蠖等昆蟲類方面繼續(xù)堅持保護區(qū)“以防治成蟲和蛹為主,同時注意防治防蟲”等標本兼治的防治措施,利用集中撲殺、燈光誘殺、農藥防治和天敵防治等方法進行有效防治①。
除濕工程:在藥王洞、純陽洞、三茅洞、文昌洞、慈航洞、八仙洞與龍王洞等窟室內各布置充電式風機一臺,用來去除窟室內的水分,確保濕度恒定在最佳狀態(tài)。
監(jiān)測設計:鑒于石窟內潮濕現(xiàn)象較為嚴重,需對各石窟的溫濕度進行監(jiān)測布設,實時掌握石窟內部環(huán)境特征,及時做好保護工作。監(jiān)測是預防性保護的基礎。石窟屬于遺址類文化遺產,因其不可移動的特點,所以環(huán)境監(jiān)測的預防性保護就格外重要。通過監(jiān)測可以及時發(fā)現(xiàn)劣化趨勢,分析病害產生的原因,進而采取相應的防護措施,消除或遏制劣化的發(fā)生和發(fā)展。石窟監(jiān)測包括區(qū)域環(huán)境監(jiān)測、洞窟微環(huán)境監(jiān)測、文物本體監(jiān)測、崖體監(jiān)測、游客監(jiān)測等②。
文物防護措施:因本次的治理措施主要為裂隙灌漿、排水工程、危巖體清理等,該工程措施對文物本體存在一定的影響,為確保文物本體的安全,對文物本體采用無紡布加海綿和木板等材料進行防護,避免文物本體受損。
建立數(shù)據(jù)庫:石窟群由于其露天保存的環(huán)境特點,在歷經常年的日曬雨淋之后,勢必會受到一定程度的風化溶蝕破壞,因此對其數(shù)據(jù)資料進行及時記錄成為關鍵。在這方面我們可以學習借鑒龍門石窟。龍門石窟通過多學科交叉技術手段獲取了基礎研究數(shù)據(jù),并建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),將歷史資料數(shù)字化處理后納入數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理和利用,開拓了龍門石窟保護研究資料的信息化道路③。
5 結語
近年來,香溪洞石窟群由景區(qū)負責管理,鑒于景區(qū)的開發(fā)和吸引游客的目標,對香溪洞石窟群包括其他的文物進行了一定的維修,包括在石窟外增加一定的防雨設施、加固措施及道路修整等,之前的各項工程都效果良好。但目前香溪洞石窟依舊缺少科學、有效的防護措施,近年來自然因素頻繁破壞,導致石窟所在巖體環(huán)境發(fā)生惡劣變化,各種病害規(guī)模不斷擴大。由此可見,應盡早對香溪洞石窟采取保護措施。
此外,對于石窟文物的保護,不僅僅要從預防性保護的實踐方面入手,還要培養(yǎng)文物保護管理人員、技術人員,開發(fā)出合理有效的石窟文物保護評價體系等④。通過預防性保護與人員培養(yǎng)手段雙結合,才能防止石窟病害范圍的進一步擴大,確保文物本體能夠更好地傳承下去,游客的安全也能得到保障。