吳軍林，吳輝林

核工業(yè)西南勘察設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610061

西藏寺廟是西藏廣大僧尼開展合法宗教活動的重要場所，也是宗教與西藏廣大信教群眾的重要橋梁和紐帶。同時作為西藏地區(qū)重點文物保護單位及重要的旅游景點，其重要性不言而喻。西藏寺廟建筑大體分為平川式建筑和山崖式建筑兩大類。平川式建筑主要指修建在平坦開闊場地上的建筑物，如大昭寺、桑耶寺等是典型的平川式建筑；山崖式建筑主要指依山而建，多位于山坡上的建筑物，如布達拉宮、甘丹寺等則是典型的山崖式建筑。因寺廟地處偏遠的高海拔地區(qū)，且多位于高陡的山坡上，交通條件較差，作業(yè)空間狹小，加固勘察時鉆探、坑探施工困難，會導致變形開裂原因未查清楚，加固設(shè)計沒有針對性，制訂的加固措施現(xiàn)場無法進行等問題。

目前，國內(nèi)外對既有建筑的變形開裂已做了一定的研究，但其研究對象主要集中在現(xiàn)代混凝土建筑，且多從建筑結(jié)構(gòu)本身出發(fā)進行研究，而從工程地質(zhì)角度對西藏高原地區(qū)古建筑寺廟的變形開裂原因進行系統(tǒng)分析總結(jié)的則幾乎沒有?？紤]到寺廟建筑在西藏的重要性及普遍性，對西藏地區(qū)寺廟變形開裂原因進行分析及加固措施探討則具有重要的現(xiàn)實意義。

1 寺廟變形開裂特征

經(jīng)現(xiàn)場實地勘測，西藏地區(qū)寺廟變形開裂主要有以下特征：

（1）大部分開裂變形需要進行加固的寺廟為山崖式寺廟，開裂區(qū)域建筑地基多為半挖半填地基，或土巖組合地基（見圖1）。

圖1 寺廟建筑開裂照片

（2）開裂較為嚴重的建筑物以層高及自重荷載較大的大殿建筑物（如集會大殿、白殿、措欽大殿等）為主，裂縫在一層及二層均有分布，相對而言，二層裂縫分布較一層更密集。裂縫多分布于墻面、門框、窗臺拐角處，主要表現(xiàn)為墻面墻角開裂，部分地板開裂，裂縫大體呈鋸齒狀分布，開口多為上寬下窄，由上部向下逐漸延伸，少部分下寬上窄，由地面向上逐漸延伸。部分伴有羽狀分支裂縫衍生，裂縫延伸長約0.5～2.0m，縫寬約0.2～1.0cm，可見深度約0.2～3.0cm。該類裂縫多由邊坡變形及地基不均勻沉降引起，表現(xiàn)為建筑受拉、張拉開裂的特征。

（3）荷載較小的廁所、雨棚及通往寺廟的臺階、擋墻等構(gòu)筑物有時也存在一定的裂縫。其中廁所、雨棚等裂縫主要發(fā)育于墻角及窗臺處，臺階擋墻處裂縫主要分布于外側(cè)各段擋墻交接處（見圖2），主要表現(xiàn)為墻角及地板開裂，裂縫大體呈鋸齒狀或線狀分布，開口上寬下窄，由上部向下逐漸延伸，部分伴有羽狀分支裂縫衍生，裂縫延伸長約0.8～2m，縫寬約1～10mm，可見深度約2～30mm。該類裂縫大多由邊坡變形及地基不均勻沉降引起。

圖2 附屬構(gòu)造物開裂照片

（4）裂縫發(fā)育多不連續(xù)，多有分支裂縫產(chǎn)生，有線狀分布，也有羽狀分布，多為斜向、豎向分布，部分裂縫平面分布呈“X”形，呈現(xiàn)出受剪和受拉的應(yīng)力特征。

2 寺廟變形開裂原因

建筑物開裂的本質(zhì)是應(yīng)力狀態(tài)受外界因素影響發(fā)生改變，局部應(yīng)力超過建筑材料抗拉、抗剪強度，建筑物為了適應(yīng)其應(yīng)力狀態(tài)的改變而做出“開裂”的響應(yīng)，因此建筑物開裂往往是在內(nèi)部因素及多種外部因素共同作用下造成的，不同的是各寺廟開裂的主因有所不同。內(nèi)部因素主要是建筑物本身，外部因素主要為地基不均勻沉降、邊坡變形等?，F(xiàn)對西藏地區(qū)不同寺廟開裂的主要原因總結(jié)如下。

2.1 建筑物自身因素

西藏寺廟一般修建年代較早，多為古建筑。所用材料均為就地取材，主要為塊石及阿嘎土，由當?shù)卮迕袢斯け尺\上山，因此寺廟建筑結(jié)構(gòu)主要為砌體結(jié)構(gòu)，墻體主要由塊石或夯土砌筑而成，基本未設(shè)置任何構(gòu)造柱。此外，根據(jù)探槽揭露，寺廟建筑基本不存在嚴格意義上的基礎(chǔ)，建筑墻體直接坐落于地基土上，建筑物整體性及剛度較差，導致其抗變形及變形協(xié)調(diào)能力較差。當?shù)鼗l(fā)生不均勻沉降或邊坡變形時，墻體便因變形協(xié)調(diào)能力不足而出現(xiàn)裂縫。同時因墻體厚度及自重較大，加之墻體材料為脆性材料，強度較低，在自身重力下也易產(chǎn)生剪切裂縫。比如湘甘丹曲果林寺白殿的裂縫主要與自身建筑材料有關(guān)，與邊坡變形或地基不均勻沉降無直接關(guān)聯(lián)。該類裂縫特點主要為寬度相對較小，上下寬度基本一致，與水平面斜交，有時呈“X”形分布，表現(xiàn)出明顯的剪切裂縫特征。

2.2 邊坡變形

山崖式寺廟地處斜坡地帶，地基多為半挖半填的。寺廟修建后往往存在較多的填方邊坡，邊坡高度從數(shù)米至數(shù)十米不等。原有填方邊坡及自然邊坡的擋墻大都采用簡易的塊石堆砌而成，支擋作用有限。在長期荷載及雨水沖刷作用下邊坡產(chǎn)生變形，坡體發(fā)生豎向和橫向位移。坡體向下發(fā)生豎向位移將直接引起建筑物局部向外側(cè)發(fā)生傾斜，導致建筑物上部首先出現(xiàn)張拉應(yīng)力，裂縫表現(xiàn)為上寬下窄，上部二層裂縫多于下部一層裂縫，地表靠近擋墻區(qū)域發(fā)生明顯沉降。坡體向邊坡方向發(fā)生橫向位移將直接牽引建筑物底部結(jié)構(gòu)（木柱、基礎(chǔ)等）向外側(cè)發(fā)生橫向位移，同時部分擋墻出現(xiàn)明顯的鼓脹變形開裂。比如日喀則地區(qū)南木林縣湘甘丹曲果林寺白殿中木柱底端向外側(cè)發(fā)生移動，木柱傾斜，導致木柱頂端墊木與橫梁出現(xiàn)局部懸空（見圖3）。

圖3 墊木與橫梁出現(xiàn)局部懸空照片

2.3 地基不均勻沉降

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及鉆探揭露，多數(shù)建于斜坡場地的寺廟均存在半挖半填地基，或土巖組合地基，地基均勻性較差。尤其是人工填土厚度變化大，力學性質(zhì)差異較大，地基土分布不均勻，且尚未完全固結(jié)，在上部荷載作用下極易產(chǎn)生不均勻沉降。加之寺廟沒有嚴格意義上的基礎(chǔ)，墻體直接位于不均勻地基，整體性及剛度較差，抗變形能力不足，進而引起建筑物開裂。同時會引起地面沉陷開裂，出現(xiàn)地板與墻體脫離及臺階開裂等變形跡象。對于建筑兩側(cè)墻面、門框拐角、窗臺等應(yīng)力集中區(qū)域，裂縫一般上寬下窄。對于貼近地面的墻體，裂縫一般下寬上窄，由地面向上逐漸延伸，表現(xiàn)出張拉裂縫的特點，有時呈現(xiàn)出“八”字形的對稱裂縫（見圖4）。一般填土厚度差異越大，開裂越嚴重。地面沉降特點主要表現(xiàn)為在擋墻未見明顯變形跡象情況下，仍出現(xiàn)地面凹陷，即土體以豎向位移為主，未見明顯的橫向位移，這是與邊坡變形的主要區(qū)別。

圖4 “八”字形裂縫照片

2.4 地基濕陷性影響

西藏地區(qū)濕陷性土分布范圍相對較小，相關(guān)研究文獻也不多。根據(jù)筆者有限的在藏工程經(jīng)驗，西藏地區(qū)濕陷性土主要分布于干旱、半干旱地帶，蒸發(fā)量大于降水量，如昌都、阿里等部分氣候干旱地區(qū)。土層主要為干燥的砂土、粉土、粉質(zhì)黏土及由以上物質(zhì)組成的人工填土。含水量低，孔隙比相對較大，一般為輕微至中等濕陷性，強烈濕陷性的幾乎沒有。其中人工填土的濕陷性多源于回填時，土料干燥成塊，未壓實到位，導致其空隙比偏大，遇水后在荷載作用下發(fā)生沉陷，進而導致寺廟建筑變形開裂。該類裂縫特點與地基不均勻沉降引起的裂縫基本一致，但表現(xiàn)出明顯與暴雨相關(guān)聯(lián)的特征。

2.5 地震作用

西藏地處橫貫亞洲地震帶的強震帶上，是我國地震多發(fā)地區(qū)，地震具有頻度高、強度大、分布廣的特點，地震活動僅次于我國臺灣省。加之寺廟本身依山而建，處于高陡斜坡場地，為抗震不利地段。地震來臨時，在鞭鞘效應(yīng)下，振動有所加大，震害加劇，寺廟建筑更易開裂變形。比如那曲地區(qū)索縣夏查寺，因場地新構(gòu)造運動以地震作用為主，活動較頻繁，近十年來有震感的地震近十次。根據(jù)對寺廟人員的走訪調(diào)查得知，寺廟修建后，于2009年12月聶榮縣地震后開始出現(xiàn)裂縫，而后經(jīng)歷多次地震后裂縫逐漸加寬，2017年1月索縣地震后寺廟裂縫進一步擴大并貫穿墻體，二樓頂板甚至出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，嚴重威脅到寺廟建筑的安全。

2.6 其他因素

地表排水不暢及季節(jié)性凍土也易導致建筑開裂。對處于斜坡中下段的寺廟，場地匯水面積較大，雨季時期大量雨水匯集并沖刷寺廟區(qū)域。一方面，地表雨水大量入滲后，土體重度增加，抗剪強度降低，使得下滑力增大，抗滑力減小，加劇邊坡變形，同時易引起土體濕陷性沉降；另一方面，因人工填土結(jié)構(gòu)松散，架空明顯，地表徑流迅速入滲土體，從而將填土中的細顆粒土帶出，并經(jīng)擋墻孔隙排出，使得坡頂在自身重力及建筑荷載作用下進一步發(fā)生不均勻沉降，導致地面不均勻沉陷、建筑開裂加劇。同時，因西藏寺廟多處于高海拔地區(qū)，存在季節(jié)性凍土，也易引起寺廟構(gòu)造物開裂，該類裂縫多分布于室外臺階、硬化道路、埋深較淺的圍墻及擋墻區(qū)域，對建筑物主體影響相對較小。此外，墻體和地板材料干縮、溫度差應(yīng)力等也易形成裂縫，此類裂縫多分布于墻面表層，并未深入墻體，裂縫多而細且分布較雜亂，該類裂縫對建筑整體穩(wěn)定影響相對較小，主要影響美觀。

3 寺廟加固措施

寺廟加固時應(yīng)根據(jù)其開裂的具體原因采取具有針對性的加固處理措施，同時應(yīng)結(jié)合高原當?shù)貙嶋H情況，考慮寺廟所處的地形特點、宗教信仰、當?shù)匚幕戎T多因素，采取切實可行的加固方案。根據(jù)類似工程已有工程經(jīng)驗，具體可從四個方面進行考慮。

（1）對于建筑物本身及地震作用，可根據(jù)結(jié)構(gòu)鑒定結(jié)果，對寺廟建筑結(jié)構(gòu)進行加固、修復。比如增設(shè)圈梁、構(gòu)造柱，必要時可將部分夯土墻體拆除，重新用塊石砌筑而成，提高建筑抗變形及變形協(xié)調(diào)能力。

（2）對于邊坡變形，可在坡腳重新修建擋土墻，加強邊坡支護。擋墻宜優(yōu)先采用重力式擋土墻，高度較大時可考慮樁板式擋土墻。若邊坡下滑力較大，則可考慮采用抗滑樁進行支護?？紤]到寺廟地處斜坡地段，空間狹小，大型機械設(shè)備很難進場，成樁方式應(yīng)優(yōu)先考慮人工挖孔樁。例如，拉薩甘丹寺措欽大殿采用人工挖孔的抗滑樁。

（3）對于地基不均勻沉降及濕陷性，可對下部壓縮性大，固結(jié)差的填土或濕陷性地基進行注漿加固，以降低不均勻沉降。注漿時宜優(yōu)先采用水泥漿液。對于部分寺廟因宗教信仰不允許采用水泥漿液注漿時，可采用單液硅化法注漿。在灌漿過程中，應(yīng)進行沉降觀測，當發(fā)現(xiàn)建筑物沉降突然增大或出現(xiàn)異常情況時，應(yīng)立即停止灌注溶液，待查明原因后，再繼續(xù)灌注。

（4）對于地表排水不暢及季節(jié)性凍土，應(yīng)做好場地的截排水措施，在斜坡上游修建截排水溝，將地表水有效排出場地外，避免地表水大量匯集到場地內(nèi)部，降低邊坡變形、地基濕陷性及季節(jié)性凍土的影響。同時應(yīng)盡量將圍墻、擋墻基礎(chǔ)置于凍土深度以下，并對臺階、硬化道路以下凍脹強烈的地基土進行適當換填處理。

4 結(jié)束語

西藏寺廟變形開裂的特征是以山崖式寺廟開裂為主，開裂區(qū)域建筑地基多為半挖半填地基，或土巖組合地基。一般而言，層高及自重荷載越大，建筑物開裂越嚴重。裂縫發(fā)育多不連續(xù)，多有分支裂縫產(chǎn)生，有線狀分布，也有羽狀分布，多為斜向、豎向分布，部分裂縫平面分布呈“X”形，呈現(xiàn)出受剪和受拉的應(yīng)力特征。

西藏寺廟變形開裂的影響因素主要有建筑物自身結(jié)構(gòu)特點、邊坡變形、地基不均勻沉降、地基濕陷性、地震作用、排水不暢及季節(jié)性凍土等其他因素。對于建筑物本身及地震作用造成的裂縫，可根據(jù)結(jié)構(gòu)鑒定結(jié)果，對寺廟建筑結(jié)構(gòu)進行加固、修復。對于邊坡變形，可在坡腳重新修建擋土墻或抗滑樁，加強邊坡支護。對于地基不均勻沉降及濕陷性，可對下部壓縮性大、固結(jié)差的填土或濕陷性地基進行注漿加固，以降低不均勻沉降。對于地表排水不暢及季節(jié)性凍土，應(yīng)做好場地的截排水措施，在斜坡上游修建截排水溝，將地表水有效排出場地外，避免地表水大量匯集到場地內(nèi)部，降低邊坡變形、地基濕陷性及季節(jié)性凍土的影響。同時，應(yīng)盡量將圍墻、擋墻基礎(chǔ)置于凍土深度以下，并對臺階、硬化道路以下凍脹強烈的地基土進行適當換填處理。