专家观点

陈建平 | 龙门石窟预防性保护的探讨

摘要: 预防性保护概念的最早提出主要是针对博物馆文物环境的控制,其后扩展至博物馆文物的宏观决策、场馆建设、展厅与库房设置,以及对文物采取的整体环境、保存展示小环境的控制,甚至到文物提取、包装、安全保卫措施等。概括地讲是指通过评估博物馆和档案馆藏品的风险,采取必要的风险管理措施和方法,从而避免或减少藏品未来的受损或退变。随着文物保护理念的 ...


预防性保护概念的最早提出主要是针对博物馆文物环境的控制,其后扩展至博物馆文物的宏观决策、场馆建设、展厅与库房设置,以及对文物采取的整体环境、保存展示小环境的控制,甚至到文物提取、包装、安全保卫措施等。概括地讲是指通过评估博物馆和档案馆藏品的风险,采取必要的风险管理措施和方法,从而避免或减少藏品未来的受损或退变。随着文物保护理念的发展,预防性保护概念进一步扩展至文物保护的整个领域。从国家政策层面,国家明确指出文物保护由抢救性保护向抢救性与预防性保护并重、由注重文物本体保护向文物本体与周边环境整体保护并重转变。石窟寺保护作为我国文化遗产保护的一个重要领域,由抢救性保护逐渐向预防性保护转变的探讨,也越来越得到重视。石窟寺的预防性保护、监测评估体系建立,以及风险管理等成为石窟寺保护面临的新课题。


从石窟寺保护的历程可以看出,石窟寺的保护首先是基于稳定性等重大安全隐患的抢救性保护,抢救已经坍塌的或行将坍塌的洞窟、雕像,使石窟处于一个相对安全稳定的状态,其次才是有计划地对石窟进行各种调査、监测、研究以及主动性地开展石窟保护性附属物修筑、石窟本体加固、防风化治理等措施。相对于抢救性保护,所谓石窟的预防性保护,应该是指有计划地主动地开展的保护工作。龙门石窟自20世纪50年代,开展了数十年的科技保护工作,大量抢救性保护保证了龙门石窟目前基本稳定的保存状态,期间也开展了石窟监测、地质调査、日常维护等属于预防性保护范畴的工作,总结龙门石窟在石窟监测、保存状况调查、灾害评估等方面的实践,或将有助于石窟寺预防性保护概念的建立,以及对监测评估体系、风险管理制度等问题的思考。


一、龙门石窟概述


龙门石窟开凿于洛阳城南13公里,伊河两岸的崖壁上,是一处大型的碳酸盐岩质的石窟寺遗址,始凿于公元493年,历经北魏、东魏、西魏、北齐、隋、唐、五代、北宋诸朝,断续营造400余年。现存窟龛2340多个,造像10万余尊,碑刻题记2870余块(通),佛塔70多座,其窟龛造像数量众多,规模宏大,是我国古代三大石刻艺术宝库之一,1961年被国务院公布为全国重点文物保护单位,2000年11月被联合国教科文组织列入《世界遗产名录》。


龙门山系秦岭余脉熊耳山的分支,走向近东西,该山体被伊水横切,分为东西两山,形成深切峡谷,形如“门阙”,龙门因此得名。石窟区地貌上属低山、丘陵地貌,龙门山和伊河河谷是区内的主要地貌单元,峡谷两岸立壁岩体为石窟开凿和雕刻提供了优良的地理条件;西山为石窟主要洞窟所在地,西山的南段陡壁髙大,崖壁的最大高差达50米,集中雕凿了奉先寺、古阳洞等大型洞窟,北段陡壁高差约20米,分布了摩崖三佛、宾阳三洞、潜溪寺等大型洞窟,东山石窟分布于万佛沟内,大型洞窟有擂鼓台三洞、髙平郡王洞、看经寺等。


龙门石窟本体方面存在的问题,以围岩崩塌、洞窟渗漏、雕刻品风化三类病害最为典型:(一)围岩崩塌:石窟开凿的自然山体构造节理、层面节理及卸荷节理纵横交切,因此龙门石窟的部分洞窟洞顶及立壁、窟门、龛檐、雕刻品等受到不同程度的裂隙病害,部分围岩立壁及雕刻品出现滑动、崩塌及掉块现象;(二)洞窟渗漏:节理裂隙交切的另一种结果,是同时在石窟围岩形成良好的渗水通道,大气降水在地表径流过程中沿这些裂隙通道渗人洞内,与岩石发生溶蚀反应,破坏雕刻品,主要渗水通道为卸荷节理和层面节理;(三)雕刻品风化:龙门石窟雕刻品受物理、化学、生物风化的危害,物理风化对石刻的破坏主要有太阳紫外线的辐射、温湿度变化导致,化学风化主要是水与气态的氧化物等共同进行化学的作用,逐渐使岩石中的胶结物、碳酸盐溶蚀,造成石刻表面风化解体;生物风化是指各种植物和动物有机体对石质文物的化学分解和机械破坏。


二、龙门石窟的保护历程


龙门石窟在1951年成立“龙门森林古迹保护委员会”,9153年成立“龙门文物保管所”,1961年国家科研规划将龙门石窟“围岩崩塌、洞窟漏水、雕刻品风化”列为三大病害,立项研究,1971-1974年实施了奉先寺的抢险加固工程,将岩土工程中的锚杆加固、化学灌浆技术应用到大型石窟寺的维修保护工程中,是我国早期大型石窟寺加固维修的实例(图一、二),1987制定了“龙门石窟保护维修规划”,实施东西两山的全面整治工程,从1987年开始至1992年历时五年,后称为“龙门石窟五年综合治理工程”,综合治理工程加固了大部分洞窟、岩体,基本解决了龙门石窟的稳定性问题,洞窟渗漏在一定时期内得到改善,修建了保护围墙、游览找道,奠定了龙门石窟作为文物保护区和文物游览区的基本框架,也基本完成了以解决石窟安全稳定为主的大规模的抢救性保护工作。

进人20世纪90年代,龙门石窟开始注重基础保护研究工作,保护材料研究、石窟气象监测,《龙门石窟区规划》《龙门石窟保护条例》管理性法规陆续出台,2000年龙门石窟申遗之后,开展的“联合国教科文组织龙门石窟保护修复工程” “中意合作双窑修复工程”等国际合作项目,为龙门石窟带来了先进的保护理念和完善的保护修复计划,项目中的地形测绘、地质调査和先进的环境监测等实际工作都是对龙门石窟保护工作的有力提升。


近十余年来,龙门石窟开展了包括洞窟修复、渗漏水综合治理、遗产监测体系建设、石窟保存状况调查、保护材料研究、保护管理规划和管理条例修订等涉及石窟保护的主要工作。从龙门石窟的保护历程可以看出,抢救性保护和预防性质的主动性保护一直是并存的,只不过早期以抢救性保护为主,近期以主动性、计划性为主的保护工作更为突出。


三、龙门石窟的预防性保护


(一)龙门石窟的监测


对石窟文物本体状况、本体病害以及石窟保存环境的监测是石窟保护最基础的工作,它可以使我们了解石窟的保存状况和变化情况,以及与这些变化相关的环境因素;同时,监测也作为一种研究手段,针对石窟特种病害釆取的研究性监测,可以探究石窟文物之所以发生病害变化的原因,了解病害发生发展的趋势,进而提出相适应的保护和修复措施。


龙门石窟的监测始于20世纪60年代,形成规模是在申遗后的国际合作项目实施中,目前正在运行的监测预警体系始于2013年,至2017年分四期实施,已基本建设完成(图三、四)。其中监测的核心内容是对龙门石窟区域环境、洞窟微环境、文物本体病害、大气环境质量等进行连续自动监测,通过无线传输汇入监测平台。

龙门石窟重点区域环境和重点洞窟文物本体病害是体系监测的重点,区域环境监测内容包含:石窟区域环境温湿度、风向、风速、大气降水、光强、土壤含水率、震动、河水、泉水等;文物本体病害监测包括:洞窟环境温湿度、洞窟渗漏水、凝结水、风化、岩体稳定性等(见表1)。根据龙门石窟自身特点和需求,设计了风化、渗水等方面的研究性监测内容。例如,利用红外成像技术对洞窟渗漏水进行监测,突破了传统照相等手段的局限性,不仅能够全天候不间断监测记录,而且可以近似模拟渗漏水量,满足了定量监测的需求,利用髙精度工业摄像机对典型风化雕刻进行连续监测,长期观察风化状况,进行风化的定量研究。

在众多监测项目和指标中,洞窟的渗漏水、危岩体(裂隙)与石窟的安全性、稳定性关系最为密切,直接关系到石窟保护计划的制定和保护工程的设计安排,是石窟寺预防性保护的前提要素。以潜溪寺为例:龙门石窟潜溪寺位于龙门西山,自北端开始的第一个大型洞窟,同时也是龙门石窟大型洞窟中病害最为严重的洞窟之一。


针对石窟病害的主要原因,即石窟岩体的变形和长期渗漏水作用,重点监测了洞窟岩体的变形和渗流状态及其变化,内容包括石窟岩体内部水平位移、石窟岩体裂隙开度、石窟岩体内部渗透水压力、渗水流量等。针对岩体裂隙,在潜溪寺内外安置裂缝计3个,标注为裂隙1、裂隙2、裂隙3,分别位于潜溪寺洞顶东侧、潜溪寺洞顶东北角和潜溪寺洞口北侧(图五)。监测始于2014年4月2日。监测数据为裂隙相对位移的变化量,正值表示裂隙相对位移在增大,负值表示裂隙相对位移在减小(图六)。经监测数据分析,得出以下结论:潜溪寺3处裂隙均表现出一定的周期性,符合岩体的热胀冷缩特性,三处裂隙年度变化趋势相同,均为2014年幅度小,2015年幅度大,导致裂隙均略有缩小;裂隙2监测期间变化范围较大,特别是夏季缩小幅度较大,裂隙1和裂隙3的变化范围较小,与岩石固有特性和所处位置有关。

通过潜溪寺的裂隙和渗漏水监测,可以评估洞窟病害的变化、验证保护工程的效果,为潜溪寺的长期保护提供依据。


(二)龙门石窟保存状况调查


龙门石窟区岩石属于寒武纪、奥陶纪和石炭纪地层,岩性为石灰岩、白云岩,主体矿物系方解石和白云石,其力学强度适中,具有较强抗风化能力,同时宜于开凿。但是层面裂隙、构造裂隙、卸荷裂隙发育,主导着石窟渗漏水病害的发展;石灰岩的可溶蚀性,又决定了石窟溶蚀病害的发生。


龙门石窟从开凿之初就与各种地质病害相伴相生,地质病害的发生发展和石窟的保存状况息息相关。2013年以后,为全面认识龙门石窟的保存现状,完善洞窟的保存状况档案,启动了龙门石窟保存状态调查工作,主要从地质病害的角度,对每个洞窟的保存状况进行记录、评价,以期为龙门石窟的保护规划服务,为以后的洞窟地质病害治理提供依据。调查将龙门石窟东西两山近2公里长范围内的洞窟按照不同地层结构分成7个区段进行,内容包括洞窟裂隙、渗水、岩溶、危岩体、生物病害、风化病害等,调查各洞窟主要病害类型,病害发育程度及形成的初步机理,对病害的趋势进行预测,对洞窟保存状况等级进行划分,并提出应对措施。


在洞窟完整性调查方面:洞窟本体完整性主要指洞窟内造像、题刻等的完整性,是衡量石窟保存状态的重要指标;洞窟形制完整性与本体完整性具有一定相关性,前者是后者的基础,但部分洞窟形制完整的洞窟,却存在比较严重的本体完整性问题(见表2、3)。

洞窟的保存状况在不同的地质条件中的差异明显,石窟的状况固然受后期人为作用干预影响(盗凿、破坏、保护工程等),但地质条件仍然是控制龙门石窟保存状态的关键因素,主要控制因素为地层岩性和地质构造条件(见表4)。

龙门西山部分总结概述为:


1.潜溪寺至摩崖三佛段属于层厚很大的白云岩,从岩性来讲,有利于岩石抗风化,但是该区域构造影响非常明显,渗水严重,且容易出现岩石碎块状脱落和危岩体。该区域岩石本身抗风化能力高,残留洞窟应加强危岩体治理和渗水治理工作。


2.万佛洞、奉先寺、古阳洞一带,以厚层鲕粒灰岩、白云岩化灰岩为主,是龙门石窟的精华所在。该区域洞窟形制和本体保存比较好,但同样存在比较严重的风险,首先是崖壁陡峭,存在比较严重的整体坍塌破坏风险;其次渗水病害比较严重,虽然尝试性开展过一些渗水治理工作,但系统性不足。


3.皇甫公窟、路洞至极南洞一带主要为泥质条带灰岩,岩石本身很差,洞窟形制和本体保存状况一般,自然风化破坏速度是龙门石窟中最快的区域。因此,该区域应尽快开展如下研究与保护工作:小型洞窟岩体修补、粘结等材料、泥质条带灰岩风化机理、灰岩表面防风化等,同时启动部分洞窟渗水病害治理、松动块石加固工程等项目。


(三)龙门石窟地质灾害调查研究


除了洞窟雕像保存状况调査之外,龙门石窟目前正在进行区域地质灾害调查的研究工作。在龙门石窟区域,地质灾害造成的洞窟渗水病害、风化、岩体稳定性、山体滑落、溶蚀等病害严重威胁着文物的安全;另一方面,龙门石窟每年的游客量居于全国石窟之首,地质灾害造成的岩体开裂、脱落时有发生,对密集游人的安全形成了严重的安全隐患。通过全面调查和评估龙门石窟地质灾害的状况,可以为编制龙门石窟地质灾害防治工程方案,做好地质灾害的预防提供有力支持。主要研究内容概括为:


1.危岩体调查评估


在已有研究工作基础上,龙门石窟区域进行更为详细的地质灾害调查,绘制高精度岩石地层剖面图,绘制工程地质立面图,对地质灾害相关的危岩体进行调查,绘制危岩体剖面图,并对危岩体进行稳定性分析;对松动块石进行调查,并绘制相关图件,总结该区域的地质灾害状况。


2.建立地灾数据库


对龙门石窟的地质灾害相关因素岩体裂隙、岩溶、山体滑塌、水文地质、风化、渗漏水等进行详细调查,按照不同岩性进行岩石的矿物成分、化学成分、物理性质进行测定,结合不同岩性分布区域的裂隙发育同岩溶状况和发育程度的控制关系,建立岩石地层数据资料数据库,评估地质灾害发生规律和破坏性。


3.编制防灾预案


根据前期调查成果,可以科学高效的圈定龙门石窟地质灾害发生的危险区域及其诱发因素,了解地质灾害在龙门石窟的发展演化;掌握龙门石窟地质灾害的分布和发生规律,为龙门石窟地质灾害的综合治理提供科学有效的支持,通过分析和研究,编制科学有效的龙门石窟地质灾害防治方案,指导龙门石窟地质灾害治理工作的实施,最大限度减小地质灾害的影响。


(四)龙门石窟的保养维护


2000版《中国文物古迹保护准则》第29条明确指出:日常保养是及时化解外力侵害可能造成损伤的预防性措施,适用于任何对象。石窟寺也像其他文物一样,保护要从预防做起,保养维护是预防性保护理念的根本体现。龙门石窟的保养维护工作主要内容包括:


1.危石积尘清理:坚持制度化的杂草危石清除、积尘清扫工作。及时的杂草清理,消除杂草灌木对洞窟雕刻品以及围岩的自然破坏作用,对窟内体量较大的佛像表面进行积尘清扫,避免其带来的吸湿、板结、吸附有害气体,以及视觉改变等问题。


2.保护设施的维护:对已有窟檐、雨篷平台进行保养维护,排水沟清理与修补等,确保其发挥作用。近年来主要对宾阳洞、摩崖三佛的雨篷、石牛溪保护窟檐平台实施了清理、裂隙灌浆加固封堵、重新铺设防渗层等保障措施;对潜溪寺、奉先寺顶部等排水沟采取了定期清理碎石、砌补加固边坡、修补挡水墙等措施。


3.露天雕刻品及其围岩的保养维护:龙门石窟仅西山南北长1公里,洞窟分布在几米到数十米的岩壁上,现有栈道虽能通达主要洞窟,但要做到对每个洞窟的经常性检查仍比较困难。有计划地、分区段搭设脚手架对石窟进行细致检査,相应地对发现的问题或隐患利用成熟的技术手段进行及时的处理,主要包括:(1)表层裂隙封堵、灌浆加固;(2)小体量危岩体粘接归位;(3)露天雕刻品的修复(图七、八),露天碑刻试验性的保护和展示;(4)坍塌窟龛的顶、底部的必要部分进行试验性修补,保护窟内雕刻品。已经维护处理过的区段,如西山的摩崖三佛区域、莲花洞区域、奉先寺区域、极南洞区域,东山的二莲花洞区域等效果良好。

通过这些工作,积累了一定的经验,也遇到了一些疑惑和问题,例如如何建立保养维护的标准化操作规范、保养维护工作内容的取舍、保养维护如何与其他保护工程有机结合起来等,还有待于通过进一步的思考和实践来解决。


四、龙门石窟预防性保护存在的问题


龙门石窟的预防性保护工作虽然在实践中逐步丰富和提高,但依然存在诸多的问题:


(一)石窟寺的监测问题:监测体系已经初步建立,开展了文物本体保护状况、文物环境的连续的系统性的监测,监测的技术和方法上也有所创新,并在此基础上开展了一些病害机理、工程效果等与监测相关的研究,但是整体监测体系的运行远不成熟,甚至有些问题才刚刚显现。比如监测项目的目的性、有效性问题,表现在有些项目的针对性不强;监测结果的解读、使用问题,震动监测的数据量大,专业性强,解读困难。风化监测的周期长,表征有难度,监测标准的制定滞后,预警值界定有待进一步的研究,监测设备的更新维护是长期的问题,存在人员、资金上的局限等。


(二)石窟寺的防护设施有待完善:石窟寺的附属设施作为物理防护手段,相比较化学保护方法,安全性上具有优势,例如龙门石窟修建的窟檐、导排水沟等,修建时间有些可以追溯到开窟的年代,沿用至今仍可发挥保护石窟的作用。但是往往因为一些设计上的不足,使得对窟檐等附属设施的合理性存在一些质疑,表现在影响洞窟微环境、影响岩体稳定、影响文物景观环境等,这些完全可以通过更加合理、完善的设计,来消除或减弱。在龙门石窟风化较严重区段修建窟檐等防护附属设施,防止、减缓区域内文物的劣化,是最直接有效的方式,比如在莲花洞至唐字洞段、千手千眼龛至西方净土变龛、擂鼓台三洞区域段、看经寺区域等,只需在修建设计时全面考虑其对石窟文物本体、微环境以及石窟景观等的影响,趋利避害,就可以更好地发挥其保护作用。


(三)石窟寺管理层面的保护与控制乏力:石窟寺和环境是紧密结合体,不只是自然环境,人文社会环境对石窟寺的影响也日趋深刻而全面,石窟寺作为优质的人文资源,大多地处风光优美的自然环境,越来越成为旅游市场的热点,从荒郊野外的历史遗迹逐渐成为游客众多的旅游胜地、甚至会逐渐变成城市盆景。龙门石窟与城市的距离,在教科书中的离城13.5公里,正慢慢缩短,与城市的界限正变得模糊,逐渐融人在城市道路和社区之中。社会需求既是文物保护的初衷和动力,也与文物保护的客观要求存在矛盾,因此从石窟寺的预防性保护角度考量,社会管理层面的提升不容忽视。


五、建立龙门石窟预防性保护概念


对龙门石窟而言,预防性保护概念并不是突然之间产生的,是在抢救性保护工作的经验和积累上发展而来,且抢救性保护与预防性保护是长期并存的一种状态,只不过不同时期会有所侧重,再者,预防性保护应当包含技术性保护和管理性保护两个层面,技术性保护是核心,管理性保护是保障,其次,预防性保护的各项工作需平衡推动发展,缺一不可。仅从石窟预防性保护概念出发,所涵盖的工作内容应当包括:


(一)石窟保存状况调查与评估:包括石窟本体,以及石窟赋存的自然山体的现状、病害发育状况、等级评估等。


(二)石窟与环境的监测:石窟与环境的常规性监测,风化等病害的长期监测,岩体稳定等病害的预警监测,病害机理的研究性监测,保护工程的有效性监测等。


(三)附属保护设施的建设和有效性保障:适当的窟檐、防水雨棚、排水沟、挡水墙、栈道等保护性附属设施建设,以及定期的维护,保证其有效发挥作用。


(四)石窟的日常巡视和保养维护:制度化的巡视和规范化的保养维护,及时发现并处理石窟病变,防止进一步的劣化发生。


(五)石窟重大病害的及时保护和修复:有计划地开展洞窟、岩体加固的保护工程,必要的残损文物修复工程,解决石窟稳定和展示的根本问题。


(六)石窟数字化档案的建立:石窟现状的数字化保存记录和石窟保护的完整档案建立。


(七)自然灾害的保护预案:突发地质灾害、极端天气、洪水等非常规事件的应对方案。


(八)安全保卫:杜绝人为因素破坏的发生。


(九)规划、管理条例等社会环境的控制:保证保护管理规划、条例的适用性、有效性,协调文物管理与社会民生、旅游、经济建设的互动关系。


提出石窟预防性保护概念是为了使我们对石窟保护面临的目标和任务更加明确,在此基础上建立健全预防性保护工作的框架,其后深入了解石窟文物病害的发生、发展及变化规律,制定评价标准,研究石窟文物风险防范与控制技术,减缓或降低各类风险带来的危害,进而科学构建石窟文物风险监测与评估体系,实现对石窟保护管理的综合评估、全程管控。


结 语


石窟寺的抢救性保护和预防性保护两个概念都有其积极的现实意义,在一定时期内,两个概念是共存的,在经历过抢救性保护阶段之后,石窟寺预防性保护无疑是更积极的认识和态度,或将是今后石窟保护的主导方向。因此石窟寺预防性保护概念的建立,以及其后的预防性保护体系和风险管理评估机制的建立,将会有力地提升石窟寺科技保护水平。


参考文献(略)

来源:陈建平 龙门石窟预防性保护的探讨;中国文化遗产 2019年第1期

此文转自“文物卫士”微信公众号



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