读城·故事③| 从“头痛医头”到科技支撑下的系统性思维——大足石刻留存千年背后的防水故事
11月18日,大足石刻宝顶山大佛湾北岸水害治理工程现场,工人们正进行着最后的扫尾工作。随后,大佛湾南岸水害治理工程也将启动。
燕学锋,大足石刻研究院文物工程保护中心副主任,与大足石刻打交道40年。
“大足石刻存世千年,除了人为因素损毁外,水是大足石刻损毁的最重要因素。”燕学锋说,从造像之初的防水构思,到上世纪中叶的应急防水措施,再到如今科技支撑下的系统性保护,一千多年来,在大足石刻的保护上,人们一直在与水作斗争。
燕学锋带着读城记者穿越千年的时光,讲述了一个“水滴石穿”与防水、治水的故事。
▲大足石刻大佛湾半身佛造像前,燕学锋讲解龛顶的防水作用。通讯员 欧柚希 摄
水滴石穿 水是石刻造像损毁的重要因素
作为世界文化遗产,大足石刻代表了公元9—13世纪世界石窟艺术的最高水平,是人类石窟艺术史上最后的丰碑。
迄今为止,大足石刻公布为文物保护单位的石窟多达75处,造像五万余尊。从现存最早开凿于公元650年的尖山子摩崖造像至今,大足石刻已存世近1400年。
但这一人类石窟艺术的瑰宝,却逃不水带来的损毁。特别是大佛湾石刻造像,水害隐患尤为突出。
大佛湾原为宝顶山冲沟的一部分,周边区域的雨水、地表水及地下水都汇聚于此。大佛湾有不少石刻造像都因流水侵害而出现不同程度的损坏。
大佛湾卧佛就曾因构造裂隙渗水,头部、胸部、足部出现岩层剥落、岩体开裂、表面风化等情况。
位于卧佛一侧的太子出家图,由于龛顶上常年流水冲刷,该组造像上长满青苔,许多人物面部已无法分辨,一些题刻也已模糊不清,还有一些造像从龛壁上剥离损毁。
不仅仅是大佛湾,宝顶山、北山、南山、石门山等处的大足石刻,都存在不同程度的水害隐患。
“人们常说‘水滴石穿’,不管是地表水沿龛窟壁裂隙下渗还是地下水沿裂隙渗出,长年累月的流水侵蚀,会不断溶蚀裂隙,致使裂隙不断扩大。”燕学锋介绍,水还会造成造像表面结痂沉积钙质盐类,滋生许多有害微生物,严重损害石刻;造像时常处在干湿交替状态下,容易出现开裂和表面剥离,加剧风化过程。
▲大足石刻大佛湾圆觉洞,燕学锋讲解古人如何因势利导,在造像时将防水功能和艺术效果巧妙结合。通讯员 欧柚希 摄
因势利导 能工巧匠在造像之初的防水构思
水害如此严重,那么大足石刻又是如何在千百年的风雨洗礼下留存至今的呢?
“首先要归功于能工巧匠在造像之初采取的一些防水排水措施。”燕学锋介绍,大足石刻大多为龛崖造像,且大多造像为反倾角设计,犹如俯视芸芸众生。
大佛湾华严三圣像前,燕学锋一边比划一边对记者说:如果造像是直上直下,雨水由龛顶低落,就很容易淋湿造像下半身,就像下雨打伞,顾头不顾脚;而造像采用反倾角,就仅需要很小的面积,就能由上至下挡住大部分雨水。
如果说造像的反倾角设计是普遍现象,那么,古人在造像之初的防水、排水理念,还体现在许多巧妙构思上。
圆觉洞造像是大足石刻不多的洞窟造像之一,其中的防水措施堪称艺术与技术的完美结合。
圆觉洞左侧洞壁有一条较大的构造裂隙,地下水由此流出,分为一内一外两股水流。圆觉洞左侧洞壁上雕刻着一条龙,龙尾朝外、龙头朝内对着一个石钵。
燕学锋说,“龙的脊背其实是一条排水沟,将流向洞内的水引流至石钵,再经排水沟排至洞外。一龙一钵与洞窟造像完美契合,还起到了引水的作用。”
另一股水流,则被工匠巧妙地引向了洞外的牧牛图,成为其中一头牛的饮水处。
在大足石刻,能工巧匠因势利导防水、排水最典型的例子,则是九龙浴太子造像。
“大佛湾所在地是条冲沟,如果任由流水冲刷,这里大部分造像早已不复存在。”燕学锋介绍,古人的办法是用巨大的条石砌成堤坝,然后在堤坝上雕刻出今天的九龙浴太子造像,“最大的那条龙,龙嘴就是排水口。堤坝形成的圣迹池,则具有消防池、放生池、调节冲沟水量等多种功能。”
▲大足石刻大佛湾毗卢洞造像前,燕学锋与韩国欣查看上世纪中叶修建的排水洞。通讯员 欧柚希 摄
“头痛医头” 上世纪中叶以应急防水措施为主
“古人的防水措施,总体上看是因势利导,疏堵结合。”燕学锋介绍,疏堵结合,也是此后很长一段时间里,大足石刻防水、排水的主要手段,特别是在上世纪中叶尤为突出。“大足石刻的许多区域,至今都留存有那个年代非常典型的防水手段。”
在大佛湾区域,孔雀明王造像的龛顶、毗卢洞的窟顶都曾因水流而垮塌,都曾在上世纪50年代至60年代经过大规模整修,并在龛顶和窟顶留下了何时修复的字样。
“那个时期,受限于技术手段和经济条件,大多采取的是‘头痛医头、脚痛医脚’的应急防水措施。”燕学锋介绍,应急防水措施最大的特点就是哪里出了问题补哪里,缺乏前瞻性和整体性,而且大多采用钢筋水泥进行封堵,“但是,只靠堵肯定不行,堵了一处,水就会从另一处涌出。”
为了解决“堵”产生的后续问题,这一时期的人们又开始“疏”。
最典型的例子是毗卢洞造像右侧现存的一个约50厘米见方的排水洞。
“这个洞子很深,人可以爬进去,现在常年都有水排出。”燕学锋说,排水洞的修造年代略晚于毗卢洞窟顶的修复年代,从两者的位置关系和作用来看,应该是为了解决窟顶修复造成构造裂隙变化引起渗水位置变化的补救措施。
类似的例子,还存在于在大足石刻北山造像区域。
上世纪80年代,人们在北山造像后山修建了一条隧道,这也是因北山造像因水害发生了部分损毁采取的应急排水措施。
▲大足石刻大佛湾九龙浴太子造像前,燕学锋讲述古人如何在修筑防水堤坝的同时完成石刻造像。 通讯员 欧柚希 摄
整体防水 科技支撑下的系统性思维
千百年来,人们为了让大足石刻的精美造像留存于世,采取了诸多措施对水害进行治理,但都没有从根本上解决这一问题。
“现在,科学技术的进步和工程手段的创新,让我们能从整体上对水害进行防治。”燕学锋介绍,2018年完成的大佛湾水害治理一期工程和目前正在进行的二期工程,均由北京国电水利电力工程有限公司实施,“一期主要就是对卧佛进行水害治理,通过改造和修建截水沟,清理并铺设土工防渗层,解决地表径流和覆盖层孔隙水对岩体石刻的影响,并通过裂隙灌浆、帷幕灌浆、增设水平导水孔等手段,在很大程度上解决了岩体石刻造像裂隙渗水问题。”
二期于2019年启动,分为北岸和南岸两部分,计划2023年完工。这一工程就引入了更多的科技手段,并进行了多项工程创新。
北京国电水利电力工程有限公司大佛湾水害治理二期工程现场负责人韩国欣介绍,在施工之前,施工方就用地质CT、高密度电法、地质雷达、钻孔电视成像等无损探测手段,探测岩体渗水裂隙分布情况,“就相当于给大佛湾进行了一个CT扫描,把其中的岩石构造、构造裂隙,地下水走向等进行了全面的摸排。”
在具体施工过程中,人们则根据“CT扫描”的结果,通过精细化帷幕灌浆技术对岩体裂隙进行封堵,与地面排水系统、地下排水系统、竖向疏排水系统、水平防渗系统相结合形成综合立体水害治理体系。
不仅如此,人们还采用先进的水位监测、岩体裂隙含水量监测、红外成像、工业成像等监测设备先行建立全自动监测系统,采集施工前、中、后的数据,通过对数据的分析指导施工,并对水害治理效果提供数据支撑。
“石刻造像其实也类似生命体,也需要平衡干湿的程度。”燕学锋介绍,目前来看,造像表面无渗水,造像所在区域深入岩石50至100厘米有裂隙渗水对造像留存最为有利,“不过,究竟岩层含水量多少合适,我们还没有具体的数据。希望在科学技术的支撑下,结合此次水害治理工程得到的数据和各造像区域所在的地质、水文情况,我们能最终解决这一问题。”