樂山大佛九曲棧道危巖研究及治理探析

楊天宇， 劉于源

（樂山大佛風景名勝區管理委員會，a.石窟研究院；b.大佛博物館，四川 樂山 614000）

樂山大佛九曲棧道危巖研究及治理探析

楊天宇a， 劉于源b

（樂山大佛風景名勝區管理委員會，a.石窟研究院；b.大佛博物館，四川 樂山 614000）

樂山大佛作為我國四個世界雙重遺產之一，開鑿距今已有1300年歷史，同期在其右側還鑿有一條施工和禮佛的通道—九曲棧道。九曲棧道作為文物的一部分，每年承受數百萬人踩踏的壓力，其巖體穩定性等病害引人關注。目前，九曲棧道穩定評估與加固已經列入了“全國重點文物保護單位石窟寺及石刻重大險情”項目，開展九曲棧道綜合修補工程已刻不容緩。

樂山大佛；九曲棧道；危巖；巖體穩定性

樂山大佛位于四川省樂山市東南凌云山，地處青衣江、岷江、大渡河三江匯流處，是世界上最大的一尊彌勒石刻坐像，以“極天下佛像之大”而聞名于世。據歷史記載。樂山大佛始建于唐玄宗開元初年（公元713年），建成于貞元十九年（公元803年），鑿刻在凌云山九峰之一的棲鸞峰陡崖上，其依山而坐，距今已有1300多年的歷史，佛像形體線條精美流暢，兩旁崖壁上還有眾多各具神態的石刻，具有非常高的文物價值和觀賞價值。[1]

自1996年樂山大佛與峨眉山景區一道列入世界自然與文化雙重遺產名錄，原本就信眾眾多的樂山大佛更成為游人如織的旅游勝地，旅游黃金周及春節更甚（圖1），使開鑿于大佛右手側的九曲棧道不堪重負（圖2），棧道上方佛龕上部巖體風化剝殼塊體掉落也會對游人安全造成極大的威脅。

圖1 樂山大佛及九曲棧道圖

圖2 節假日九曲棧道游人照

除1972年冬對損壞的石梯進行過維修，并將原九曲棧道的木欄桿改為鋼欄桿，九曲棧道基本還保持著原來的面貌。目前九曲棧道仍作為游客下佛腳平臺的唯一通道，出于其文物價值、下棧道游客安全等因素使它的治理成為當務之急。

1 九曲棧道簡介及文物價值

九曲棧道，因其曲折九轉得名，與樂山大佛同時修建于唐代開元元年（公元713年），距今已有1300多年歷史。它鑿于大佛右側崖壁，從佛頭平臺可直達佛腳平臺，高約60 m，沿著棧道往下走可見崖壁一側鑿有大量的佛龕，龕內大小佛像數以百計，雖許多風化損毀嚴重，但仍能看出當時的工藝手法精湛，如棧道第一折處的“經變圖”雕刻精細，形象生動，線條優美，并刻有樓臺亭塔，是研究唐代建筑和石刻藝術的寶貴資料（圖3）。

圖3 九曲棧道佛龕酥粉風化現狀

九曲棧道最寬處1.45 m，最窄處0.6 m，共217級石階，沿崖遷回而下，從古至今都從這條棧道下到佛腳平臺朝拜。在九曲棧道所開鑿的巖體上，除大量佛龕可見外，內側崖壁還有許多洞孔，這是大佛原先的遮蔽物——大像閣，與兩側崖壁連通固定的位置，外側臨江還鑿刻有2個重要文物，一是“一佛二天王”格局中的高達16 m的左天王像，另一個則是樂山大佛重要名片——大像碑。

2 九曲棧道危巖體

“山是一尊佛，佛是一座山”，巖體屬白堊系下統夾關組的磚紅色厚—巨厚層狀粉砂巖[2]，膠結物主要是鐵質、鈣質和少量泥質，硬度低、易被侵蝕。

關于危巖體的調查并確定，是在中鐵西南科學研究院開展的“樂山大佛景區地質災害調查及評價工作”的基礎上，又經遼寧有色勘察研究院現場核實并在《岷江老木孔航電樞紐工程對樂山大佛的綜合影響評估報告》中補充完善的。

樂山大佛核心區域共存在12處危巖體，九曲棧道所在區域是其中較為嚴重的一處，編號為WY04。危巖下部寬約42 m，上部寬約35 m，整體高約60 m，厚度約20～30 m。崖面傾向210°，傾角65°，平行崖面的卸荷裂隙發育。①

從大佛右側觀察，危巖區內卸荷裂隙多成組發育，每組3～4條，間距一般在20～50 cm，深約10 cm，閉合～微張開狀，平行、斷續延伸，淺表層裂隙一般延長約2～5 m，深部控制裂隙長度大于30 m，主卸荷裂隙總體傾向280～300°、傾角在80～90°之間。[4]根據穩定性計算，危巖體總體是基本穩定的，以受風化裂隙及卸荷裂隙切割后的局部崩塌、掉塊破壞為主，但危巖體上因受各多組淺表性卸荷裂隙的切割、人工開鑿洞室和棧道、以及臨空面的影響，形成多處小規模危巖或風化殼，發生小型崩塌或風化剝落的危險性較大（圖4）。

圖4 九曲棧道頂部及局部危巖體

3 九曲棧道穩定性分析及評價

大佛左側，沿“洞天”向南是現代開鑿的凌云棧道，右側則是唐代開鑿大佛時留下的施工和禮佛通道—九曲棧道。由于年久失修，和游客踩踏破壞，導致九曲棧道破壞嚴重，部分區域出現折損，嚴重影響到游客的游覽安全。

3.1 九曲棧道穩定性分析

首先，九曲棧道崖壁發育一條南北向貫穿的卸荷裂隙，下部基座為泥巖，導致九曲棧道山體整體向江面長期蠕動變形而開裂。

其次，九曲棧道中下部發育一條與北壁走向基本一致的構造裂隙組，下部靠近江面處張開比較明顯，而上部基本閉合，但在力士龕上方，又見張開。裂隙表面風化程度低，應該屬于新形成的裂隙。這條裂隙如上下貫穿，將直接危及九曲棧道中下部的整體穩定。

同時，在九曲棧道頂部受一條弧形的裂隙切割，底部控制裂隙為軟弱層面，導致頂部亭子下方形成一個巨型且相對孤立的危巖體。該處地勢較低，也是地表地下水排泄地段，因此雨季其穩定性可能降低比較明顯。

最后，順九曲棧道開鑿了大量洞窟，由于巖體風化，洞窟受力部位出現大量的破壞松動，導致頂部形成大量懸空巖體，在早期保護工作中，采用了支撐、錨固等措施對局部破壞部位進行了支撐。從現場調查看，這種問題并沒有徹底解決。另外棧道開鑿也形成了許多懸空巖體，隨著風化破壞，目前也有出現錯斷可能。

3.2 危巖穩定性計算（極限平衡理論）

圖5 九曲棧道剖面示意圖及裂隙發育現狀

計算參數及前提條件：

1）砂巖容重：天然層容重取γ=20 KN/m3；飽和容重取γ=22 KN/m3；

2）C、φ值取飽和三軸抗剪指標，φ值取44.0°；同類地區全風化砂巖的軟化系數為0.28，按折減系數0.85考慮，tgφ為0.28；內聚力C值取0.27，裂隙貫通段C值取0，貫通段按WY04寬度的1/3考慮，取貫通段和未貫通段內聚力的加權平均值為標準值，即C值取0.18；

3）滑體高度h值取71 m，現狀水深h0取值10 m（水面標高354 m），滑坡體的厚度L值取20 m；

4）巖層傾角取10°計算；

5）據原勘察結果，巖體失穩最大可能沿溶蝕層作整體滑動或傾倒；

6）當地及附近抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10 g，第二組，水平地震影響系數E值取0.08；

7）據現場調查和測試分析，裂隙切割深度按至溶蝕層底界面為止。

現狀狀態即水位354 m情況下，剖面上層全部屬干燥狀態，其余部分是上部干燥、下部飽和狀態，受到動水壓力和凈水壓力的作用；由于河水對巖體存在反方向的凈水壓力，在此不予考慮穩定系數K的計算公式為：

式中：W1=γA1+(γs-1)A2，

A1=(h-h0)l cosa，

A2=h0l cosa。

W1為部分飽水和部分不浸水滑體的總重量；A1為上部未浸水的滑體面積；A2為下部飽水滑體的面積；h為滑體全部厚度；h0為滑體飽水部分厚度；L為滑面的長度（滑坡體的厚度）；γw為水的容重。

在蓄水期狀態即水位359 m情況下，達到了剖面上層。此種情況下，滑體全部厚度不變，而滑體飽水部分厚度增加K計算式為：

此外，前兩種狀態下，考慮地震力的作用，均應增加E·W項，按以下兩個公式進行計算，即可得出非常狀態下的（正常+地震)、（蓄水后+地震）兩種結果。

將數據帶入對應公式可得出如下結果：

檢算巖體條件 10°0.28354m水位 K1=2.33360m水位蓄水期 K2=2.26 7度地震工況 354m水位加地震 K3=1.31 360m水位加地震 K4=1.28

圖6 九曲棧道穩定性簡化模型

由于檢算時比較全面地考慮了各種因素，安全系數可選用K=1.05，但考慮到文物保護方面的有關規定，確定K≥1.3為界，大于此值時為穩定，反之為不穩定或欠穩定。②

由此得出結論，當=10°時，現狀和蓄水狀況屬穩定，地震工況下，正常水位屬穩定，蓄水位條件屬不穩定。

3.3 危巖發展趨勢及危險性預測評價

根據危巖穩定性評價對其現狀發育程度的描述，并結合危巖現狀特征可知，WY04整體處于基本穩定～欠穩定狀態。在此區，淺表層節理裂隙及深部深長控制裂隙發育均較強烈，且進一步延伸發展及擴張趨勢明顯。淺表層節理裂隙面的發展控制著小塊危巖或風化殼的發育，以至于發生小型崩塌或風化剝落的面積進一步擴大的趨勢明顯。②

根據危巖破壞模式及危巖發展趨勢分析結果，結合所調查到的危巖現狀特征和發育程度，以及危巖危險性現狀評價結果，對各危巖危險性做出預測評價。WY04位于大佛右側，不僅在其淺表層發育有大量小規模危巖或風化殼，現狀可見個別巖塊搖搖欲墜，小塊危巖或風化殼及危巖體整體失穩的可能性均較大，將對景區內的文物本體（大量佛窟、造像等）造成巨大破壞。而且在其內部還發育有延伸、延長均較大的控制性卸荷裂隙，局部裂隙已經貫通，且長期滲水，終將成為一處導水通道，水淹沒段的裂隙及巖體的抗剪強度將顯著降低，穩定性降低，對大佛本體、上部所依附的文物、以及下方觀佛臺上的游客及工作人員的安全構成了嚴重的威脅。其發生地質災害的危險性大，危害程度大。

4 九曲棧道的治理

危巖體的崩塌、滑落、掉塊等地質災害，對文物本體和游客的安全產生極大的危害，根據危巖體的規模、形態、破壞方式等，主要采取清除、支撐、錨固、裂隙灌漿等方法進行防護治理，治理措施與建議如下：

1）屬于傾倒式危巖，針對其傾倒變形，宜采用錨桿或錨索進行錨固，以改變其受力條件；當存在裂縫、裂隙水壓力時，應采取相應的排水措施。在設計施加預應力時，應考慮到危巖體的結構、完整性及軟弱層層面的抗拉強度，以控制其外傾變形為目的，不宜施加較大的預應力。

2）當危巖體頂部出現裂縫或顯著裂隙時，應采用注漿進行封閉，以避免地表水注入裂縫。注漿方式易采用無壓注漿，不能采用壓力注漿，尤其對于危巖體近臨空面處高傾角張裂隙，壓力注漿稍有不慎將造成嚴重變形甚至崩塌。

3）當危巖體底部出現比較明顯的巖腔時，宜采用填充措施進行防治；若危巖體基座部分（水下巖體）存在沖蝕凹槽或較大洞穴時，尚應進行加固處理。

4）對于危巖體威脅對象的保護，可采用攔石網、遮擋工程(棚洞等)進行防護；防護工程的位置，應在對危巖體崩塌塊石的塊度、地形坡度、崩塌可能運行軌跡及距離的具體分析基礎上進行布置；防護工程的寬度和深度，應根據可能最大巖塊的沖擊力及彈跳力予以確定。

目前，九曲棧道穩定評估與加固已經列入了“全國重點文物保護單位石窟寺及石刻重大險情”項目。組織開展樂山大佛九曲棧道治理專項研究，將重點工作放在九曲棧道的病害調查和穩定性評估：病害調查主要包括風化病害類型、程度與分布調查、滲水病害類型與分布調查、鹽堿病害調查、開裂病害調查、生物病害調查等；穩定性評估主要包括結構面調查與評估、九曲棧道東西向變形與穩定性分析、九曲棧道南北向變形與穩定性分析、滲水、地震、風化等對穩定性影響分析、局部危巖體調查、關鍵危巖體的穩定性評估與治理研究。③

以穩定性評估基礎，開展九曲棧道綜合修補工程，大塊危巖采用鋼筋砼柱支撐或錨桿錨固、九曲棧道及下方觀佛臺采用框架棚洞進行保護或予以關閉、裂隙封蓋、巖腔嵌填、以及采用錨桿或錨索加固。

在加固九曲棧道巖體的同時，設計和完善游覽路線，為樂山大佛保護提供更為完善的保存環境，加大旅游宣傳和接受力度，提升其國際影響力。

5 結語

九曲棧道區域巖體，存在局部危巖體的威脅。而且九曲棧道區域巖體為唐代遺跡，應予保護，但現在仍為旅游路線，而且不堪重負，存在安全隱患。以九曲棧道區域巖體加固和遺跡保護為目的，應開展九曲棧道區域巖體勘察及保護設計工作，以及游覽棧道設計預研究及設計工作。

通過大佛兩側岸坡危巖體加固治理、原有上下山道路靠山側危巖體處理，結合佛腳平臺前及佛腳平臺上下游水下岸坡淘蝕治理打通山上山下環形游覽線路，停用并將九曲棧道作為文物的一部分保存供觀賞，必將為樂山大佛保護和游人游覽景區提供良好的環境條件。

注釋：

①數據來源于中鐵西南科學研究院有限公司2011年《樂山大佛景區地質災害調查評價報告》。

②遼寧有色勘查研究院2016年《岷江老木孔航電樞紐工程建設對樂山大佛影響的綜合保護方案》。

③參閱樂山大佛風景名勝區管理委員會，廣州市翰瑞文物保護設計研究中心2017年《樂山大佛綜合性保護技術方案》。

[1]干樹德.樂山大佛建造始末考略[J].四川文物，1997（1）：15-20.

[2]周俊一.樂山大佛基巖酸雨影響評價及防治對策[J].樂山師范學院學報，2004，19（2）：107-110.

Research and Management of Unstable Rock Mass on the Nine Curves Gallery Road of Leshan Grand Buddha

YANG Tiɑnyua，LIU Yuyuɑnb

（a.Grottoes Research Center；Leshan Grand Buddha Museum，b.Management Committee of Leshan Grand Buddha Scenic Spot，Leshan Sichuan 614000，China）

Enjoying a history of 1，300 years，Leshan Grand Buddha is one of the four world cultural and natural heritages.Beside the Buddha，there is a path of construction and worship Buddha on the Buddha’s right—The Zigzag Plank Road.As a part of cultural relic，it withstands the pressure of millions of people，and the rock mass stability and other questions increasingly attrait people’s attention.At the present，the stability assessment and rock reinforcement of The Zigzag Plank Road has already included in the“dangerous situation of an important national heritage conservation unit stone cave temple and lithoglyph”program，and it is urgent to carry out comprehensive repair engineering for The Zigzag Plank Road.

Leshan Grand Buddha；The Zigzag Plank Road；Perilous Rock；Rock Mass Stability

K928.78

A

1009-8666(2017)04-0070-05

10.16069/j.cnki.51-1610/g4.2017.04.014

［責任編輯、校對：方忠］

2017-03-29

楊天宇（1988—），男，北京人。中國地質大學（北京）地質工程碩士，現在樂山大佛景區石窟研究院工作，研究方向：大佛保護。