鲁班窑石窟位于武周川（今十里河）西岸，东距云冈石窟约700m，其洞窟形制及造像风格与云冈石窟相近，开凿于云冈石窟早、中期之间，辽代曾重修，明代在其上曾筑有烽火台。据考古调查，该石窟窟顶遗存可见三层文化层，自上而下分别为表土层、辽金文化层和北魏文化层，进一步印证了基于传世文献对于该石窟历史沿革的推断。1966年4月23日，该石窟被公布为市级文物保护单位；2016年6月6日，被公布为省级文物保护单位。作为云冈石窟的组成部分，该石窟的研究对于佛教文化、石窟艺术的传承以及石窟保护均具有重要的价值和意义。

目前，石窟保护研究多以国家级文物保护单位为对象，针对风化、裂隙、渗水、危岩体、表面污物处理等病害展开研究，并取得了一定的成果。如：黄克忠、解廷凡《云冈石窟石雕的风化与保护》一文，基于云冈石窟的风化状况，分析了风化成因，并提出治水、建立保护性窟檐及改善环境等措施。刘祥友等《龙门石窟潜溪寺裂隙灌浆施工技术研究》一文，针对水害较为严重的潜溪寺石窟，就裂隙灌浆的施工工艺和流程进行了研究。马朝龙《石窟寺渗漏水检测方法研究》一文，通过对龙门石窟的监测，取得了石窟寺渗漏水的资料和成果，为渗漏水治理提供了依据。刘昌军等《基于激光扫描的高边坡危岩体识别及锚固方法研究》一文，基于三维激光扫描技术，对高陡边坡的危岩体识别、锚固技术及岩体加固方案，提出了专门建议。黄继忠等《砂岩类石窟寺保护新进展—以云冈石窟保护研究新成果为例》一文，提出了石窟文物表面有害污物清除技术，主要包括应用石质文物激光清洗机实现多种清洗技术和方法。

我国现存大中型石窟群约300处，而小型石窟则数以万计，其病害及保护现状较少被关注。鲁班窑石窟是云冈石窟群的组成部分，研究意义重大。云冈石窟文物研究所曾于上世纪80年代末，对该石窟进行勘察，但是，仅限于窟龛及造像形制，未涉及病害及保护。因此，本文拟在前人研究的基础上，以鲁班窑石窟为例，通过实地调研及维修加固实践，分析其病害类型及成因，并提出防治建议，以促进小石窟的保护,为云冈石窟等大型石窟的保护提供借鉴。

一

石窟概况

 鲁班窑石窟是云冈石窟的附属石窟。《水经注》记载：“武周川水又东南流，水侧有石祗洹舍并诸窟室，比丘尼所居也。其水又东转经灵岩南，……川水又东南流出山。”鲁班窑石窟与云冈石窟隔河相望，地理位置与《水经注》所述极为吻合，因此，被推断为尼寺，是云冈石窟的组成部分，并非独立寺院。北魏时期，佛教盛行，僧尼数量剧增，太和初年（477年），仅平城（今山西大同）僧、尼数量就达二千人，寺院一百所。北魏太和十三年（489年）比丘尼惠定的造像题记、景明四年（503年）比丘尼昙媚造像碑的出现，以及唐代武周川沿岸“东为僧寺”、“西头尼寺”的记载，进一步说明鲁班窑石窟为尼寺之说可能性较大。相传在云冈石窟开凿初期，工匠因受鲁班传授雕凿技法，故在其西侧开窟造像，四时祭祀，该窟因名鲁班窑。

图一 　鲁班窑石窟地理位置图

鲁班窑石窟开凿于十里河西岸的土山上，坐西朝东，南北长约60m，高约4m，分布面积约240m2（图一）。现存洞窟三座，已调查洞窟两座，形制均为椭圆形、穹窿顶，窟内四壁满雕禅定佛和千佛，造像服饰有袒右肩、通肩两种。上世纪80年代，因周边小型煤矿的开采，煤尘及震动较大，石窟长期暴露在外，且无人看管，保存现状较差。第1、2窟内裂隙纵横，风化严重，雕像漫漶不清；第3窟堆满积土，窟顶塌陷，内部保存情况不明（图二、图三、图四）。

图二　鲁班窑石窟全景图

图三 　鲁班窑石窟平面图

图四 　鲁班窑石窟立面图

二

二 石窟保存及病害现状

 2015年6月，云冈石窟研究院对鲁班窑石窟进行了初步勘察与测量；2016年3月，进行了第二次勘察，与辽宁有色勘察研究院合作，完成了《大同鲁班窑石窟抢险加固工程设计方案》，并报送省、市两级文物局审批通过。经调查，鲁班窑石窟共有洞窟三座，为行文方便，自北向南依次命名为第1窟、第2窟和第3窟，外加窟顶遗存，共四个区域，其保存及病害现状如下。

（一）   第1窟

该窟平面呈椭圆形，面宽6.94m，进深4.76m，高4.49m。窟门局部坍塌。外立壁残存雕像局部，门口左右残存狮子造像。窟内四壁满雕千佛列龛，现残存上部3层，均置于圆拱龛内。现存龛像66身，仅雕轮廓，大小不一，未开面，服饰有通肩、偏袒右肩式两种。佛龛排列不齐，其上雕三角纹内衬以折叠帷幕与窟顶相接，窟顶无雕饰。四壁下层原置突出窟壁裙石高为0.6m，用块石砌宽0.5-0.8m，立面雕像，现残存10块，其中北、东壁保存较完好，时间略晚于石窟开凿。窟内中央现存低台，长约2.65m，宽约2.26m。二层，块石平砌，石间用“银锭”铆固定。

该窟存在裂隙、风化、危岩体、人工修补、烟熏及动物病害，其中，裂隙、风化、危岩体为主要的三种病害。以下分窟门、窟顶、西壁、南壁、北壁及石窟外立壁六个部分，阐述其病害情况。

该窟东壁开窟门，窟门上方裂隙严重，壁面裂隙多与窟外连通，门拱上方为危岩体，窟门外壁风化严重。该窟门拱由于开凿洞窟而产生的卸荷力形成了比较大的裂隙，在裂隙切割和重力影响下，形成两块比较大的危岩体，左侧为坠落式危岩体，右侧为倾倒式危岩体。门拱中部有塌落痕迹（图五）。

图五　第1窟门拱上方裂隙及危岩体

窟顶保存较为完整，但存在一条东西走向贯穿整个洞窟的大裂隙，该裂隙两侧伴生有几条南北走向的小裂隙。烟熏面积较大，几乎布满窟顶。

该窟西、南、北各壁下层岩石破碎残损严重，雕像全失，上层较为完整，有雕刻残存。中央地面长方形低台的中部及西南角石块缺失。西壁存在裂隙、危岩体、风化、烟熏、动物病害及人工修补等六种病害。上层有雕刻的岩石悬空，为一坠落式危岩体；下层几乎被裂隙、危岩体、风化等三种病害覆盖，中部有动物病害及人工修补；上、下层岩体交界处有烟熏痕迹。

南壁下层破碎，西南角塌落一洞与第2窟西北角相通。南壁上层后期凿有圆拱形，破坏了原有的千佛龛。存在裂隙、危岩体、风化三种病害，裂隙在上层及下层岩体均有分布，以下层为主；下层危岩体突出。

北壁破碎严重，上部以泥皮封堵，中间坍塌，留下一个1m见方，深度约60cm凹坑，下部裙石保存完整。病害以人工修补较为突出。

该窟外壁存在多处危岩体。首先，北侧存在一个高约2.5m，宽约1.5m，深约0.8m的坍塌区域，附近形成两块较大的危岩体（图五）。外立壁上部有多处方形梁孔，窟顶为人工砌体；外立壁存在多处裂隙；风化有三类—构槽状、条带状及板状风化（图六）。

图六　第1窟北侧外立壁沟槽状风化

（二）   第2窟

该窟位于第1窟南侧5.27m处。窟内面宽6.06m，进深4.33m，高3.4-3.8m。窟门拱形，外立壁残存造像局部。窟内四壁雕像6层。第1层为力士像，逆发，胡相。上身裸，下着犊鼻裤。双手上举；第2至5层雕禅定坐佛粗坯，佛像高约0.5m，著偏袒右肩或通肩式袈裟，线刻舟形背光，局部残存红色，现有61身较为完整，层间岩石突起间隔；第6层雕双层三角纹，内衬以折叠帷幕与窟顶相接，顶部岩石破碎，窟内中央用块石砌低台，南北长约2.52m，宽约2.42m。形制、用途与第1窟相同。第1、2窟间的外立壁上残存数座佛龛，其中一复合龛保存较好，外方内圆形拱龛，高、宽均为0.4m。龛内原雕二佛并坐像，现已毁。龛楣内雕坐佛9身，著通肩式袈裟。两上隅雕供养天人像。崖壁上凿有方形孔数个，窟前地面残留有辽代砖瓦。

该窟岩石破碎十分严重，特别是顶部存在随时坍塌的危险。洞窟西北角有洞与第1窟相通，西壁中内为空洞，现用小石块支撑，下部用片石补砌。以下分窟门、西壁、北壁、南壁四部分记录病害情况。

第2窟门拱悬空，拱顶下方已坍塌，开凿洞窟后产生的卸荷力使门拱上方岩体成为一块坠落式危岩体。窟门裂隙、风化较为严重。第2窟至第3窟间崖壁下层有一层泥岩夹层，已风化蚀空，后期用块石砌补；上部由于第2窟顶部坍塌后的碎石土挤压与山体完全断开，并向东侧倾斜，上部最大位移已达10cm以上。该处为一典型的倾倒式危岩体。

第2窟西壁顶部破碎，下层多处存在危岩体，裂隙较多，另有部分动物病害；上层多处分布人工修补痕迹。

第2窟北壁上层造像较为清晰，下层破坏严重。主要病害是裂隙和风化，西南角存在危岩体。

第2窟南壁裂隙纵横、风化严重，部分位置存在危岩体及人工砌体（图七）。

图七　第2窟南壁裂隙、风化、危岩体及人工补砌支撑体

（三）   第3窟

该窟位于第2窟南侧约5m处。20世纪90年代村民清理废土时发现，圆拱形窟门外露，外立壁北侧残存龙首及龛楣内3身供养天人像。窟顶坍塌，窟内堆满废土石块。在门拱北侧人工清理出约0.2-0.3m的空隙，可见门拱东壁雕千佛列龛数层，形象与第1窟略同。第3窟南侧壁面可见3层泥岩层，上层泥岩位于崖顶，厚度约0.4m，中部泥岩层厚度1.2m，下部泥岩位于崖壁下方，厚度约0.8m，均风化蚀空。其南侧外立壁也由于洞窟顶板坍塌挤压而整体外倾，形成一块倾倒式危岩体（图八）。其北侧有一东西走向的垂直裂隙，导致其上部砂岩悬空，整体有由中部泥岩层面向东南方向倾倒和滑移的趋势。

图八　第3窟窟顶坍塌

（四）   窟顶遗存

鲁班窑石窟窟顶东西短，南北长，略近长方形。洞窟顶部破碎岩体主要分布于第1-3窟崖顶，总长约34m，高约2.5-3.5m，厚度1-1.5m，岩体后部以杂土填充，结构疏松，透水性好。破碎岩体表面风化严重，呈圆滑曲面。北段保存完整，结构较为稳定；中段保存较差，其中第2窟顶部岩体存在大面积的变形、掉块和块状崩塌，病害面积约32m2；第3窟顶部破碎岩体已随下方洞窟顶板坍塌，塌落长度约6m。破碎岩体对洞窟顶板造成比较大的压力，加之洞窟顶板岩层较薄，已导致1窟顶板开裂，2窟顶板碎裂变形，3窟顶板坍塌（图九）。2014年，大同市考古研究所曾对窟顶遗存进行了考古发掘，发现窟顶现存夯土台基遗址一处。

图九　鲁班窑石窟窟顶破碎砌体堆积现状

三

 石窟病害总结及防治建议

图一〇　鲁班窑石窟病害整体分布图

据现场勘查，鲁班窑石窟的主要病害有风化、裂隙、危岩体、坍塌、窟顶砌体堆积等（图一〇）。第一，该石窟的岩石属于典型的辫状河沉积类型，砂岩中泥质含量较高，岩层结构复杂，交错层理发育，层间泥质含量高，易于风化。风化后岩石强度减弱，易在上部岩体压力作用下产生断裂。因此，风化是主要的致病因素。第二，该石窟裂隙发育较多，以构造裂隙为主，同时发育有风化裂隙及岸边裂隙和卸荷裂隙。一般构造裂隙宽度0.2-0.5cm，且有泥沙充填，少数为闭合裂隙。而卸荷裂隙十分发育，这类裂隙走向平行于岩体边坡走向，常常构成石窟寺所在边坡岩体失稳的滑移面或崩落破坏面。风化裂隙的发育则很不规则，多呈不规则的网状或杂乱无形的状态。裂隙面不太平整。区内裂隙的另一个特征是，在坚硬或中等坚硬的砂岩中，裂隙相对发育，而在较弱的泥岩或砂质泥岩中，裂隙相对不发育。在整个出露的地层中，从表层往下，裂隙的开口由宽变窄，具有直至闭合的发育特点。裂隙的发育进一步降低了岩石的力学强度和结构稳定性。第三，危岩体及碎岩体存在较多。洞窟开凿以后，洞窟前壁和洞窟壁面下盘顶板等位置，成为应力集中的区域，易于发生断裂，形成相对破碎的区域。洞窟顶板普遍较薄，特别是2窟、3窟顶板，其上又有比较厚的边坡挡墙，重量较大，造成2窟顶板碎裂，3窟顶板坍塌。3窟外壁下盘为泥岩层，抗剪能力较弱，3窟顶板坍塌后，坍塌物对其外壁造成的侧向压力导致外壁向东侧倾斜。建议防治措施主要有裂隙灌浆、锚杆加固、钢梁支顶防护及混凝土浇筑、窟檐搭建等。

（一）   裂隙灌浆

灌浆加固技术是采用液压、气压的方式将凝固的液体注入岩体裂隙或孔隙中的一种加固技术，能够改善工作对象的物理力学性质，有效地加固石窟岩体。灌浆主要起到的作用有化学胶结、惰性填充和离子交换，可以用于结构加固、基础加固。在加固过程中要注意浆液的渗透能力、稳定性、结石率、含水量等因素。综合考虑，可以采用PS浆材。PS浆材固化后结石的强度、性能与需要加固部分的岩体比较接近；PS溶液对裂隙两侧的风化层具有渗透加固作用，可以保证浆材的结石体与裂隙岩体的密实性、牢固性和整体性；取材广泛，成本低，灌浆工艺简单，易于操作。裂隙灌浆依据裂隙所处的位置和宽度不同采取不同的方法和材料。对于位于文物本体附近的裂隙和小于5mm的裂隙，采用环氧树脂灌注。对于大于5mm的裂隙，用M30水泥砂浆灌注，均采用42.5Mpa低碱水泥。对于破碎岩体区域，建议进行注浆孔注浆。注浆黏结材料采用环氧树脂或低碱水泥砂浆，采用无压或低压注浆，部分注浆孔作为小锚杆锚孔使用。

（二）   锚杆加固

据初步调查分析，鲁班窑石窟岩体整体较为稳定，现在这种变形虽然不会产生整体性破坏，但处于蠕动变形状态，再加上大同地区处于火山带，所以，存在较大的潜在危险。建议参考大足石刻宝顶山观经变造像区岩体的加固方法，对该石窟第1窟及第2窟的裂隙部位，采取预应力锚杆抗倾覆变形的措施，提高崖壁岩体的安全系数。对于石窟及周边的危岩体，在前期裂隙灌浆加固的基础之上，采用钢筋锚杆锚固进行加固。为了避免影响破坏石窟的整体形象，建议在崖壁岩体上部风化凹槽部位（尤其是孔洞状风化部位）布置。为防止锚杆施工破坏石窟，每根锚杆的位置、倾角都要准确测量和定位。这是一项成熟的技术，并且已应用于云冈石窟、大足石刻等多处大型石窟的修复，对于石质文物保护有显著的优越性。

（三）   钢梁支顶防护及混凝土浇铸

该石窟外壁多处存在危岩体，因其为文物本体，无法采用锚杆进行锚固处理。需根据具体情况采用钢梁支顶及混凝土浇铸措施进行防护。如：第1窟西侧壁危岩体，建议采用钢梁进行支顶防护，该方法的优点是具有可逆性。第2窟西侧壁破碎严重，危岩体随时有崩塌脱落危险，建议在其下方采用现浇混凝土墙的方式对其进行支顶，同时，也对侧壁破碎的岩体起到防护作用。

（四）   搭建窟檐

鲁班窑石窟作为露天石窟，日晒、风吹、雨淋及大气污染是导致岩石风化、酥碱，进而引发裂隙的主要原因。实践证明，搭建窟檐是防止雨水直接冲刷、减少阳光直射，遏制风化进一步发展的有效方法。龙门石窟研究保护中心，以小型坍塌窟龛和小型露天雕刻为对象，进行了窟檐修复实验，取得了良好的效果。王金华、陈嘉琦的《我国石窟寺保护现状及发展探析》一文，在全面总结我国现阶段石窟寺保护现状的基础上，提出了重视本体及预防性保护、开展石窟寺窟檐保护研究和示范工程的建议。

经实地调查发现，鲁班窑石窟第1、2窟间的外立壁上残留方形孔洞多个；第1窟门拱两侧及第2窟门拱外侧有开凿横梁的痕迹（图九）。石窟崖壁及窟前地面残留有大量辽代砖瓦，方形孔洞应是建筑窟檐的柱孔，该石窟在辽代时应建有木构窟檐。2014年，大同市考古研究所对鲁班窑石窟的窟顶进行了考古勘察，发现窟顶存在窟檐顶部夯土遗迹及灰坑遗迹，窟顶探测区西南部的灰坑内，“文化遗物见有大量辽金时期勾纹砖、板瓦、筒瓦、滴水、白灰墙皮等。”鲁班窑石窟的残留孔洞及开凿横梁的痕迹与晋北地区的盘山石窟的孔洞及沟槽极为相似。由此断定，鲁班窑石窟的孔洞亦属于木构窟檐建筑的遗痕，该石窟有窟檐建筑的历史和基础。此外，武周川沿岸的雕落寺石窟窟檐建筑尚存，石窟的风化及病害程度，较鲁班窑石窟明显较轻。因此，建议恢复鲁班窑石窟的窟檐建置，以减少雨水及风沙的侵蚀。

图九　鲁班窑石窟窟顶破碎砌体堆积现状

目前，鲁班窑石窟窟顶堆积物厚重，已造成1窟顶板压裂、2窟顶板破碎和3窟坍塌。此外，洞窟顶板厚度已不足以承担其自身重量和顶部挡墙及覆盖层，需要有外加结构承载顶板重量。因此，建议建筑仿古混凝土结构窟檐，其支点落在洞窟范围之外。首先，对石窟内开展支顶防护，之后拆除顶部破碎岩体和覆盖层，复位加固未塌落的顶板，并进行顶部防水处理。然后，搭建窟檐，以达到以下五方面的保护功能：一是减轻窟顶荷载；二是为窟顶破碎危岩体提供着力点，并最大限度保留窟内文物原貌；三是保护洞窟前崖壁雕刻，使其免受风吹、日晒及雨淋的影响，减缓其风化速度；四是支顶加固洞窟外壁，特别是第3窟外壁，增加其稳定性；五是解决其顶板渗水问题，减缓窟内雕刻风化。

四

结论

 鲁班窑石窟开凿于云冈石窟早、中期，距离云冈石窟约700米，是云冈石窟的组成部分，可以视为其附属石窟。由于长期处于露天环境，自然地理及气候条件较差；岩层沉积环境复杂，层理节理发育，岩性较差且差异较大，病害情况较为严重。经现场勘察，风化、裂隙、危岩体及窟顶砌体堆积是主要病害，其中，风化有沟槽状、条带状及板状三类，满布于石窟内外岩体；裂隙广泛分布于石窟内壁及窟外立壁，发育种类较多，以构造裂隙为主，同时发育有风化裂隙、岸边裂隙和卸荷裂隙。危岩体，主要分布于洞窟内壁下层、窟门及外立壁，危岩体破坏模式主要以坠落式破坏和倾倒式破坏为主。窟顶破碎岩体分布面积较广、荷重较大，不仅是导致石窟危岩体产生的重要因素，而且对石窟顶板造成严重破坏。在“最小干预、保护为主、抢救第一”的原则下，宜采用裂隙灌浆、锚杆加固、钢梁支顶防护及混凝土浇筑、窟檐搭建等措施和技术消除并防治病害，对该石窟进行保护性修复。

附记：本文为2016年山西省教育厅人文社会科学重点研究基地项目“北魏以降晋北中小佛教石窟寺调查研究”（项目编号：2016327）、2015年山西省教学改革项目“高校应用转型视野下文物保护技术专业课程体系建设研究”（项目编号：SJG2015204）、2017年山西省教学改革项目“文物保护技术专业人才培养体系建设研究”（项目编号：J2017098）研究成果。张润平、魏更喜、孙波、齐迎红、康敬亭、张玲、燕云辉等参与了鲁班窑石窟的实地调研，为本文数据及图片资料的整理做了大量的基础工作。

文章作者：孙瑜　闫宏彬　张志忠

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文章来源：《中国国家博物馆馆刊》2018年第09期

责任编辑：梅雅萱

审核：郝丽君