一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法

xiaoxiao2020-6-28  6

一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法
【专利摘要】本发明是一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法,由格式框架、双支板双侧可调支座、单侧可调支座、单支板双侧可调支座、透明盖板及洒水降温装置组成。双支板双侧可调支座、单侧可调支座、单支板双侧可调支座的下端固定在格式框架上,支座的高度调节可以改变透明盖板的倾斜角度及相邻盖板的间隙。透明盖板顺着摩崖石刻坡面从下至上组装铺设,沿坡面倾向的相邻盖板之间呈叠瓦状布设。为避免阳光暴晒而导致岩石温度过高,可开启洒水降温装置让水由上至下在透明盖板的表面漫流而过,以实现盖板的降温和清洗。本发明具有长期效果明显、可逆性强、安装方便、易于维护、成本较低、不妨碍旅游观瞻等优点。
【专利说明】—种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石质文物保护【技术领域】,尤其涉及一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法。
【背景技术】
[0002]所谓石质文物,是指人类历史发展过程中以天然石材为原料加工制造并遗留下来的那些具有历史、艺术、科学价值的遗物。石质文物不仅包括石刻文字、石刻艺术品与石器时代的石制用具,还包括具有历史或艺术价值的摩崖石刻,石窟寺、建筑石构件等。对于那些与现场环境紧密相关并且无法搬运的石质文物,可称之为不可移动石质文物,如摩崖石亥|J、石窟寺等。摩崖石刻是指在山崖石壁、岩石斜坡上所刻的文字、造像或岩画,属于不可移动的石质文物,也是中国古代石刻艺术的主要类型之一。由于处于露天的自然环境,数百年甚至上千年的风雨洗礼给摩崖石刻带来了不同程度的风化病害,很多石刻遗迹因字迹模糊甚至剥落殆尽而逐渐失去文物价值。露天石质文物的风化类型较多,如表面粒状-粉化脱落、片状-板状剥落、鳞片状起翘与剥落、孔洞状风化、表面溶蚀等,简单介绍如下。
[0003](I)表面粒状-粉化脱落
[0004]由于岩石温度及环境湿度的周期性变化、冻融作用、水盐活动等原因,露天石质文物表面可能会出现粒状或粉化脱落现象。表面粒状-粉化脱落现象多发生于质地较为酥松的沉积岩石质文物的表面,有时也会出现在一些火成岩文物载体(如凝灰岩、花岗岩等)的表面。
[0005](2)表面片状-板状剥落
[0006]由于环境温度的周期性变化、岩石温度的剧烈变化、冻融破坏等原因,露天石质文物表层会出现片状离层、片状或板块剥落的现象,这类病害多发生在岩石纹理较为发育、颗粒不均匀、夹杂物较多或节理裂隙较为发育的石质文物表层,且多伴随有表面空臌、起翘等现象。该类风化现象不仅可以出现在沉积岩石质文物的表层,当岩石温度变化较为剧烈时也同样可以出现在以岩衆岩(如花岗岩、闪长岩等)或变质岩为质地的石质文物表层。
[0007](3)鳞片状起翘与剥落
[0008]当环境温差变化较大时,易发生冻融现象或曾发生过烟火焚烧的石质文物表面往往产生的鳞片状起翘与剥落现象。
[0009](4)孔洞状风化
[0010]岩性、矿物组成、微结构等是石质文物风化的内在因素,而孔洞状风化主要是由岩石的物质组成所造成的。例如,当文物质地含有易溶矿物时,在水的作用下文物表面往往会出现溶蚀孔洞。当岩石含有硬度或抗风化能力较低的矿物颗粒、夹杂物时,在温度循环应力、风沙等机械荷载作用下这些薄弱部位则易于脱落而形成凹坑或孔洞。
[0011](5)表面溶蚀
[0012]长期遭受雨水冲刷的石质文物(特别是碳酸盐类质地的文物),表面易于形成坑窝或沟槽状溶蚀现象。在工业污染较为严重的地区,酸性降雨会导致溶蚀现象的加剧。
[0013]岩石风化包括物理风化、化学风化和生物风化,相应的作用方式都具有其独立意义,但在许多情况下则是以相互影响和相互促进的形式来破坏岩石的。从上述风化类型的简单描述可以看出,岩石表面或表层与外界环境相接触而产生物理或化学相互作用是风化的本质,温度、湿度、风沙、环境酸碱度等环境因素是导致风化发生和发展的决定性外在因素。在诸多环境因素中,温度是影响各类岩石风化的最重要因素之一,而岩石表层的温度变化是热力风化的最直接驱动力。所谓热力风化,是指岩石表层因温度变化而发生崩解、片状剥落、块状或粒状脱落的过程。由于太阳辐射、风、雨、雪、火等自然现象的存在,岩石在表层皆会出现热梯度及热应力,致使暴露于地表的岩石不可避免地会发生热力风化,即使是坚硬完整的花岗质类岩石也不能幸免,如著名的连云港将军崖岩画、泰山经石峪佛经石刻等)。尽管花岗质岩石的抗风化能力相对较强,但仍无法承受千百年来风吹日晒的洗礼,大量露天石刻的表层因热力风化而字迹模糊,甚至成块成片脱落。例如,泰山经石峪佛经石刻(面积约2064m2,字径约50cm,被公认为大字鼻祖、榜书之宗)是全国重点文物保护单位,所处的斜坡石坪岩性为泰山群中细粒黑云石英闪长岩,但在历经1400多年之后已有1771字消失,现仅存经文1028字。现场调查表明,经石峪石坪表面出现了典型的热力风化现象,层状剥落现象严重(在同一部位出现了可达5层的岩石剥离),单层厚度2?12_(层厚数据基本呈正态分布),但多为5?8mm。从环境数据的统计结果来看,夏季时石坪表面的空气温度很容易超过50°C,昼夜最大温差超过20°C,夏季骤雨导致的最大温差有时超过30°C,夜深人静之时可以清晰地听到岩石表层破裂的声音。
[0014]最新的观测成果表明,太阳辐射作用下的岩石表层温度远远高于空气温度,岩石温度变化速率是热力风化的决定性驱动力,暴晒、骤雨、阵风等都有可能导致岩石表层产生微破裂。最新的研究成果表明,当岩石温度变化速率超过2°C / min(相当于热冲击事件)就可以导致岩石产生微破裂,而岩石温度的周期性变化(相当于热疲劳事件)则可导致微破裂发展成为宏观裂缝。单纯的温度变化即可导致不同程度的热力风化,当涉及到降雨(包括酸雨)、地表水、工业污染等因素时,相应的风化机理将会变得十分复杂。但有一点是肯定的,降低环境因素的变化幅度和变化速率可以大大减缓石质文物的风化速率,特别是由于温度应力、干湿循环等原因造成的物理风化。
[0015]石质文物的保护包括清洁、修复、加固、防风化等多个方面,必须要以整旧如旧、尽量不改变文物原状、尽量不损害文物本体、保护设施具有可逆性等诸多原则为前提。由于文物保护的特殊要求,露天石质文物的防风化是国际公认的难题。对于规模较大的露天摩崖石刻来说,由于所处的气候环境和地质环境都非常复杂,相应的防风化保护难度极大,至今还未找到一种被普遍认可的防风化保护方法。如果严格按照上述原则来开展相应防风化保护工作,现有的技术方法水平还存在较大的差距。总体来说,不可移动石质文物的防风化方法有物理方法和化学方法两大类,当前对物理防护方法缺乏应有的重视,对化学防护方法的研究也缺少突破性进展。
[0016]在石质文物防风化研究领域,当前主要侧重文物本体抗风化能力的提高,属于化学防风化的研究范畴。按照石质文物的保护原则,防风化材料应该在可逆性、透气性、抗老化等多方面具备较好的性能。常用的化学防风化方法是在石质文物表面用憎水材料(如聚硅氧烷、烷氧基硅烷类材料等),使防风化材料渗进石质的孔隙中,阻止或减少水的渗透和污染物的化学侵蚀。比如,通过用高分子材料的涂抹和表层渗透,进而起到石质文物的表面封护,如PS防风化涂料、有机硅防风化涂料、有机硅和丙烯酸改性防风化涂料、有机氟树脂类涂料等。为了确定防风化材料的性能,一般要在实验室内对上述防风化材料和技术方法进行多方面(如抗老化、抗变色、抗侵蚀等)的抗风化测试,但试验持续时间最长也就是几个月或一年左右。由于实验室测试的几何尺度、时间尺度和环境因素与不可移动文物的现场条件存在很大差异,相应的测试结果很难保证现场应用的长期有效性,防风化材料涂抹范围内的文物本体往往在数年之后就明显出现老化、变色等现象。另外,化学防风化涂料的应用还会带来一系列不确定的新问题和副作用(如开裂、大范围剥落等),为后期的保护工作增加了难度,甚至加速了石质文物的损毁。
[0017]用于摩崖石刻防风化保护的化学材料,相应的有效期应该远远高于10年,除非可逆性非常好且成本比较低的技术方法。然而,化学防护材料文物往往遍布石质文物的表面和表层的孔隙中,相应的可逆性一般都很差。一旦防风化材料出现严重的老化现象,不仅会导致文物表面的颜色改变,还有可能会加速文物价值的消失。国内外研究现状表明,当前用于露天摩崖石刻防风化的化学方法普遍存在以下不足。
[0018](I)防风化材料的抗老化能力不够,文物表面往往会变色
[0019]在实际应用之前,石质文物防风化的新材料和新技术需要在实验室内进行抗老化性能测试。然而,实验室内的抗老化试验的时间一般不会超过I年,相应的结论实际上很难用于更长时间尺度的抗老化性能判别。另外,实验室测试所利用的样本与模拟环境比较单一,远远不能和复杂的现场环境相比。在现场复杂环境的长时间作用下,防风化处理过的文物会出现老化现象,进而导致文物表面的变色,甚至表皮起翘剥落。
[0020](2)防风化材料的透气性不良,阻碍文物本体的“呼吸”
[0021]作为石质文物的自然载体,很多岩石(如砂岩、灰岩等)都具有良好的透气性。在石质文物表层或内部加入防风化材料后,会大范围地阻塞岩石的孔隙,进而导致文物本体的“呼吸”不畅。此时,岩石内部的水汽很难被排出,不仅会导致岩石内部孔隙压力的加大(不利于石质文物本体的稳定),还将导致岩石表层湿度的剧烈变化,进而加速风化。
[0022](3)防风化材料的老化可以导致文物表层开裂
[0023]防风化材料的性能与文物本体毕竟不同,老化后差异将加大,对应的变形协调性大幅度降低。石质文物外在环境的周期性变化不仅会加速防风化材料的老化,还会导致文物表层开裂。在深度方向上,防风化材料在初期将会起到表层加固和保护的作用,但在后期则是加大了表层破坏的深度和规模。
[0024](4)化学防风化方法的可逆性差,不利于后续防护工作
[0025]当前用于石质文物防风化的化学方法往往是将防风化材料涂抹文物表面并渗入表层孔隙中,一旦出现问题或找到更好的技术方法后很难将其清除(可逆性较差),不利于后续文物保护工作的开展。
[0026]如上所述,当前用于露天摩崖石刻防风化的化学方法还很不成熟,不仅没有考虑外部环境(特别是太阳辐射加热岩石、降雨等)对石质文物风化的重要影响,而且在文物本体抗老化、透气性、可逆性等方面还有很大的改进空间。众所周知,露天摩崖石刻所处的微气候环境千变万化(如阴晴、骤雨、阵风、树影等),文物本体所处的地质因素(矿物组成、孔隙、裂隙、节理等的不均匀性)也十分复杂,现有的防风化技术方法很难达到长期有效的保护目的。当前研究主要集中于化学防风化的技术方法,对可逆性良好的物理防风化方法的研究重视不够。在化学防风化技术方法之前,具有可逆性的物理防风化方法不仅是前者的重要补充,而且也是优先选择之一。
[0027]从系统的观点来看,石质文物本体(即岩石)也是倾向于与环境状态(温度、相对湿度等)相平衡。当环境参数发生变化时,岩石的状态(包括岩石的化学组分、应力状态、温度场、含水量等)也会随之变化,以达到新的平衡。环境参数变化越快,岩石矿物组分及结构的调整速度就越快,超过其适应能力后就会导致石质文物本体损坏。基于石质文物防风化技术的现状以及我国露天摩崖石刻保护的巨大需求,本项发明提出了一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法,不仅具有明显的长期保护效果,还兼顾了石质文物的保护原则和旅游可持续发展。

【发明内容】

[0028]本发明的目的是针对摩崖石刻化学防风化技术存在着抗老化能力不够、透气性不良、可逆性差、对岩石温湿度变化重视不足等问题,提出了一种具有隔离效果明显、可逆性强、安装方便、易于维护且便于旅游观瞻的物理防护方法,以利于摩崖石刻防风化长期效果的改善以及后续防风化工作的展开。
[0029]为了达到上述目的,本发明给出了一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法,由格式框架、双支板双侧可调支座、单侧可调支座、单支板双侧可调支座、透明盖板及洒水降温装置组成。格式框架的覆盖面积应适当大于摩崖石刻的坡面保护范围,可以根据地形条件制作成平面、折面或曲面形状,框架构件之间的连接以易于组装拆卸为原则,与坡面的接触以不损伤文物和可逆性较强为原则。双支板双侧可调支座、单侧可调支座、单支板双侧可调支座的下端固定在格式框架上,支座的高度调节可以改变透明盖板的倾斜角度及相邻盖板的间隙。透明盖板可以是但不限于单层钢化玻璃、夹胶玻璃或中空玻璃,盖板的规格、强度、隔热、防紫外线、透明度等参数应依据具体保护要求和旅游需要而定。透明盖板顺着摩崖石刻坡面从下至上组装铺设,沿坡面倾向的相邻盖板之间呈叠瓦状布设,但叠置部分沿坡面垂直方向留有间隙,沿坡面走向的相邻盖板之间用耐候胶密封。为避免阳光暴晒而导致岩石温度过高,可开启洒水降温装置让水由上至下在透明盖板的表面漫流而过,以实现盖板的降温和清洗。
[0030]所述格式框架由框架横梁、框架纵梁、框架横撑、框架纵撑和框架支撑装置组成,与摩崖石刻坡面之间的距离依据地形条件、通风要求和旅游需要而定。
[0031]所述双支板双侧可调支座由上托板、铰连接(由铰连接球头和铰连接定位镙杆组成)、上支板、可调挡板、挡板支杆、挡板定位镙杆、下托板、下支板和支座立柱组成,用于调整沿坡面倾向相邻透明盖板的倾斜角度以及沿坡面垂直方向的盖板间距。所述上托板通过铰连接、定位镙孔、定位镙母和金属垫片固定于上支板上,通过铰连接定位镙杆进行高度调节,用于支顶所述透明盖板。所述挡板支杆与所述上托板为固定连接,所述可调挡板通过定位镙母和金属垫片固定于挡板支杆上,通过挡板定位镙杆进行高度调节,用于支挡所述透明盖板。所述下托板通过铰连接、定位镙孔、定位镙母和金属垫片固定于下支板上,通过铰连接定位镙杆进行高度调节,用于支撑所述透明盖板。
[0032]所述单侧可调支座由托板、铰连接和支座立柱组成,用于调整框架纵梁上侧透明盖板的角度。所述托板通过铰连接、定位镙孔、定位镙母和金属垫片固定于支座立柱上,通过铰连接定位镙杆进行高度调节,用于支顶所述透明盖板。
[0033]所述单支板双侧可调支座由左托板、右托板、铰连接、双孔支板和支座立柱组成,用于调节沿坡面走向相邻透明盖板的角度和间隙。所述左托板和所述右托板分别通过铰连接、定位镙孔、定位镙母和金属垫片固定于双孔支板上的定位镙孔中,通过铰连接定位镙杆进行高度调节,用于支顶所述透明盖板。
[0034]所述透明盖板是透明的,相邻盖板之间可以有一定的角度变化,但整体装配而成的隔离结构表面与摩崖石刻坡面的朝向和坡角应大致相同。沿坡面走向方向,相邻的所述透明盖板之间的接缝尽量平齐并用耐候胶进行密封。沿坡面倾向方向,相邻的所述透明盖板沿平行坡面方向的叠置宽度为20?50cm,沿垂直坡面方向的间隙为10?30cm,具体尺寸宜根据摩崖石刻坡面的规模、局部地形、降雨及通风条件来决定。
[0035]对于具备储水条件的摩崖石刻现场,宜在所述格式框架的坡顶附近设置储水箱,根据天气条件和保护要求开启洒水喷头,以实现所述透明盖板的降温和清洗。
[0036]与现有的露天石质文物防风化技术方法相比,本发明具有如下明显的优点:
[0037](I)遮挡结构的隔离效果明显,长期防防风化效果良好
[0038]本发明提出的物理隔离方法是一种半封闭式全覆盖遮挡结构,不仅可以消减岩石温湿度的变化幅度和变化速率,还可以大大减少污染物、风沙等降落到摩崖石刻的表面,进而大幅度降低岩石温湿度剧烈变化、外来污染物(如酸雨、工业粉尘等)、风沙等对石质文物的不利影响。第一,透明盖板可以采用单层钢化玻璃、夹胶玻璃、中空玻璃等透明材料,通过采用夹胶、中空结构、表面镀膜等措施来削弱太阳辐射对岩石表层的加热和老化。例如,夹胶玻璃可以拦截95%以上的紫外线,可以减少10%?30%热辐射的穿过,应用后将会大幅度降低岩石表层温度的幅值和变化速率。第二,在阳光暴晒的时段,开启洒水降温装置可以进一步拦截太阳热辐射,同时可以实现环境降温和清洗盖板的目的。第三,由透明盖板组装而成的遮挡结构表面与摩崖石刻坡面的朝向和坡角接近,水(包括雨水、清洗用水等)可以顺势向下漫流而不进入结构内部,同时可以将遮挡结构表面的灰尘清洗干净。另外,本发明中的半封闭式全覆盖遮挡结构与摩崖石刻坡面之间有足够的空隙(包括格式框架与坡面之间、沿坡面倾向的相邻盖板之间的空隙)来保证石质文物本体的自由“呼吸”,足够的通风条件也可以使透明盖板内侧表面不产生或少产生凝结水,进而可以实现较好的旅游观瞻效果。
[0039]如上所述,本发明提出的物理隔离方法可以实现隔热、吸收紫外线、有效拦截雨水、污染物、灰尘等方面的功能,同时还保证了文物本体的透气性,在石质文物风化方面有着很好的长期防护效果。对于大型的斜坡摩崖石刻来说,本发明的优势更为明显。
[0040](2)可逆性强,有利于后续保护工作的开展
[0041]本发明的提出遵守了石质文物保护的三项基本原则,即尽量不损害文物本体、尽量不改变文物原状、保护方法要具有可逆性。本发明中遮挡结构的覆盖面积大于摩崖石刻的坡面保护范围,所述格式框架的支撑装置仅与文物本体以外的斜坡表面接触。当摩崖石刻的面积较大时,有时需要在文物本体范围内增加支撑点,此时则需在框架支撑装置与坡面接触的部位设置隔离垫层(如橡胶垫层等),以免损伤文物本体。
[0042]由于和坡面间的接触点较少、接触隔离措施的采用,以及遮挡结构中的所有部件均可拆卸,致使本发明提出的半封闭式全覆盖隔离方法具有很强的可逆性。一旦出现更好的防风化技术方法,根据实际工作需要则可对上述遮挡结构进行拆除,而拆除工作不会对文物本体产生任何损毁现象。
[0043](3)安装方便,可以实现模块化拼装
[0044]本发明提出的半封闭式全覆盖隔离方法主要包括格式框架、三种类型的可调支座、透明盖板及洒水降温装置,在确定现场条件(包括岩石特征、保护范围、治理历史、地形、气候、水文、污染源等)及保护要求(隔热、抗老化、透气性等)之后可以实现模块化拼装。除了可调支座需要进行专门加工之外,其他部件皆可利用标准件和型材的简单加工完成制作。为了实现模块化拼装,则需对格式框架和透明盖板进行专门的设计和专业加工,以便在装配时减少误差。
[0045](4)成本较低,易于维护
[0046]本发明具有结构简洁、便于制作并可实现模块化拼装,相应的成本较低。遮挡结构的各个部件可以拆装和更换,后期维护的实施较为容易。维护工作可以分为两种方式:当格式框架的支撑装置较高时,可以进入遮挡结构下方进行维护工作;当格式结构的支撑装置较矮时,可以设计一定数量的高强度透明盖板(如夹胶钢化玻璃),以便踩在盖板上进行维护工作。至于采取哪种方式进行后期维护,需要综合考虑后进行专门设计。
[0047]对于洒水降温装置的用水问题,可以使用自来水,也可以收集雨水或地表水,但需经过一定的净化处理后方可使用。
[0048](5)便于旅游观瞻,有利于旅游可持续发展
[0049]本发明提出的半封闭式全覆盖隔离方法在实施摩崖石刻长期防风化的同时,并不妨碍旅游观瞻,可以兼顾石质文物的长期保护和旅游的可持续发展。当格式框架的支撑装置较高时,游人可以通过专门的游览路线从透明盖板下方观赏文物。当格式框架的支撑装置较矮时,游人除了可以从远处透过透明盖板观赏文物之外,还可以通过专门设计的观瞻路线从高强度透明盖板上方向下俯视观赏文物。本发明中的半隔离通风设计可以减少盖板内侧表面的凝结水生成,相应的储水喷洒设计可以实现盖板外侧表面的清洗,进而为透过盖板进行旅游观瞻提供了较好条件。
【专利附图】

【附图说明】
[0050]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明的限定。在附图中:
[0051]图1是本发明的格式框架100结构示意图。
[0052]图2是所述发明的遮挡结构俯视示意图。
[0053]图3是所述发明的遮挡结构A-A剖面示意图。
[0054]图4是所述发明的遮挡结构B-B剖面示意图。
[0055]图5是所述发明的遮挡结构C-C剖面示意图。
[0056]图6是所述发明的双支板双侧可调支座300结构示意图。
[0057]图7是所述发明的单侧可调支座400结构示意图。
[0058]图8是所述发明的双支板双侧可调支座500结构示意图。
[0059]其中附图标记说明:[0060]1-储水箱;2-洒水喷头;3-耐候胶;4-垫层;5-橡胶垫片;6_结构胶;7_定位镙母;8_金属垫片;9_泡沫条;
[0061]100-格式框架;
[0062]101-框架横梁;102-框架纵梁;103-框架横撑;104-框架纵撑;105-柔性凸起;106-框架支撑装置;107_支座固定孔;
[0063]200-透明盖板;
[0064]300-双支板双侧可调支座;
[0065]301-上托板;302_铰连接球头;303_上支板;304_定位镙孔;305_铰连接定位镙杆;306_支座定位孔;307_可调挡板;308_挡板支杆;309_挡板定位镙杆;310_支座立柱;311-下托板;312_下支板;
[0066]400-单侧可调支座;
[0067]401-托板;402_铰连接球头;403_支座立柱;404_定位镙孔;405_铰连接定位镙杆;406_支座定位孔;
[0068]500-单支板双侧可调支座;
[0069]501-右托板;502_铰连接球头;503_双孔支板;504_定位镙孔;505_铰连接定位镙杆;506_支座定位孔;507_左托板;508_支座立柱;
[0070]600-摩崖石刻坡面。
【具体实施方式】
[0071]本发明中的半封闭式全覆盖隔离方法主要由格式框架100、透明盖板200、双支板双侧可调支座300、单侧可调支座400、单支板双侧可调支座500及洒水降温装置(储水箱I和洒水喷头2)组成。
[0072]如图1所示的格式框架100结构示意图,格式框架100主要由框架横梁101、框架纵梁102、框架横撑103、框架纵撑104和框架支撑装置106组成。格式框架100的覆盖面积应适当大于摩崖石刻坡面600的保护范围。格式框架100可以根据地形条件制作成平面、折面或曲面形状,框架构件之间的连接应尽量利用标准件,与坡面的接触部位应设置可逆性较强的垫层4。
[0073]如图2至图5所述的遮挡结构示意图,透明盖板200顺着摩崖石刻坡面600从下至上铺设在格式框架100之上,沿坡面倾向的相邻盖板之间呈叠瓦状布设,但叠置部分沿坡面垂直方向留有间隙,沿坡面走向的相邻盖板之间用耐候胶3密封。透明盖板200与格式框架100之间用三种可调支座进行连接,其中双支板双侧可调支座300布设在框架横撑103上,单侧可调支座400布设在框架纵梁102上,单支板双侧可调支座500布设在框架纵撑104上。相邻透明盖板200之间可以有一定的角度变化,但整体装配而成的隔离结构表面与摩崖石刻坡面600的朝向和坡角应大致相同。
[0074]如图6所示的双支板双侧可调支座300结构示意图,双支板双侧可调支座300由上托板301、铰连接球头302、上支板303、铰连接定位镙杆305、可调挡板307、挡板支杆308、挡板定位镙杆309、下托板311、下支板312和支座立柱310组成。上托板301通过铰连接球头302、铰连接定位镙杆305、定位镙孔304、定位镙母7和金属垫片8固定于上支板303上,通过铰连接定位镙杆305进行高度调节,用于支顶框架横撑103上坡顶一侧的透明盖板200。挡板支杆308与上托板303为固定连接,可调挡板307通过定位镙母7和金属垫片8固定于挡板支杆308上,通过挡板定位镙杆309进行高度调节,用于支挡框架横撑103上坡顶一侧的透明盖板200。下托板通过铰连接球头302、铰连接定位镙杆305、定位镙孔304、定位镙母7和金属垫片8固定于下支板312上,通过铰连接定位镙杆305进行高度调节,用于支撑框架横撑103上坡脚一侧的透明盖板200。
[0075]如图7所示的单侧可调支座400结构示意图,单侧可调支座400由托板401、铰连接球头402、铰连接定位镙杆405和支座立柱403组成,用于调整框架纵梁102上侧透明盖板200的角度。托板401通过铰连接球头402、铰连接定位镙杆405、定位镙孔404、定位镙母7和金属垫片8固定于支座立柱403上,通过铰连接定位镙杆405进行高度调节,用于支顶框架纵梁102上的透明盖板200。
[0076]如图8所示的单支板双侧可调支座500结构示意图,单支板双侧可调支座500由左托板507、右托板501、铰连接球头502、铰连接定位镙杆505、双孔支板503和支座立柱508组成,用于调节沿坡面走向相邻透明盖板的角度和间隙。左托板507和右托板501分别通过铰连接球头502、铰连接定位镙杆505、定位镙孔504、定位镙母7和金属垫片8固定于双孔支板503上的定位镙孔504中,通过铰连接定位镙杆505进行高度调节,用于支顶透明盖板200。
[0077]上述三类支座中的相同部件可以进行统一制作和加工,如托板(301、311、401、501、507)、铰连接球头(302、402、502)和铰连接定位镙杆(305、405、505)。
[0078]具体实施步骤如下:
[0079](I)收集摩崖石刻的历史资料,调查并确定石质文物的破坏现状和成因,进行详细的地形测量、气象因素分析和水文条件分析,了解石质文物保护的具体要求和旅游发展需求,确定摩崖石刻坡面600的保护范围,开展保护方案与旅游发展的协调分析与论证;
[0080](2)确定框架支撑装置106的位置和尺寸规模,设计格式框架100的形态和模块式连接方法,确定透明盖板200的透光、隔热、防老化、强度等设计参数,制作用于模块化装配的格式框架100、透明盖板200和框架支撑装置106,完成加工后搬运至现场;
[0081](3)清理框架支撑装置106所在的坡面部位,铺设可逆性较强的垫层4,架设框架支撑装置106 ;
[0082](4)按照设计的位置和形状装配格式框架100 ;
[0083](5)利用支座固定孔107和支座定位孔(306、406、506)由下向上逐排将双支板双侧可调支座300、单支板单侧可调支座400和单支板双侧可调支座500固定在格式框架100的设计位置,按照设计要求粗略调节托板401、上托板301、下托板311、左托板501和右托板507的高度,并在其表面施作用于粘结透明盖板200的结构胶6,在结构胶6的周边布设橡胶垫片5 ;
[0084](6)首先铺设位置最低的一排透明盖板200,其下端通过柔性凸起105的支挡来防止其滑动,其上端搭设在双支板双侧可调支座300的下托板311之上;精确调节下托板311的高度,在相邻透明盖板200之间的缝隙施作泡沫条9和耐候胶3,必要时在透明盖板200和柔性凸起105之间也施作耐候胶3 ;
[0085](7)由下向上逐排铺设透明盖板200,其上、下端分别搭设在下托板311和上托板301之上,其左、右两端由托板401、左托板501或右托板507来支撑,精确调节托板401、上托板301、下托板311、左托板501和右托板507的高度,在相邻透明盖板200之间的缝隙施作耐候胶3,必要时施作泡沫条9来支撑耐候胶3 ;
[0086](8)对于位置最高的一排透明盖板200,其上端直接搭设在框架横梁101之上,必要时在透明盖板200和框架横梁101的缝隙施作耐候胶3 ;
[0087](9)当格式框架100的规模较大时,需要在合适的部位增设框架支撑装置106,与摩崖石刻坡面600中间设置可逆性较好的垫层4 ;
[0088](10)根据具体的旅游需求和专门设计,可以按照上述过程在既定位置布设高强度的透明盖板200,以便确保工作人员、游客等的站立和行走;
[0089](11)根据现场的水源供应条件、旅游观瞻需要及降温喷洒要求,在格式框架100上方设置用于储存自来水、雨水或径流地表水的水箱I和降温清洗作用的洒水喷头2,必要时设置相应的水净化设施和喷洒控制设施;
[0090](12)根据具体的坡面地形条件,在摩崖石刻坡面600的外围设置相应的拦排水设施,避免雨水、地表水等外来水源经地表进入文物保护范围,同时要在坡脚附近做好降温喷洒用水的排水工作;
[0091](13)根据具体的旅游观瞻需要和现场地形条件,应在文物保护范围之外设置专门的外围旅游线路及相关设施。
【权利要求】
1.一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法,其特征在于:由格式框架、双支板双侧可调支座、单侧可调支座、单支板双侧可调支座、透明盖板及洒水降温装置组成;格式框架的覆盖面积应适当大于摩崖石刻的坡面保护范围,可以根据地形条件制作成平面、折面或曲面形状,框架构件之间的连接以易于组装拆卸为原则,与坡面的接触以不损伤文物和可逆性较强为原则;双支板双侧可调支座、单侧可调支座、单支板双侧可调支座的下端固定在格式框架上,支座的高度调节可以改变透明盖板的倾斜角度及相邻盖板的间隙;透明盖板可以是但不限于单层钢化玻璃、夹胶玻璃或中空玻璃,盖板的规格、强度、隔热、防紫外线、透明度等参数应依据具体保护要求和旅游需要而定;透明盖板顺着摩崖石刻坡面从下至上组装铺设,沿坡面倾向的相邻盖板之间呈叠瓦状布设,但叠置部分沿坡面垂直方向留有间隙,沿坡面走向的相邻盖板之间用耐候胶密封;为避免阳光暴晒而导致岩石温度过高,可开启洒水降温装置让水由上至下在透明盖板的表面漫流而过,以实现盖板的降温和清洗。
2.如权利要求1所述的一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法,其特征在于:所述格式框架由框架横梁、框架纵梁、框架横撑、框架纵撑和框架支撑装置组成,与摩崖石刻坡面之间的距离依据地形条件、通风要求和旅游需要而定。
3.根据权利要求1所述的一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法,其特征在于:所述双支板双侧可调支座由上托板、铰连接(由铰连接球头和铰连接定位镙杆组成)、上支板、可调挡板、挡板支杆、挡板定位镙杆、下托板、下支板和支座立柱组成,用于调整沿坡面倾向相邻透明盖板的倾斜角度以及沿坡面垂直方向的盖板间距;所述上托板通过铰连接、定位镙孔、定位镙母和金属垫片固定于上支板上,通过铰连接定位镙杆进行高度调节,用于支顶所述透明盖板;所述挡板支杆与所述上托板为固定连接,所述可调挡板通过定位镙母和金属垫片固定于挡板支杆上,通过挡板定位镙杆进行高度调节,用于支挡所述透明盖板;所述 下托板通过铰连接、定位镙孔、定位镙母和金属垫片固定于下支板上,通过铰连接定位镙杆进行高度调节,用于支撑所述透明盖板。
4.根据权利要求1所述的一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法,其特征在于:所述单侧可调支座由托板、铰连接和支座立柱组成,用于调整框架纵梁上侧透明盖板的角度;所述托板通过铰连接、定位镙孔、定位镙母和金属垫片固定于支座立柱上,通过铰连接定位镙杆进行高度调节,用于支顶所述透明盖板。
5.如权利要求1所述的一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法,其特征在于:所述单支板双侧可调支座由左托板、右托板、铰连接、双孔支板和支座立柱组成,用于调节沿坡面走向相邻透明盖板的角度和间隙;所述左托板和所述右托板分别通过铰连接、定位镙孔、定位镙母和金属垫片固定于双孔支板上的定位镙孔中,通过铰连接定位镙杆进行高度调节,用于支顶所述透明盖板。
6.如权利要求1所述的一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法,其特征在于:所述透明盖板是透明的,相邻盖板之间可以有一定的角度变化,但整体装配而成的隔离结构表面与摩崖石刻坡面的朝向和坡角应大致相同;沿坡面走向方向,相邻的所述透明盖板之间的接缝尽量平齐并用耐候胶进行密封;沿坡面倾向方向,相邻的所述透明盖板沿平行坡面方向的叠置宽度为20~50cm,沿垂直坡面方向的间隙为10~30cm,具体尺寸宜根据摩崖石刻坡面的规模、局部地形、降雨及通风条件来决定。
7.如权利要求1所述的一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法,其特征在于:对于具备储水条件的摩崖石刻现场,宜在所述格式框架的坡顶附近设置储水箱,根据天气条件和 保护要求开启洒水喷头,以实现所述透明盖板的降温和清洗。
【文档编号】E04H3/00GK104032983SQ201410132271
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2014年4月3日
【发明者】张路青, 王学良, 周剑, 杨志法, 韩振华 申请人:中国科学院地质与地球物理研究所

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