一種用于斜坡摩崖石刻風化防護的半封閉式全覆蓋隔離方法

一種用于斜坡摩崖石刻風化防護的半封閉式全覆蓋隔離方法
【專利摘要】本發明是一種用于斜坡摩崖石刻風化防護的半封閉式全覆蓋隔離方法，由格式框架、雙支板雙側可調支座、單側可調支座、單支板雙側可調支座、透明蓋板及灑水降溫裝置組成。雙支板雙側可調支座、單側可調支座、單支板雙側可調支座的下端固定在格式框架上，支座的高度調節可以改變透明蓋板的傾斜角度及相鄰蓋板的間隙。透明蓋板順著摩崖石刻坡面從下至上組裝鋪設，沿坡面傾向的相鄰蓋板之間呈疊瓦狀布設。為避免陽光暴曬而導致巖石溫度過高，可開啟灑水降溫裝置讓水由上至下在透明蓋板的表面漫流而過，以實現蓋板的降溫和清洗。本發明具有長期效果明顯、可逆性強、安裝方便、易于維護、成本較低、不妨礙旅游觀瞻等優點。
【專利說明】—種用于斜坡摩崖石刻風化防護的半封閉式全覆蓋隔離方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石質文物保護【技術領域】，尤其涉及一種用于斜坡摩崖石刻風化防護的半封閉式全覆蓋隔離方法。
【背景技術】
[0002]所謂石質文物，是指人類歷史發展過程中以天然石材為原料加工制造并遺留下來的那些具有歷史、藝術、科學價值的遺物。石質文物不僅包括石刻文字、石刻藝術品與石器時代的石制用具，還包括具有歷史或藝術價值的摩崖石刻，石窟寺、建筑石構件等。對于那些與現場環境緊密相關并且無法搬運的石質文物，可稱之為不可移動石質文物，如摩崖石亥|J、石窟寺等。摩崖石刻是指在山崖石壁、巖石斜坡上所刻的文字、造像或巖畫，屬于不可移動的石質文物，也是中國古代石刻藝術的主要類型之一。由于處于露天的自然環境，數百年甚至上千年的風雨洗禮給摩崖石刻帶來了不同程度的風化病害，很多石刻遺跡因字跡模糊甚至剝落殆盡而逐漸失去文物價值。露天石質文物的風化類型較多，如表面粒狀-粉化脫落、片狀-板狀剝落、鱗片狀起翹與剝落、孔洞狀風化、表面溶蝕等，簡單介紹如下。
[0003](I)表面粒狀-粉化脫落
[0004]由于巖石溫度及環境濕度的周期性變化、凍融作用、水鹽活動等原因，露天石質文物表面可能會出現粒狀或粉化脫落現象。表面粒狀-粉化脫落現象多發生于質地較為酥松的沉積巖石質文物的表面，有時也會出現在一些火成巖文物載體(如凝灰巖、花崗巖等)的表面。
[0005](2)表面片狀-板狀剝落
[0006]由于環境溫度的周期性變化、巖石溫度的劇烈變化、凍融破壞等原因，露天石質文物表層會出現片狀離層、片狀或板塊剝落的現象，這類病害多發生在巖石紋理較為發育、顆粒不均勻、夾雜物較多或節理裂隙較為發育的石質文物表層，且多伴隨有表面空臌、起翹等現象。該類風化現象不僅可以出現在沉積巖石質文物的表層，當巖石溫度變化較為劇烈時也同樣可以出現在以巖衆巖(如花崗巖、閃長巖等)或變質巖為質地的石質文物表層。
[0007](3)鱗片狀起翹與剝落
[0008]當環境溫差變化較大時，易發生凍融現象或曾發生過煙火焚燒的石質文物表面往往產生的鱗片狀起翹與剝落現象。
[0009](4)孔洞狀風化
[0010]巖性、礦物組成、微結構等是石質文物風化的內在因素，而孔洞狀風化主要是由巖石的物質組成所造成的。例如，當文物質地含有易溶礦物時，在水的作用下文物表面往往會出現溶蝕孔洞。當巖石含有硬度或抗風化能力較低的礦物顆粒、夾雜物時，在溫度循環應力、風沙等機械荷載作用下這些薄弱部位則易于脫落而形成凹坑或孔洞。
[0011](5)表面溶蝕
[0012]長期遭受雨水沖刷的石質文物(特別是碳酸鹽類質地的文物)，表面易于形成坑窩或溝槽狀溶蝕現象。在工業污染較為嚴重的地區，酸性降雨會導致溶蝕現象的加劇。
[0013]巖石風化包括物理風化、化學風化和生物風化，相應的作用方式都具有其獨立意義，但在許多情況下則是以相互影響和相互促進的形式來破壞巖石的。從上述風化類型的簡單描述可以看出，巖石表面或表層與外界環境相接觸而產生物理或化學相互作用是風化的本質，溫度、濕度、風沙、環境酸堿度等環境因素是導致風化發生和發展的決定性外在因素。在諸多環境因素中，溫度是影響各類巖石風化的最重要因素之一，而巖石表層的溫度變化是熱力風化的最直接驅動力。所謂熱力風化，是指巖石表層因溫度變化而發生崩解、片狀剝落、塊狀或粒狀脫落的過程。由于太陽輻射、風、雨、雪、火等自然現象的存在，巖石在表層皆會出現熱梯度及熱應力，致使暴露于地表的巖石不可避免地會發生熱力風化，即使是堅硬完整的花崗質類巖石也不能幸免，如著名的連云港將軍崖巖畫、泰山經石峪佛經石刻等)。盡管花崗質巖石的抗風化能力相對較強，但仍無法承受千百年來風吹日曬的洗禮，大量露天石刻的表層因熱力風化而字跡模糊，甚至成塊成片脫落。例如，泰山經石峪佛經石刻(面積約2064m2，字徑約50cm，被公認為大字鼻祖、榜書之宗)是全國重點文物保護單位，所處的斜坡石坪巖性為泰山群中細粒黑云石英閃長巖，但在歷經1400多年之后已有1771字消失，現僅存經文1028字。現場調查表明，經石峪石坪表面出現了典型的熱力風化現象，層狀剝落現象嚴重(在同一部位出現了可達5層的巖石剝離)，單層厚度2?12_(層厚數據基本呈正態分布)，但多為5?8mm。從環境數據的統計結果來看，夏季時石坪表面的空氣溫度很容易超過50°C，晝夜最大溫差超過20°C，夏季驟雨導致的最大溫差有時超過30°C，夜深人靜之時可以清晰地聽到巖石表層破裂的聲音。
[0014]最新的觀測成果表明，太陽輻射作用下的巖石表層溫度遠遠高于空氣溫度，巖石溫度變化速率是熱力風化的決定性驅動力，暴曬、驟雨、陣風等都有可能導致巖石表層產生微破裂。最新的研究成果表明，當巖石溫度變化速率超過2°C / min(相當于熱沖擊事件)就可以導致巖石產生微破裂，而巖石溫度的周期性變化(相當于熱疲勞事件)則可導致微破裂發展成為宏觀裂縫。單純的溫度變化即可導致不同程度的熱力風化，當涉及到降雨(包括酸雨)、地表水、工業污染等因素時，相應的風化機理將會變得十分復雜。但有一點是肯定的，降低環境因素的變化幅度和變化速率可以大大減緩石質文物的風化速率，特別是由于溫度應力、干濕循環等原因造成的物理風化。
[0015]石質文物的保護包括清潔、修復、加固、防風化等多個方面，必須要以整舊如舊、盡量不改變文物原狀、盡量不損害文物本體、保護設施具有可逆性等諸多原則為前提。由于文物保護的特殊要求，露天石質文物的防風化是國際公認的難題。對于規模較大的露天摩崖石刻來說，由于所處的氣候環境和地質環境都非常復雜，相應的防風化保護難度極大，至今還未找到一種被普遍認可的防風化保護方法。如果嚴格按照上述原則來開展相應防風化保護工作，現有的技術方法水平還存在較大的差距。總體來說，不可移動石質文物的防風化方法有物理方法和化學方法兩大類，當前對物理防護方法缺乏應有的重視，對化學防護方法的研究也缺少突破性進展。
[0016]在石質文物防風化研究領域，當前主要側重文物本體抗風化能力的提高，屬于化學防風化的研究范疇。按照石質文物的保護原則，防風化材料應該在可逆性、透氣性、抗老化等多方面具備較好的性能。常用的化學防風化方法是在石質文物表面用憎水材料(如聚硅氧烷、烷氧基硅烷類材料等)，使防風化材料滲進石質的孔隙中，阻止或減少水的滲透和污染物的化學侵蝕。比如，通過用高分子材料的涂抹和表層滲透，進而起到石質文物的表面封護，如PS防風化涂料、有機硅防風化涂料、有機硅和丙烯酸改性防風化涂料、有機氟樹脂類涂料等。為了確定防風化材料的性能，一般要在實驗室內對上述防風化材料和技術方法進行多方面(如抗老化、抗變色、抗侵蝕等)的抗風化測試，但試驗持續時間最長也就是幾個月或一年左右。由于實驗室測試的幾何尺度、時間尺度和環境因素與不可移動文物的現場條件存在很大差異，相應的測試結果很難保證現場應用的長期有效性，防風化材料涂抹范圍內的文物本體往往在數年之后就明顯出現老化、變色等現象。另外，化學防風化涂料的應用還會帶來一系列不確定的新問題和副作用(如開裂、大范圍剝落等)，為后期的保護工作增加了難度，甚至加速了石質文物的損毀。
[0017]用于摩崖石刻防風化保護的化學材料，相應的有效期應該遠遠高于10年，除非可逆性非常好且成本比較低的技術方法。然而，化學防護材料文物往往遍布石質文物的表面和表層的孔隙中，相應的可逆性一般都很差。一旦防風化材料出現嚴重的老化現象，不僅會導致文物表面的顏色改變，還有可能會加速文物價值的消失。國內外研究現狀表明，當前用于露天摩崖石刻防風化的化學方法普遍存在以下不足。
[0018](I)防風化材料的抗老化能力不夠，文物表面往往會變色
[0019]在實際應用之前，石質文物防風化的新材料和新技術需要在實驗室內進行抗老化性能測試。然而，實驗室內的抗老化試驗的時間一般不會超過I年，相應的結論實際上很難用于更長時間尺度的抗老化性能判別。另外，實驗室測試所利用的樣本與模擬環境比較單一，遠遠不能和復雜的現場環境相比。在現場復雜環境的長時間作用下，防風化處理過的文物會出現老化現象，進而導致文物表面的變色，甚至表皮起翹剝落。
[0020](2)防風化材料的透氣性不良，阻礙文物本體的“呼吸”
[0021]作為石質文物的自然載體，很多巖石(如砂巖、灰巖等)都具有良好的透氣性。在石質文物表層或內部加入防風化材料后，會大范圍地阻塞巖石的孔隙，進而導致文物本體的“呼吸”不暢。此時，巖石內部的水汽很難被排出，不僅會導致巖石內部孔隙壓力的加大(不利于石質文物本體的穩定)，還將導致巖石表層濕度的劇烈變化，進而加速風化。
[0022](3)防風化材料的老化可以導致文物表層開裂
[0023]防風化材料的性能與文物本體畢竟不同，老化后差異將加大，對應的變形協調性大幅度降低。石質文物外在環境的周期性變化不僅會加速防風化材料的老化，還會導致文物表層開裂。在深度方向上，防風化材料在初期將會起到表層加固和保護的作用，但在后期則是加大了表層破壞的深度和規模。
[0024](4)化學防風化方法的可逆性差，不利于后續防護工作
[0025]當前用于石質文物防風化的化學方法往往是將防風化材料涂抹文物表面并滲入表層孔隙中，一旦出現問題或找到更好的技術方法后很難將其清除(可逆性較差)，不利于后續文物保護工作的開展。
[0026]如上所述，當前用于露天摩崖石刻防風化的化學方法還很不成熟，不僅沒有考慮外部環境(特別是太陽輻射加熱巖石、降雨等)對石質文物風化的重要影響，而且在文物本體抗老化、透氣性、可逆性等方面還有很大的改進空間。眾所周知，露天摩崖石刻所處的微氣候環境千變萬化(如陰晴、驟雨、陣風、樹影等)，文物本體所處的地質因素(礦物組成、孔隙、裂隙、節理等的不均勻性)也十分復雜，現有的防風化技術方法很難達到長期有效的保護目的。當前研究主要集中于化學防風化的技術方法，對可逆性良好的物理防風化方法的研究重視不夠。在化學防風化技術方法之前，具有可逆性的物理防風化方法不僅是前者的重要補充，而且也是優先選擇之一。
[0027]從系統的觀點來看，石質文物本體(即巖石)也是傾向于與環境狀態(溫度、相對濕度等)相平衡。當環境參數發生變化時，巖石的狀態(包括巖石的化學組分、應力狀態、溫度場、含水量等)也會隨之變化，以達到新的平衡。環境參數變化越快，巖石礦物組分及結構的調整速度就越快，超過其適應能力后就會導致石質文物本體損壞。基于石質文物防風化技術的現狀以及我國露天摩崖石刻保護的巨大需求，本項發明提出了一種用于斜坡摩崖石刻風化防護的半封閉式全覆蓋隔離方法，不僅具有明顯的長期保護效果，還兼顧了石質文物的保護原則和旅游可持續發展。

【發明內容】

[0028]本發明的目的是針對摩崖石刻化學防風化技術存在著抗老化能力不夠、透氣性不良、可逆性差、對巖石溫濕度變化重視不足等問題，提出了一種具有隔離效果明顯、可逆性強、安裝方便、易于維護且便于旅游觀瞻的物理防護方法，以利于摩崖石刻防風化長期效果的改善以及后續防風化工作的展開。
[0029]為了達到上述目的，本發明給出了一種用于斜坡摩崖石刻風化防護的半封閉式全覆蓋隔離方法，由格式框架、雙支板雙側可調支座、單側可調支座、單支板雙側可調支座、透明蓋板及灑水降溫裝置組成。格式框架的覆蓋面積應適當大于摩崖石刻的坡面保護范圍，可以根據地形條件制作成平面、折面或曲面形狀，框架構件之間的連接以易于組裝拆卸為原則，與坡面的接觸以不損傷文物和可逆性較強為原則。雙支板雙側可調支座、單側可調支座、單支板雙側可調支座的下端固定在格式框架上，支座的高度調節可以改變透明蓋板的傾斜角度及相鄰蓋板的間隙。透明蓋板可以是但不限于單層鋼化玻璃、夾膠玻璃或中空玻璃，蓋板的規格、強度、隔熱、防紫外線、透明度等參數應依據具體保護要求和旅游需要而定。透明蓋板順著摩崖石刻坡面從下至上組裝鋪設，沿坡面傾向的相鄰蓋板之間呈疊瓦狀布設，但疊置部分沿坡面垂直方向留有間隙，沿坡面走向的相鄰蓋板之間用耐候膠密封。為避免陽光暴曬而導致巖石溫度過高，可開啟灑水降溫裝置讓水由上至下在透明蓋板的表面漫流而過，以實現蓋板的降溫和清洗。
[0030]所述格式框架由框架橫梁、框架縱梁、框架橫撐、框架縱撐和框架支撐裝置組成，與摩崖石刻坡面之間的距離依據地形條件、通風要求和旅游需要而定。
[0031]所述雙支板雙側可調支座由上托板、鉸連接(由鉸連接球頭和鉸連接定位鏍桿組成)、上支板、可調擋板、擋板支桿、擋板定位鏍桿、下托板、下支板和支座立柱組成，用于調整沿坡面傾向相鄰透明蓋板的傾斜角度以及沿坡面垂直方向的蓋板間距。所述上托板通過鉸連接、定位鏍孔、定位鏍母和金屬墊片固定于上支板上，通過鉸連接定位鏍桿進行高度調節，用于支頂所述透明蓋板。所述擋板支桿與所述上托板為固定連接，所述可調擋板通過定位鏍母和金屬墊片固定于擋板支桿上，通過擋板定位鏍桿進行高度調節，用于支擋所述透明蓋板。所述下托板通過鉸連接、定位鏍孔、定位鏍母和金屬墊片固定于下支板上，通過鉸連接定位鏍桿進行高度調節，用于支撐所述透明蓋板。
[0032]所述單側可調支座由托板、鉸連接和支座立柱組成，用于調整框架縱梁上側透明蓋板的角度。所述托板通過鉸連接、定位鏍孔、定位鏍母和金屬墊片固定于支座立柱上，通過鉸連接定位鏍桿進行高度調節，用于支頂所述透明蓋板。
[0033]所述單支板雙側可調支座由左托板、右托板、鉸連接、雙孔支板和支座立柱組成，用于調節沿坡面走向相鄰透明蓋板的角度和間隙。所述左托板和所述右托板分別通過鉸連接、定位鏍孔、定位鏍母和金屬墊片固定于雙孔支板上的定位鏍孔中，通過鉸連接定位鏍桿進行高度調節，用于支頂所述透明蓋板。
[0034]所述透明蓋板是透明的，相鄰蓋板之間可以有一定的角度變化，但整體裝配而成的隔離結構表面與摩崖石刻坡面的朝向和坡角應大致相同。沿坡面走向方向，相鄰的所述透明蓋板之間的接縫盡量平齊并用耐候膠進行密封。沿坡面傾向方向，相鄰的所述透明蓋板沿平行坡面方向的疊置寬度為20?50cm，沿垂直坡面方向的間隙為10?30cm，具體尺寸宜根據摩崖石刻坡面的規模、局部地形、降雨及通風條件來決定。
[0035]對于具備儲水條件的摩崖石刻現場，宜在所述格式框架的坡頂附近設置儲水箱，根據天氣條件和保護要求開啟灑水噴頭，以實現所述透明蓋板的降溫和清洗。
[0036]與現有的露天石質文物防風化技術方法相比，本發明具有如下明顯的優點:
[0037](I)遮擋結構的隔離效果明顯，長期防防風化效果良好
[0038]本發明提出的物理隔離方法是一種半封閉式全覆蓋遮擋結構，不僅可以消減巖石溫濕度的變化幅度和變化速率，還可以大大減少污染物、風沙等降落到摩崖石刻的表面，進而大幅度降低巖石溫濕度劇烈變化、外來污染物(如酸雨、工業粉塵等)、風沙等對石質文物的不利影響。第一，透明蓋板可以采用單層鋼化玻璃、夾膠玻璃、中空玻璃等透明材料，通過采用夾膠、中空結構、表面鍍膜等措施來削弱太陽輻射對巖石表層的加熱和老化。例如，夾膠玻璃可以攔截95%以上的紫外線，可以減少10%?30%熱輻射的穿過，應用后將會大幅度降低巖石表層溫度的幅值和變化速率。第二，在陽光暴曬的時段，開啟灑水降溫裝置可以進一步攔截太陽熱輻射，同時可以實現環境降溫和清洗蓋板的目的。第三，由透明蓋板組裝而成的遮擋結構表面與摩崖石刻坡面的朝向和坡角接近，水(包括雨水、清洗用水等)可以順勢向下漫流而不進入結構內部，同時可以將遮擋結構表面的灰塵清洗干凈。另外，本發明中的半封閉式全覆蓋遮擋結構與摩崖石刻坡面之間有足夠的空隙(包括格式框架與坡面之間、沿坡面傾向的相鄰蓋板之間的空隙)來保證石質文物本體的自由“呼吸”，足夠的通風條件也可以使透明蓋板內側表面不產生或少產生凝結水，進而可以實現較好的旅游觀瞻效果。
[0039]如上所述，本發明提出的物理隔離方法可以實現隔熱、吸收紫外線、有效攔截雨水、污染物、灰塵等方面的功能，同時還保證了文物本體的透氣性，在石質文物風化方面有著很好的長期防護效果。對于大型的斜坡摩崖石刻來說，本發明的優勢更為明顯。
[0040](2)可逆性強，有利于后續保護工作的開展
[0041]本發明的提出遵守了石質文物保護的三項基本原則，即盡量不損害文物本體、盡量不改變文物原狀、保護方法要具有可逆性。本發明中遮擋結構的覆蓋面積大于摩崖石刻的坡面保護范圍，所述格式框架的支撐裝置僅與文物本體以外的斜坡表面接觸。當摩崖石刻的面積較大時，有時需要在文物本體范圍內增加支撐點，此時則需在框架支撐裝置與坡面接觸的部位設置隔離墊層(如橡膠墊層等)，以免損傷文物本體。
[0042]由于和坡面間的接觸點較少、接觸隔離措施的采用，以及遮擋結構中的所有部件均可拆卸，致使本發明提出的半封閉式全覆蓋隔離方法具有很強的可逆性。一旦出現更好的防風化技術方法，根據實際工作需要則可對上述遮擋結構進行拆除，而拆除工作不會對文物本體產生任何損毀現象。
[0043](3)安裝方便，可以實現模塊化拼裝
[0044]本發明提出的半封閉式全覆蓋隔離方法主要包括格式框架、三種類型的可調支座、透明蓋板及灑水降溫裝置，在確定現場條件(包括巖石特征、保護范圍、治理歷史、地形、氣候、水文、污染源等)及保護要求(隔熱、抗老化、透氣性等)之后可以實現模塊化拼裝。除了可調支座需要進行專門加工之外，其他部件皆可利用標準件和型材的簡單加工完成制作。為了實現模塊化拼裝，則需對格式框架和透明蓋板進行專門的設計和專業加工，以便在裝配時減少誤差。
[0045](4)成本較低，易于維護
[0046]本發明具有結構簡潔、便于制作并可實現模塊化拼裝，相應的成本較低。遮擋結構的各個部件可以拆裝和更換，后期維護的實施較為容易。維護工作可以分為兩種方式:當格式框架的支撐裝置較高時，可以進入遮擋結構下方進行維護工作；當格式結構的支撐裝置較矮時，可以設計一定數量的高強度透明蓋板(如夾膠鋼化玻璃)，以便踩在蓋板上進行維護工作。至于采取哪種方式進行后期維護，需要綜合考慮后進行專門設計。
[0047]對于灑水降溫裝置的用水問題，可以使用自來水，也可以收集雨水或地表水，但需經過一定的凈化處理后方可使用。
[0048](5)便于旅游觀瞻，有利于旅游可持續發展
[0049]本發明提出的半封閉式全覆蓋隔離方法在實施摩崖石刻長期防風化的同時，并不妨礙旅游觀瞻，可以兼顧石質文物的長期保護和旅游的可持續發展。當格式框架的支撐裝置較高時，游人可以通過專門的游覽路線從透明蓋板下方觀賞文物。當格式框架的支撐裝置較矮時，游人除了可以從遠處透過透明蓋板觀賞文物之外，還可以通過專門設計的觀瞻路線從高強度透明蓋板上方向下俯視觀賞文物。本發明中的半隔離通風設計可以減少蓋板內側表面的凝結水生成，相應的儲水噴灑設計可以實現蓋板外側表面的清洗，進而為透過蓋板進行旅游觀瞻提供了較好條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明的限定。在附圖中:
[0051]圖1是本發明的格式框架100結構示意圖。
[0052]圖2是所述發明的遮擋結構俯視示意圖。
[0053]圖3是所述發明的遮擋結構A-A剖面示意圖。
[0054]圖4是所述發明的遮擋結構B-B剖面示意圖。
[0055]圖5是所述發明的遮擋結構C-C剖面示意圖。
[0056]圖6是所述發明的雙支板雙側可調支座300結構示意圖。
[0057]圖7是所述發明的單側可調支座400結構示意圖。
[0058]圖8是所述發明的雙支板雙側可調支座500結構示意圖。
[0059]其中附圖標記說明:[0060]1-儲水箱；2-灑水噴頭；3-耐候膠；4-墊層；5-橡膠墊片；6_結構膠；7_定位鏍母；8_金屬墊片；9_泡沫條；
[0061]100-格式框架；
[0062]101-框架橫梁；102-框架縱梁；103-框架橫撐；104-框架縱撐；105-柔性凸起；106-框架支撐裝置；107_支座固定孔；
[0063]200-透明蓋板；
[0064]300-雙支板雙側可調支座；
[0065]301-上托板；302_鉸連接球頭；303_上支板；304_定位鏍孔；305_鉸連接定位鏍桿；306_支座定位孔；307_可調擋板；308_擋板支桿；309_擋板定位鏍桿；310_支座立柱；311-下托板；312_下支板；
[0066]400-單側可調支座；
[0067]401-托板；402_鉸連接球頭；403_支座立柱；404_定位鏍孔；405_鉸連接定位鏍桿；406_支座定位孔；
[0068]500-單支板雙側可調支座；
[0069]501-右托板；502_鉸連接球頭；503_雙孔支板；504_定位鏍孔；505_鉸連接定位鏍桿；506_支座定位孔；507_左托板；508_支座立柱；
[0070]600-摩崖石刻坡面。
【具體實施方式】
[0071]本發明中的半封閉式全覆蓋隔離方法主要由格式框架100、透明蓋板200、雙支板雙側可調支座300、單側可調支座400、單支板雙側可調支座500及灑水降溫裝置(儲水箱I和灑水噴頭2)組成。
[0072]如圖1所示的格式框架100結構示意圖,格式框架100主要由框架橫梁101、框架縱梁102、框架橫撐103、框架縱撐104和框架支撐裝置106組成。格式框架100的覆蓋面積應適當大于摩崖石刻坡面600的保護范圍。格式框架100可以根據地形條件制作成平面、折面或曲面形狀，框架構件之間的連接應盡量利用標準件，與坡面的接觸部位應設置可逆性較強的墊層4。
[0073]如圖2至圖5所述的遮擋結構示意圖，透明蓋板200順著摩崖石刻坡面600從下至上鋪設在格式框架100之上，沿坡面傾向的相鄰蓋板之間呈疊瓦狀布設，但疊置部分沿坡面垂直方向留有間隙，沿坡面走向的相鄰蓋板之間用耐候膠3密封。透明蓋板200與格式框架100之間用三種可調支座進行連接，其中雙支板雙側可調支座300布設在框架橫撐103上，單側可調支座400布設在框架縱梁102上，單支板雙側可調支座500布設在框架縱撐104上。相鄰透明蓋板200之間可以有一定的角度變化，但整體裝配而成的隔離結構表面與摩崖石刻坡面600的朝向和坡角應大致相同。
[0074]如圖6所示的雙支板雙側可調支座300結構示意圖，雙支板雙側可調支座300由上托板301、鉸連接球頭302、上支板303、鉸連接定位鏍桿305、可調擋板307、擋板支桿308、擋板定位鏍桿309、下托板311、下支板312和支座立柱310組成。上托板301通過鉸連接球頭302、鉸連接定位鏍桿305、定位鏍孔304、定位鏍母7和金屬墊片8固定于上支板303上，通過鉸連接定位鏍桿305進行高度調節，用于支頂框架橫撐103上坡頂一側的透明蓋板200。擋板支桿308與上托板303為固定連接，可調擋板307通過定位鏍母7和金屬墊片8固定于擋板支桿308上，通過擋板定位鏍桿309進行高度調節，用于支擋框架橫撐103上坡頂一側的透明蓋板200。下托板通過鉸連接球頭302、鉸連接定位鏍桿305、定位鏍孔304、定位鏍母7和金屬墊片8固定于下支板312上，通過鉸連接定位鏍桿305進行高度調節，用于支撐框架橫撐103上坡腳一側的透明蓋板200。
[0075]如圖7所示的單側可調支座400結構示意圖，單側可調支座400由托板401、鉸連接球頭402、鉸連接定位鏍桿405和支座立柱403組成，用于調整框架縱梁102上側透明蓋板200的角度。托板401通過鉸連接球頭402、鉸連接定位鏍桿405、定位鏍孔404、定位鏍母7和金屬墊片8固定于支座立柱403上，通過鉸連接定位鏍桿405進行高度調節，用于支頂框架縱梁102上的透明蓋板200。
[0076]如圖8所示的單支板雙側可調支座500結構示意圖，單支板雙側可調支座500由左托板507、右托板501、鉸連接球頭502、鉸連接定位鏍桿505、雙孔支板503和支座立柱508組成，用于調節沿坡面走向相鄰透明蓋板的角度和間隙。左托板507和右托板501分別通過鉸連接球頭502、鉸連接定位鏍桿505、定位鏍孔504、定位鏍母7和金屬墊片8固定于雙孔支板503上的定位鏍孔504中，通過鉸連接定位鏍桿505進行高度調節，用于支頂透明蓋板200。
[0077]上述三類支座中的相同部件可以進行統一制作和加工，如托板(301、311、401、501、507)、鉸連接球頭(302、402、502)和鉸連接定位鏍桿(305、405、505)。
[0078]具體實施步驟如下:
[0079](I)收集摩崖石刻的歷史資料，調查并確定石質文物的破壞現狀和成因，進行詳細的地形測量、氣象因素分析和水文條件分析，了解石質文物保護的具體要求和旅游發展需求，確定摩崖石刻坡面600的保護范圍，開展保護方案與旅游發展的協調分析與論證；
[0080](2)確定框架支撐裝置106的位置和尺寸規模，設計格式框架100的形態和模塊式連接方法，確定透明蓋板200的透光、隔熱、防老化、強度等設計參數，制作用于模塊化裝配的格式框架100、透明蓋板200和框架支撐裝置106，完成加工后搬運至現場；
[0081](3)清理框架支撐裝置106所在的坡面部位，鋪設可逆性較強的墊層4，架設框架支撐裝置106 ；
[0082](4)按照設計的位置和形狀裝配格式框架100 ；
[0083](5)利用支座固定孔107和支座定位孔(306、406、506)由下向上逐排將雙支板雙側可調支座300、單支板單側可調支座400和單支板雙側可調支座500固定在格式框架100的設計位置，按照設計要求粗略調節托板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結透明蓋板200的結構膠6，在結構膠6的周邊布設橡膠墊片5 ；
[0084](6)首先鋪設位置最低的一排透明蓋板200，其下端通過柔性凸起105的支擋來防止其滑動，其上端搭設在雙支板雙側可調支座300的下托板311之上；精確調節下托板311的高度，在相鄰透明蓋板200之間的縫隙施作泡沫條9和耐候膠3，必要時在透明蓋板200和柔性凸起105之間也施作耐候膠3 ；
[0085](7)由下向上逐排鋪設透明蓋板200，其上、下端分別搭設在下托板311和上托板301之上，其左、右兩端由托板401、左托板501或右托板507來支撐，精確調節托板401、上托板301、下托板311、左托板501和右托板507的高度，在相鄰透明蓋板200之間的縫隙施作耐候膠3，必要時施作泡沫條9來支撐耐候膠3 ；
[0086](8)對于位置最高的一排透明蓋板200，其上端直接搭設在框架橫梁101之上，必要時在透明蓋板200和框架橫梁101的縫隙施作耐候膠3 ；
[0087](9)當格式框架100的規模較大時，需要在合適的部位增設框架支撐裝置106，與摩崖石刻坡面600中間設置可逆性較好的墊層4 ；
[0088](10)根據具體的旅游需求和專門設計，可以按照上述過程在既定位置布設高強度的透明蓋板200，以便確保工作人員、游客等的站立和行走；
[0089](11)根據現場的水源供應條件、旅游觀瞻需要及降溫噴灑要求，在格式框架100上方設置用于儲存自來水、雨水或徑流地表水的水箱I和降溫清洗作用的灑水噴頭2，必要時設置相應的水凈化設施和噴灑控制設施；
[0090](12)根據具體的坡面地形條件，在摩崖石刻坡面600的外圍設置相應的攔排水設施，避免雨水、地表水等外來水源經地表進入文物保護范圍，同時要在坡腳附近做好降溫噴灑用水的排水工作；
[0091](13)根據具體的旅游觀瞻需要和現場地形條件，應在文物保護范圍之外設置專門的外圍旅游線路及相關設施。
【權利要求】
1.一種用于斜坡摩崖石刻風化防護的半封閉式全覆蓋隔離方法，其特征在于:由格式框架、雙支板雙側可調支座、單側可調支座、單支板雙側可調支座、透明蓋板及灑水降溫裝置組成；格式框架的覆蓋面積應適當大于摩崖石刻的坡面保護范圍，可以根據地形條件制作成平面、折面或曲面形狀，框架構件之間的連接以易于組裝拆卸為原則，與坡面的接觸以不損傷文物和可逆性較強為原則；雙支板雙側可調支座、單側可調支座、單支板雙側可調支座的下端固定在格式框架上，支座的高度調節可以改變透明蓋板的傾斜角度及相鄰蓋板的間隙；透明蓋板可以是但不限于單層鋼化玻璃、夾膠玻璃或中空玻璃，蓋板的規格、強度、隔熱、防紫外線、透明度等參數應依據具體保護要求和旅游需要而定；透明蓋板順著摩崖石刻坡面從下至上組裝鋪設，沿坡面傾向的相鄰蓋板之間呈疊瓦狀布設，但疊置部分沿坡面垂直方向留有間隙，沿坡面走向的相鄰蓋板之間用耐候膠密封；為避免陽光暴曬而導致巖石溫度過高，可開啟灑水降溫裝置讓水由上至下在透明蓋板的表面漫流而過，以實現蓋板的降溫和清洗。
2.如權利要求1所述的一種用于斜坡摩崖石刻風化防護的半封閉式全覆蓋隔離方法，其特征在于:所述格式框架由框架橫梁、框架縱梁、框架橫撐、框架縱撐和框架支撐裝置組成，與摩崖石刻坡面之間的距離依據地形條件、通風要求和旅游需要而定。
3.根據權利要求1所述的一種用于斜坡摩崖石刻風化防護的半封閉式全覆蓋隔離方法，其特征在于:所述雙支板雙側可調支座由上托板、鉸連接(由鉸連接球頭和鉸連接定位鏍桿組成)、上支板、可調擋板、擋板支桿、擋板定位鏍桿、下托板、下支板和支座立柱組成，用于調整沿坡面傾向相鄰透明蓋板的傾斜角度以及沿坡面垂直方向的蓋板間距；所述上托板通過鉸連接、定位鏍孔、定位鏍母和金屬墊片固定于上支板上，通過鉸連接定位鏍桿進行高度調節，用于支頂所述透明蓋板；所述擋板支桿與所述上托板為固定連接，所述可調擋板通過定位鏍母和金屬墊片固定于擋板支桿上，通過擋板定位鏍桿進行高度調節，用于支擋所述透明蓋板；所述 下托板通過鉸連接、定位鏍孔、定位鏍母和金屬墊片固定于下支板上，通過鉸連接定位鏍桿進行高度調節，用于支撐所述透明蓋板。
4.根據權利要求1所述的一種用于斜坡摩崖石刻風化防護的半封閉式全覆蓋隔離方法，其特征在于:所述單側可調支座由托板、鉸連接和支座立柱組成，用于調整框架縱梁上側透明蓋板的角度；所述托板通過鉸連接、定位鏍孔、定位鏍母和金屬墊片固定于支座立柱上，通過鉸連接定位鏍桿進行高度調節，用于支頂所述透明蓋板。
5.如權利要求1所述的一種用于斜坡摩崖石刻風化防護的半封閉式全覆蓋隔離方法，其特征在于:所述單支板雙側可調支座由左托板、右托板、鉸連接、雙孔支板和支座立柱組成，用于調節沿坡面走向相鄰透明蓋板的角度和間隙；所述左托板和所述右托板分別通過鉸連接、定位鏍孔、定位鏍母和金屬墊片固定于雙孔支板上的定位鏍孔中，通過鉸連接定位鏍桿進行高度調節，用于支頂所述透明蓋板。
6.如權利要求1所述的一種用于斜坡摩崖石刻風化防護的半封閉式全覆蓋隔離方法，其特征在于:所述透明蓋板是透明的，相鄰蓋板之間可以有一定的角度變化，但整體裝配而成的隔離結構表面與摩崖石刻坡面的朝向和坡角應大致相同；沿坡面走向方向，相鄰的所述透明蓋板之間的接縫盡量平齊并用耐候膠進行密封；沿坡面傾向方向，相鄰的所述透明蓋板沿平行坡面方向的疊置寬度為20~50cm,沿垂直坡面方向的間隙為10~30cm,具體尺寸宜根據摩崖石刻坡面的規模、局部地形、降雨及通風條件來決定。
7.如權利要求1所述的一種用于斜坡摩崖石刻風化防護的半封閉式全覆蓋隔離方法，其特征在于:對于具備儲水條件的摩崖石刻現場，宜在所述格式框架的坡頂附近設置儲水箱，根據天氣條件和 保護要求開啟灑水噴頭，以實現所述透明蓋板的降溫和清洗。
【文檔編號】E04H3/00GK104032983SQ201410132271
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月3日 優先權日:2014年4月3日
【發明者】張路青, 王學良, 周劍, 楊志法, 韓振華 申請人:中國科學院地質與地球物理研究所