砂岩石窟防风化保护及质量评价技术规范

1下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用注：是文物信息的主要赋存区域，厚度一般不大于100mm。通过化学、物理、生物等作用减缓砂岩继续风化[来源：WW/T0028—2010,3.4,2通过喷洒、贴敷吸附、滴渗等方式向砂岩风化层注入具有一定渗透性的液态物质，补强风化层颗粒间的粘聚力及结构连接，提升浅表层抗风化能力的技术。通过在砂岩风化层表面贴敷柔性传导介质，延长加固材料毛细作用渗透时间，提升加固材料渗透深度的技术。利用专用滴渗工具，将针头插入砂岩风化层后缘一定深度，将加固材料缓慢注入砂岩风化层的技软覆盖softcapping保护棚protectiveshelter4.2防风化保护优先采用物理阻断隔离风化作用因子的方法，石窟寺砂岩文物信息富集的浅表层风化严重时，在消除作用因子影响的前提下，宜采用渗透加固干预措施保护珍贵文物信息。潮湿、湿润环境下石窟寺岩体浅表层易富集植物、微生物，宜遴选风化影响小，保护作用显著的优势种群，扩繁形成一定覆盖度的防护层。4.3渗透加固、软覆盖保护、临时保护棚宜根据石窟5.1通用规定5.1.1渗透加固应尽量保护各历史时期遗留的痕迹，最大限度保护其真实性和完整性。5.1.2渗透加固应遵循最小干预原则，应满足使用材料和技术兼容性、耐久性以及可再处理等要求。5.1.3渗透加固深度应大于风化层厚度，不应在文物本体表面形成薄膜改变光泽或留有干预痕迹，且应具备可再处理性。5.1.4渗透加固应控制加固材料的使用范围及用量。35.1.6渗透加固材料应选择无毒、无味、无色的化学试剂，加固前应严谨试验，施工过程中避免对文物本体、工作人员和周边环境产生安全隐患。5.2.2应明确喷洒、贴敷吸附、滴渗等渗透加固方式针对砂岩表面风化类型及岩体情况，选用不同的渗透加固方法，具体见表1。喷洒渗透加固结壳、龟裂、起翘、差异对渗透性差的岩体效果不佳。贴敷吸附加固适用于需深部补强、风化层>2mm的区域。工序复杂，成本较高，不适用于滴渗加固适用于局部絮状物较多(落砂区域等)积使用效率低下，且易造成不均匀。一般先滴渗加固，后喷洒加5.3.2.1喷洒设备应耐酸碱或有机溶剂等腐蚀，喷洒过程压力应保持恒定，且压力波动不大于10%。5.3.2.2喷洒强度(喷洒设备内部压强)为50kPa～100kPa,控制喷洒雾化半径不小于15cm,距离5.3.2.3喷洒渗透加固单位面积的喷洒量、喷洒浓度、喷洒次数应依据加固材料及前期实验结果确定，一般喷洒1遍～3遍。5.3.2.4应采用由低至高梯度浓度材料喷洒渗透加固。一般先采用低浓度材料喷洒预加固1次，时间5.3.3.2使用贴敷吸附之前必须进行喷洒加固，待喷洒加固材料固化后，再进行贴敷吸附加固。5.3.3.3采用支撑防护措施将贴敷装置覆盖于风化层，单块贴敷面积不大于0.1m²,风化层与贴敷装置之间的柔性多孔介质(如海绵等)应具有良好的透气、透水和保水性能，压缩比不大于20%,在保证5.3.3.4采用微量泵供给加固材料，速度宜为1ml/s·m²~2ml/s·m²。45.3.3.5贴敷范围宜小于加固区域1cm～3cm,渗透深度应不小于风化层厚度的1.2倍。5.3.4.1滴渗加固前应测试针头插入砂岩的渗透速率，保证在水头压力下能够缓慢滴渗，水头高度一般为1.5m～3m。5.3.4.3滴渗针头插入深度宜为1cm～3cm,应三角形、梅花网状布设滴渗点位，结合加固材料在砂岩的渗透性确定布设间距宜不大于5cm,确保渗透半径相互交错，交错区域宜为10%～30%。5.4.1.2采用三维扫描仪点云数据表征不同加固工艺加固前后的风化层表面，形貌变化不大于5%。干燥状态下，岩体表面渗透加固前后色差△E≤4。5.4.3加固效果6.1.1软覆盖保护可用于石窟外岩壁、窟顶砂岩表层，应附着于砂岩表面，避免其根系深入砂岩岩体6.1.2软覆盖保护应选择当地优势物种或能适应当地环境的物种，优先选择当地须根发达、根系浅、覆盖度高的植物类型。6.2.2应优选危害较小的种群，明确植物与微生物的优势种群和组群关系。56.3.1软覆盖人为养护时间不应超过1年，1年后应能够自我生存。6.3.2软覆盖养护过程中水分渗透深度不超过10mm。6.4.1覆盖度生长3年后的软覆盖，夏季覆盖度不低于65%,冬季覆盖度不低于30%,覆盖度较低时，采取补种6.4.2保温性软覆盖保护层的生长根系不宜大于10mm,且不宜超过风化层的深度。根系深度可使用小型手钻或专用装备取样测量。7.1.1当砂岩石窟致病因子难以短期查明，病害发育a)环境条件：区域大环境、石窟区域环境和洞窟微环境，应重点查明降水量、降雨强度、降雪堆积厚度、日照辐射、风速风向等；b)地质及水文条件：地质岩性、砂岩基本性质及降雨、崖体裂隙水、毛细水等活动规律及响应特7.1.3临时保护棚设计应以减缓主要致病环境因素为目标，重点包括强降雨冲刷、崖体裂隙渗水、毛7.1.4建造临时保护棚前，应先进行专项研究，研究内容包括保护棚的防护效果、环境改变后石窟寺的响应特征、保护棚的协调性等。7.1.5临时保护棚在服役期内应持续监测，及时发现次生病害的发生，评估防护效果。临时保护棚优先选择开敞式保护棚，当有充临时保护棚外观应与环境相协调，应淡化外形特征，减少对砂岩石窟原有风貌的影响。67.2.3.1临时保护棚在保证功能及稳定性的前提下，尽可能结构简单，符合经济、绿色、节能的要求，且服役期内维护简便。7.2.3.3临时保护棚支撑结构不宜直接接触本体，若不可避免，7.2.3.4临时保护棚的设计应充分考虑气候环境的影响，按照GB55001验算风、雨、雪等荷载最不利影响下的稳定性。7.2.4评估优化7.2.4.1依据现场监测及病害成因，明晰保护棚阻断环境因子的效果，筛选建造材料，优化建筑结构。7.2.4.2全面评估病害发育的特征与速率，以及次生病害的影响范围和速率，分析临时保护棚施工前后石窟本体和赋存环境的变化，研判保护棚的作用和效果，提出改进措施。7.2.5服役期限7.3施工要求7.3.1严格按照设计要求搭设临时保护棚，建筑形制、色调、外观应尽量与石窟寺协调，必要时根据7.3.3结构连接节点强度应满足设计要求，必要时采取加强措施，确保临时保护棚结构的稳定性和刚7.3.4临时保护应充分考虑参观游览需求，预留安全游览和应急避险逃生通b)环境数据采样频次不低于10min/次，对于特别稳定的环境数据，采样频次不低于1h/次；c)保护棚建造过程中需实时分析环境数据与病害发育的关系，建造过程中7天内进行一次数据分析，建造完成后不少于30天进行一次数据分析，待环境及病害稳定后不少于90天进行一次数据分析，后续分析时间依次为6个月、1年。7.4.1环境调控效果检验7c)日照辐照强度阻断率：在棚内、外同步布设日照辐照强度传感器，日照辐照