DB62/T 5213-2026 砂岩石窟防风化保护及质量评价技术规范

ICS 91.120.01 CCS P 20

DB62

甘肃 省地 方标 准

DB62/T 5213—2026

砂岩石窟防风化保护及质量评价技术规范

Technical specification for weathering protection and quality assessment of sandstone grottoes

2026-08-09实施

2026-05-09 发布

 

甘肃省市场监督管理局发 布

目次

前言 II

1 范围 1

2 规范性引用文件 1

3 术语和定义 1

4 防风化保护基本规定 2

5 渗透加固 2

5.1 通用规定 2

5.2 设计要求 3

5.3 施工要求 3

5.4 现场质量评价 4

6 软覆盖保护 4

6.1 通用规定 4

6.2 设计要求 4

6.3 施工要求 4

6.4 现场质量评价 5

7 临时保护棚 5

7.1 通用规定 5

7.2 设计要求 5

7.3 施工要求 6

7.4 现场质量评价 6

参考文献 8

I

DB62/T 5213—2026

前言

本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由甘肃省文物局提出并监督实施。

本文件由甘肃省古代壁画与土遗址保护标准化技术委员会 (GS/TC15) 归口。

本文件起草单位：敦煌研究院、甘肃莫高窟文化遗产保护设计咨询有限公司、敦煌研究院文物保护技术服务中心、兰州大学、西北大学。

本文件主要起草人：郭青林、张博、裴强强、王彦武、刘鸿、刘晓颖、谌文武、孙满利、张景科、 俞作辉。

本文件由敦煌研究院负责解释。

II

1 范围

本文件规定了砂岩石窟防风化保护与质量评价技术的相关术语、定义，以及设计、施工和质量检验要求。

本文件适用于甘肃省砂岩石窟防风化渗透加固、软覆盖、临时保护棚等保护措施的设计、施工和质量评价。

2 规范性引用文件

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)适用于本文件。

GB/T 50452 古建筑防工业振动技术规范

GB 55001 工程结构通用规范

WW/T0028 砂岩质文物防风化材料保护效果评估方法

3 术语和定义

WW/T 0028界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

砂岩石窟 Sandstone Grottoes

在砂岩质地层中开凿形成的石窟建筑及相关附属文物。

[来源：WW/T 0028—2010,3.1, 有修改] 3.2

浅表层 superficial layer

砂岩石窟最先受到温度、湿度、水分、盐分及生物等外部因素作用的敏感区域。

注：是文物信息的主要赋存区域，厚度一般不大于100 mm。

3.3

风化层 weathering layer

因环境因素、内外营力共同作用导致物理、化学或力学性质发生衰减，出现粉化、结壳、龟裂、起翘、差异风化、片状剥离等现象的石窟浅表层。

3.4

渗透加固材料 materials for penetrating consolidation

通过化学、物理、生物等作用减缓砂岩继续风化，具有一定渗透性的液态物质。

[来源：WW/T0028—2010,3.4, 有修改] 3.5

防风化保护 weathering protection

为减缓砂岩石窟浅表层风化速率，维持长期稳定采取的干预措施。

1

3.6

渗透加固 penetrating consolidation

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。

3.7

喷洒渗透加固 spray penetration consolidation

利用高压雾化设备，将加固材料雾化喷洒至砂岩风化层表面，通过毛细作用向内部渗透的技术。 3.8

贴敷吸附加固 adhesion and adsorption consolidation

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。

3. 9

滴渗加固 drip consolidation

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术。

3.10

软覆盖 soft capping

培育适应砂岩石窟赋存环境的优势植物和微生物种群，覆盖砂岩石窟寺崖体表面达到减缓温度、湿度、水分波动幅值和雨水冲刷、冻融破坏、风沙侵蚀强度的防护措施。

3.11

保护棚 protective shelter

通过搭设与砂岩石窟、赋存环境相协调的临时性或永久性防护设施，减缓自然因素对砂岩石窟的影响，形成的具有保护功能的建筑物。

4 防风化保护基本规定

4.1 防风化保护主要包括渗透加固、软覆盖保护和临时保护棚等技术措施。

4.2 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寺实际单独或配合使用。

5 渗透加固

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。

2

5.1.5 渗透加固材料必须保证文物安全，不影响本体色调，不应破坏原本砂岩的胶结作用。

5.1.6 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 设计要求

5.2.1 应根据病害类型明确渗透加固方式、工序、用量及范围。

5.2.2 应明确喷洒、贴敷吸附、滴渗等渗透加固方式的工具、速率和安全要求。

5.2.3 应明确不同渗透加固方式的质量控制指标和量化测试方法。

5.3 施工要求

5.3.1 渗透加固方法及适用范围

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。

表1 渗透加固方法的适用范围与工序

渗透加固方法

适合病害类型

适用性说明与限制条件

加固工序

喷洒渗透加固

结壳、龟裂、起翘、差异风化、片状剥离、粉化

适用于大面积、风化层≤2mm区域。 对渗透性差的岩体效果不佳。

一般单独采用。

贴敷吸附加固

结壳、龟裂、起翘

适用于需深部补强、风化层>2mm的

区域。工序复杂，成本较高，不适用于极不规则表面。

一般先喷洒加固，后贴敷吸附加固。

滴渗加固

粉化

适用于局部絮状物较多(落砂区域等) 风化病害由内向外的精准加固。大面积使用效率低下，且易造成不均匀。

一般先滴渗加固，后喷洒加固。

5.3.2 喷洒渗透加固法技术要求

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, 距离为30 cm～50cm。

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，时间间隔不小于30 min, 再采用高浓度喷洒加固，直至达到加固要求。溶液浓度应通过前期实验确定。

5.3.3 贴敷吸附加固法技术要求

5.3.3.1 贴敷吸附加固必须同步采用支撑防护措施，一般采用刚柔性相结合的方式。

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%,在保证风化层完整性的前提下最大限度靠近、接触、压实风化层，贴敷压力不大于10 Pa。

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。

3

5.3.3.5 贴敷范围宜小于加固区域1 cm～3 cm, 渗透深度应不小于风化层厚度的1.2倍。

5.3.4 滴渗加固法技术要求

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。

5.3.4.2 滴渗使用针头直径不大于0.25mm。

5.3.4.3 滴渗针头插入深度宜为1 cm～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 现场质量评价

5.4.1 外观

5.4.1.1 使用高清数码相机照片表征风化表面宏观形貌，照片像素不低于300 PPI, 喷洒加固前后应无明显变化。

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%。

5.4.2 色差

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

采用硬度、波速等无损检测方法间接评估力学性能的改善程度，加固后指标较加固前提升应不低于 20%,且不应高于周边未风化岩体，具体指标应通过前期试验确定。

6 软覆盖保护

6.1 通用规定

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内部，以不破坏原砂岩岩体的历史遗迹为原则。

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。

6.1.3 软覆盖保护层应与石窟环境保持协调。

6.1.4 软覆盖保护层次生代谢产物不能对砂岩表面产生明显影响。

6.2 设计要求

6.2.1 软覆盖保护技术可适用于湿润环境和潮湿环境，且夏季植被覆盖指数 ( NDVI) 大于0.65的地区。当具备上述环境条件时，应综合评估石窟岩体病害特征、保护目标及技术方案，明确实施软覆盖保护的必要性。

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。

6.2.3 应明确软覆盖3年期覆盖度控制指标及量化测试方法。

6.3 施工要求

4

6.3.1 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10 mm。

6.4 现场质量评价

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，采取补种或调整组群关系等措施。

6.4.2 保温性

软覆盖较砂岩裸露表面，日较差变化降低幅度应不小于30%。

6.4.3 根系深度

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 临时保护棚

7.1 通用规定

7.1.1 当砂岩石窟致病因子难以短期查明，病害发育速率极快，石窟价值高，病害威胁程度严重的， 必要时可搭建临时保护棚。

7.1.2 临时保护棚勘察应包括以下内容：

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征;

c) 病害发育情况：风化病害特征、成因及发育速率等，也应评估危石坠落风险。

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、毛细水侵蚀、雨水溅蚀、温湿度波动、强日照辐射等。

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。

7.1.6 临时保护棚应具有可逆性，搭拆时应做好文物安全防护措施。

7.1.7 临时保护棚应与砂岩石窟赋存环境相协调。

7.2 设计要求

7.2.1 形式

临时保护棚优先选择开敞式保护棚，当有充分依据时，可选择其他保护棚形式。

7.2.2 外观

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。

5

7.2.3 结构

7.2.3.1 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。

7.2.3.2 临时保护棚宜采用轻型材料，一般选用装配式建筑物或构筑物。

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，应在综合评估后研究最小干预设计方案。

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。

7.2.3.5 应有明确的临时保护棚应急处置方案。

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

临时保护棚原则上使用年限为2年～5年，因保护需要可适当延长设计工作年限，但最长不得超过10 年。

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，必要时根据石窟寺实际协商调整。

7.3.2 地基基础应尽量采用非开挖式放大脚方式，避免对石窟寺可能遗址分布区的扰动和影响。

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度要求。

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道。

7.3.5 临时保护棚施工应按以下要求监测：

a) 临时保护棚建造前，本体和环境的各类指标监测应获取不少于1个完整周期年的数据;

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。

7.3.6 施工过程中的振动应满足GB/T 50452 对砂岩石窟寺的容许振动标准。

7.4 现场质量评价

7.4.1 环境调控效果检验

临时保护棚建成后，应量化检验环境调控效果，并符合下列规定：

a) 检验部位：同步在棚内、外石窟立面顶部、中部和底部不少于3个高程点位，对应位置环境基本一致，主要病害发育部位宜根据实际情况补充监测;

b) 降水阻断率：在棚内、外同步布设标准雨量筒，降水阻断率应达到设计值的95%以上;

6

c) 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，日照辐照强度阻断率应达到设计值的90%以上;

d) 温度波动幅度：在棚内、外同步布设高精度温度自动记录仪，棚内岩体表面温度日较差波动幅度应较棚外降低30%以上。

7.4.2 防护效果监测与评估

临时保护棚的防护效果评估应符合下列规定：

a) 监测数据完整性：保护棚建造前、后监测数据均应不少于1年，监测指标和报告应至少包括：

1)棚内、外的温度、相对湿度、日照辐照强度、降水量、降水强度、风速等环境数据;

2)石窟本体病害现象(如粉化、结壳、起翘、微生物等)的影像与描述记录;

3)数据分析与对比结论。

b) 病害发育趋势：保护棚内石窟岩体主要风化病害的发育速率应明显减缓，或趋于稳定;

c) 次生病害控制：不应产生新的或不可控的次生病害。

7.4.3 结构安全检验

临时保护棚的结构安全性能应符合设计要求，并按照GB 55001等相关标准验收。

7

DB62/T 5213-2026

参考 文献

[1] 岩土质文物保护名词术语[M], 王旭东、谌文武、韩文峰，北京：科学出版社，2014年.

[2] 甘肃省砂岩石窟寺风化机理与防控技术研究[M], 王旭东、郭青林、裴强强、张博、王彦武、 孙满利、刘晓颖、张景科、谌文武、杨善龙，北京：科学出版社，2024年.

[3] 中国文物古迹保护准则，国际古迹遗址理事会中国国家委员会制定，2015年.