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地震摧枯拉朽,文物珍贵脆弱,如何做好文物防震工作?

时间:2019.06.25

6月17日22时55分,四川省宜宾市长宁县发生6.0级地震,成都高新减灾研究所与应急管理部门联合建设的大陆地震预警网成功预警本次地震,提前10秒向宜宾市预警,提前61秒向成都预警。地震预警更好的保护了人群,那么重要文物及艺术品的防震工作如何做到未雨绸缪呢?

随着现代减隔震技术的发展,从上个世纪90年代开始,美国、日本等先后提出将减隔震技术应用于文物的防震保护。1976年唐山大地震以后,国内开始重视对文物的防震保护工作,多家博物馆普遍采用了“卡、栓、粘、侧支”等传统手段保护措施。但是,大量震害事实表明传统的保护措施并不能确保文物在地震中的安全,我国的文物防震问题再次引起了管理阶层和研究人员的高度重视。

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文物保护如何在天灾面前未雨绸缪

我国是一个多地震国家,2008年汶川大地震对文物造成了巨大损害,甚至对陕西的兵马俑产生了一定影响:一号坑两件陶俑俑头偏斜;二号坑展柜中的中级军吏俑向右倾斜约5度;三号坑一件陶俑脚踏板、一件陶俑右披膊、一匹马头部及下额部有轻度裂缝,一匹马右前腿从原修复处开裂。如何加文物防震措施,已成为重中之重!文物震害主要集中在哪些方面?现有的防震技术是否有效?能否依靠科技创新让博物馆做到未雨绸缪?

1.建筑防震 首要保障

博物馆藏文物的防震措施从两方面入手:一是建筑,二是收藏和展示形式。我国的博物馆建设必须采取抗震设防或加固措施,达到抗震设防要求。抗震设计按基本烈度7度计算,按8度采取构造措施,能够达到小震不坏、中震可修、大震不倒的原则。

2.文物脆弱 杜绝隐患

有些文物因本身材质脆弱、结构薄弱或有裂纹。例如,相关研究曾以秦俑复制品进行振动实验。如果将秦俑脚部固定,在近地震烈度8度时其头部被折断抛出。因此,文物与基座、底座(支架)、陈列柜(或收藏柜)组合体的抗震性能,是文物防震研究的重点。另外,文物存放环境也要重视。门窗、天花吊顶、照明灯具、说明壁板等物体在地震作用下可能会砸坏陈列柜或文物。此外,地震所引发的次生灾害也会对文物造成损害。

3.隔震措施 方法多种

隔震是“软功”,采用减震吸震缓冲材料或结构将文物与底座隔开,达到保护文物的目的。日本的一些博物馆使用一种具有抗7级地震的粘附力的聚胺酯凝胶片(橡皮),可自由取下和重复使用,常用于粘贴固定瓷器和底座。用尼龙丝线或钢丝固定也是常见方法。博物馆陈列文物隔震台(免震台)在日本和美国已经有了开发应用;空气缓冲器及弹簧隔震台已被安装于京都广隆寺弥勒菩萨半座像下。东京博物馆、大阪市立东洋陶瓷美术馆、奈良博物馆、MOA博物馆等已经大面积装备了滚轮式、弹簧式或轨道式隔震台装置。

我国的隔震研究自上世纪80年代以来取得了长足进步。汕头市博物馆新馆率先采用了橡胶隔震支座进行了结构隔震处理。上海博物馆不久前在玉器馆的改造中采用了隔震措施。

贯彻防震对策的理念

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提高防震意识,做好各方面的准备,制订地震对策方案及危机管理体制,进行有关防震对策教育及防震防灾训练,做到一旦发生地震时不慌不乱,有条不紊,把灾害减小到最低程度。 

如果博物馆在开馆时发生地震,应首先考虑入馆者的安全,工作人员应在最短时间内疏导观众转移到室外安全场所。文物固然重要,但是人的生命是最优先的。其次是断电、断煤气,防止火灾的发生、防止在混乱中有人盗窃文物。再次是在可能的前提下,将文物按贵重程度迅速转移到安全地方,防止二次灾害的发生。 

从博物馆建筑本体采取防震措施

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日本九州国立博物馆防震建筑图纸

在建新馆时,从设计本身加入防震设计。在这里,先介绍一下防震的相关名词。即耐震、制震、免震。

耐震是指建筑物耐得住地震的摇动,不会倒塌。制震是指在建筑时使用特殊的建筑部件,如液压、油压、支架、拉杆、拉簧等等,使其在地震时,将地震的能量吸收,以减轻对建筑物的损坏。免震是将建筑物与地面分割开,使地震的晃动无法传到建筑物,这样基本能避免建筑物及陈列品的损坏。 

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建筑本体减震装置

另外,对于已建成的博物馆所采取抗震、耐震措施。例如,日本国内大量现存博物馆在当初建设时并未过多考虑防震对策,日本的木结构建筑可在基础部分增设避震器,内壁增加斜向拉杆等措施,而中国基本上是钢筋水泥建筑,所以主要手段应该是加固和增建防震墙和防震柱等。 

具体做法是首先应防止建筑物的倒塌或局部塌落,请专业人员检查地基的坚固性,是否有局部的地盘下陷,建筑是否有倾斜,墙壁是否有裂缝,天井、壁面是否有剥落的可能等等。具体措施可根据当地的建筑条件由专业人员解决。 

展厅、展柜、库房应采取的防震措施

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雅安博物馆元代瓷器在地震中受损(四川省文物局提供)

1.建筑物在不倒塌的情况下,我们应该着眼展厅内和库房的防震措施:

(1)文物的保管、收藏及展示空间尽可能设在博物馆的低楼层。

(2)文物的保管、收藏空间尽可能宽敞一些,器物之间要有一定的空间。展示空间也尽可能宽敞些,展柜与展柜之间最少应是展柜高度的1.5倍(阪神大地震,独立展柜有的横向移动了40>60厘米)。 

(3)天花板、墙壁及所设置的挂钩等,在地震时因震动、摇动或共振造成掉落、脱落、剥落的情况有所发生,所以在材料的选择、施工时要慎重进行。

(4)天花板的照明器具、灯具要选择结实材质,同时安装也应非常牢固,以及交换的便利性。 

(5)所有的文物、展品不能直接靠在墙边或放在地板上展示或保管。

(6)展柜应使用相对厚的玻璃,但绝对不可使用强化玻璃。因强化玻璃有自己破碎的先例。

(7)展厅一定要设置紧急避难用的诱导标志及照明。包括手电简要常备;钥匙要放在固定的地方;警报及紧急时的情报设备要定期检查,确认是否能使用;定期进行防灾避难训练;地震时有可能发生停电,故防盗系统的警报会失灵,应相应设置其他的防盗或警报措施,防止盗难发生。 

(8)空调机、发电机、电梯及其他配管、风道等附属设备,应尽可能与建筑本身分离,以切断两者间的振动传播。 

(9)展台、展柜自重尽量轻量化,重心尽可能降低,特别是有玻璃的单独展柜,如果重心高,而且四脚固定得比较死,那么就很容易翻倒。

(10)展台、展柜在形状设计上尽可能是安定的形状,并且结实。在摆放位置上要考虑柱子、梁等之间的距离。同时看顶部是否可以连接,以增强其安全性。

展台、展柜作为摆放文物的台面,应选择有一定摩擦力的材料制作,以防止文物因地震的摇动而滑落。

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2.在这里还要补充三点:

其一,装有玻璃的展柜,其玻璃与框之间尽可能不要有空隙,空隙大振动幅度就大,玻璃就容易破碎。如有可能,应填充橡胶条。有专家也建议用合成玻璃,就像汽车的风挡玻璃一样,碎了还连在一起,也不会落下。但其玻璃是有一层或两层膜的,故多少都会有一点颜色,对观览效果会有影响。

其二,可移动的展柜底部有轮子,但展示时必须要放到刹车的位置,最好能垫固定脚,使展柜更稳定。日本还有一种垫在展柜四脚的简易避震器,在没有免震柜和免震台的情况下,也不失一个防震的好办法。

其三,展柜内尽可能不再设展架,即使设展架,也严禁使用玻璃板。 

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文物保护防震装置

3.免震展柜和免震台 

顾名思义,免震展柜就是可免震的展示柜。其形状主要是独立式方形玻璃展柜或长方形玻璃展柜,其下部有免震装置。而免震台就是侧面看是两块平板拼成的一个台子,而内部有免震装置。

免震台或免震柜又分成二次元免震和三次元免震。二次元免震就是免震台上部水平方向可滑动,当地震只是水平方向摇动时,可达到免震效果。免震台两块平板之间装有万向滑轮,下面的板固定在展柜里,上面的板可随着地震的晃动前后左右滑动,这样可以避免摆在板上的文物不致翻倒或滑落。由于下面的板是中间低、四边高,所以上面的板在滑动到边缘时,又会滑回中间低的部位,这样可保持上面的板,包括摆放的文物能回到免震台的中间位置。

三次元免震装置即除了可水平滑动外,还在下部装有可吸收上下震动的避震装置。这样不管是上下震动还是左右晃动,都可吸收很多地震的能量,从而使文物不易翻倒或颠落。奈良国立博物馆针对三次元免震台进行了地震波加振及免震台动作试验,震动设定相当于4级地震,结果显示摆放在免震台上的高脚杯未造成翻倒及杯中的液体晃出。

文物展示及保管的一般防震手段及技术

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即使在没有免震装置或免震台的条件下,还是有很多手段和技术可以使文物在地震时不受损害。各次大地震的受害情况显示,文物损害情况最多的不是其自身翻倒、滑落而受到损坏,而是因为其他物品落下,砸到文物而造成的损害。如照明灯具的落下,天花板、说明牌的落下,展厅、展柜玻璃的破损,文物架的翻倒等等。

另外,个人收藏家也需要注意这些问题。解决了以上问题后,下面就谈谈关于文物展示及保管的防震手段和技术。有些手段虽然很简单但非常有效。由于文物种类多种多样,这里只能介绍几种代表性的防震手段。 

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1.用丝线拴绑然后固定

这种方式是最常用最传统的,国内的很多博物馆也在使用,由于观览效果不太好,所以已经开始用其他方法取而代之,但仍不失为有效的手段之一。具体做法是在陶俑、梅瓶等文物的颈部或腰部系上白色透明尼龙线(可以用钓鱼线,因钓鱼线细且结实,不影响观览效果),再将丝线拉紧用小钉固定到展台的四角。

要注意拴绑的地方如颈部是否结实。若用丝线直接拴系文物有可能造成色彩剥落,所以颈部或腰部有彩绘的话,可加上一根小细透明套管,这样可避免对文物的摩擦。唐三彩或瓷器的话就没关系了。另外有些不稳定的青铜器也可用此方法。

尼龙线有粗细号数,一般日本的尼龙线的张力限界是号数的2倍,即4号线的承受重量是8公斤。最好使用比承受重量的号数再高一号的尼龙线较为安全。 

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美国的博物馆使用的是一种新素材的丝线,也就是用超高分子树脂做成的钓鱼线(主要是钓鱿鱼的),它比一般的尼龙线张力高2.5倍。另外,在拆除丝线时也要小心,以往发生过拆除丝线时文物翻倒的事例。 

针对陶俑还有一种简单易行的防震展示手法。一般陶俑都是中空的,尤其是女俑,可以在展台中心固定一个适用于陶俑的立柱。这样既不影响观览效果,又十分安全。所以只要是中空的陶俑都可采取此方法。 

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陶瓷器类可移动文物通用防震装置和存储装置

2.用支架固定

此种方法也是较常用的,适用于很多文物,国内有些博物馆也使用此方法。比如,石佛像、兵马俑、陶俑等,大的用铁架子,小的用有机玻璃架子。

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3.固定器物底部

一般的陶瓷杯、碗、瓶、罐至少在足底贴上防滑小垫。贴在足底,不影响观览效果,当然,如果是摆放在防滑的展台上则可以不使用。 

另外,日本最近发明了一种透明胶垫,可根据器物的形态选择且不会粘在文物上。同时,制造公司还可根据瓷器底部的形状做成窝状,将瓷器底部卧在窝里,使之更加安全。因为此方法比较经济实惠,所以更适合一般个人收藏者使用。 

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以上简单介绍了一些博物馆展示藏品的基本防震手段,当然,针对每件文物都会有一些特殊的方法或是在一件文物上同时使用两种方法,大家可以发挥自己的聪明才智,想出更好的展示方法,使展出的文物在突发的灾害中能将损坏程度降到最低。