比萨斜塔地基工程地质

比萨斜塔概述比萨斜塔位于意大利中部比萨古城内的教堂广场上，是一组古罗马建筑群中的钟楼。比萨斜塔于１１７４年动工兴建，１３５０年完工，为８层圆柱形建筑，全部用白色大理石砌成，塔高５４．５米，塔身墙壁底部厚约４米，顶部厚约２米余，塔体总重量达１．４２万吨。在底层有圆柱１５根，中间六层各３１根，顶层１２根，这些圆形石柱自下而上一起构成了八重２１３个拱形券门。整个建筑，造型古朴而灵巧，为罗马式建筑艺术之典范。钟置于斜塔顶层。塔内有螺旋式阶梯２９４级，游人由此登上塔顶或各层环廊，可尽览比萨城区风光。比萨斜塔历史概述建塔之初，塔体还是笔直向上的。但兴建至第三层时，发现塔体开始倾斜，工程被迫停工。塔体出现倾斜的主要原因是土层强度差，塔基的基础深度不够（只有３米深），再加上用大理石砌筑的塔身非常重，因而造成塔身不均衡下沉所致。这种情况的发生，完全是由于建筑师对当地地质构造缺乏全面、缜密的调查和勘测，使其设计有误、奠基不慎造成的。塔停建９６年后，又开始继续施工。为了防止塔身再度倾斜，工程师们采取了一系列补救措施。如，采用不同长度的横粱和增加塔身倾斜相反方向的重量等来设法转移塔的重心。但由于建成的三层倾斜已成事实，所以，全塔建成后，塔顶中心点还是偏离塔体中心垂直线２米左右。比萨斜塔历史概述６００多年来，因松散的地基难以承受塔身的重压，仍然继续而缓慢地向南倾斜。塔基南面已开始的一次大地震使斜塔受到了强大的冲击，整个塔身大幅度摇晃达２２分钟之久，极其危险。幸运的是，该塔仍巍然屹立。这种“斜而不倾”的现象，堪称世界建筑史上的奇迹，使比萨斜塔闻名遐迩。据说，１５９０年意大利伟大的科学家伽利略，曾在斜塔上做过著名的自由落体运动实验。他使两个重量不等的铁球从塔顶垂直自由落下，结果同时着地，从而一举推翻了古希腊著名学者亚里士多德关于重量不同的物体，其下落的速度也不同的定理。比萨斜塔历史概述由此，比萨斜塔更加名噪全球。为了使这座世界闻名的历史建筑物免遭坍塌之厄运，从１９世纪开始，人们就对其采取了各种挽救措施。１９３０年，有关部门在塔基周围施行灌浆法加以保护。意大利政府还于１９６５年和１９７３年两次出高价向各界征求合理的建设性意见。有趣的是，正当有关专家选择方案、计划动工时，经比萨大学用高精度电子仪器测定证明，１９７８年该塔仅倾斜０．０２７毫米，几乎停止了倾斜。而最近两年，更有改“斜”归正的趋势，已朝垂直方向转回３．１５毫米。据专家称，这主要是由于１９８４年以来该地连续多场大雨，造成比萨周围地面的湿度增加，水分渗入地下，使塔基发生变化所致。综述：“拉直”比萨斜塔:29北京晚报著名的意大利比萨斜塔在6月16日和17日两天接待了关闭10年后的第一批客人——他们是记者和比萨大学的大学生。这些人是一批幸运者，因为接纳他们参观不过是为了向世人显示，这个由重量为1.6万吨大理石建成的比萨斜塔已经安全，而后斜塔还要关闭，到正式开放还需大约一年时间，即明年6月。到此之前，工人将搬走重达661吨的铅块配重，拆除起稳定作用的钢丝悬索，使斜塔恢复它原有的娇姿。58米高的比萨斜塔在1173年开始修建，1年后，在它刚被建到10.5米时，由于塔身重量过大，地基土壤强度不够，塔身开始向南偏倾，但是，建塔工作却仍然继续，并在1360年完成。比萨斜塔也因其斜而闻名于世。此外，著名的物理学家伽里略在16世纪曾在其上做了有名的自由落体试验，更使它名声大振。综述：“拉直”比萨斜塔:29北京晚报两种可能比萨斜塔会塌但是，随着时间的流逝，比萨斜塔越来越斜。到1990年，塔身南部下降到地平线以下4米多，而北部则升高到地平线以上1米多，重心已偏离铅直线达4米至5米，倾斜度为6度。专家鉴定，在两种情况下比萨斜塔可能倒塌。一种是地层移动，使它在20年至25年间倒塌；另一情况是越来越倾斜的塔身给第二层的压力越来越大，会使斜塔随时倒塌。意大利政府决定关闭斜塔，建立政府委员会进行国际招标使斜塔“改斜归正”，此举已经是意大利政府为拯救斜塔所成立的第19个政府委员会了。一个以米切尔·加米尔科夫斯基为首的国际专家小组中标，加米尔科夫斯基是意大利都灵大学工程系的教授。综述：“拉直”比萨斜塔:29北京晚报“土法”治斜见奇效在这次拯救比萨斜塔工程中，米切尔·加米尔科夫斯基采用了工程学上罕见的方法。在工程开始时，他们先用18根窄钢条箍住塔身，然后又用水泥在塔基做成一个稳定箍，接着为斜塔拉上一对钢丝悬索，在斜塔北面加上重661吨的铅块配重通过钢索与斜塔联系起来。这样简单的方法居然有效，到1993年，比萨斜塔不但停止了偏斜，而且还恢复了15毫米，与4米至5米的总偏斜量相比，15毫米确实算不得什么，但是这无论如何是一个进步，况且斜塔已停止了倾斜。此后，他们做了各种试验，包括在类似的土壤上建造一个重量和斜度相同的模型来研究最后的解决办法。从去年1月他们又开始挖空在斜塔北面地基下的土壤，总共挖出了500立方米的土，从而巧妙地将斜塔纠偏。综述：“拉直”比萨斜塔:29北京晚报比萨斜塔恢复100年前状态由于这些方法匪夷所思，人们都半信半疑，因此当1998年为安全起见工人先用巨大的钢索将比萨斜塔固定时，整个意大利的媒体几乎发出异口同声的嘲笑：“难看的西裤吊带”。然而，在大约一年多之后，工程已显示出巨大成果，加米尔科夫斯基满怀信心地宣布，“我们已经拯救了比萨斜塔，我们将人类宝贵的文化遗产还给了人类。”在今年初，它已被纠偏回14厘米，恢复到100年前的状态。预计在工程全面完成后，它比1700年时还少偏43厘米，从而可以使它足够稳定，但是这个偏差肉眼并不能看出，比萨斜塔的偏斜之美依然不改当年。有关人员预料，在这种状态下，比萨斜塔可以维持200年到300年不倒。那么，为什么不彻底纠正斜塔偏斜，使它完全直立呢？原来这里既有技术困难的原因，也有另外的考虑，这就是，“如果比萨斜塔不斜，比萨也不成其为比萨了”。综述：“拉直”比萨斜塔:29北京晚报比萨斜塔纠斜由来已久意大利人为了解决这个问题可以说是煞费苦心，早在1272年，在建造工程经过5年的停工又重新开工时，工人为了纠偏，还减薄了南面用的大理石厚度。后来，在1360年到1370年间，在顶层还加了一个钟楼，工人使这个钟楼稍微向北倾斜，用以纠偏。因此，如果您仔细观察会发现，比萨斜塔如同一个香蕉，顶尖部分少许有些倾斜。但是，由于没有抓住根本因素，斜塔照斜不误。在19世纪，意大利政府曾请法国和英国工程人员，对比萨斜塔进行了最精确的测量和勘察。在1991年，意大利政府还在塔内安装了高科技设备，用以记录风速、温度、太阳辐射强度、地层活动、塔的偏斜及它的铅直和水平运动、塔壁温度等等重要数据。只是到了20世纪90年代，人们才找到了一个看似普通平常其实却很有创见的简单方法解决了这个难题，使这个人类共有的宝贵遗产重现昔日光彩。综述：“拉直”比萨斜塔:29北京晚报比萨斜塔好事多磨比萨斜塔从一开始就倾斜，固然是一个不幸，但正如维纳斯断臂，这个倾斜也为它带来声誉，它不仅成为旅游胜地，而且也是摄影家和画家的青睐对象。比萨斜塔经历了意大利中世纪战乱的影响，建造工作不时中断。在建造当初，比萨还是一个富裕的邦国，而在建造中期，比萨邦国已经被热那亚邦国打败，工程停了下来，如此反复，花了近100年时间，斜塔终于完工。综述：“拉直”比萨斜塔:29北京晚报总之，影响这个工程的不仅有技术问题，而且还有经费问题。这项工程的投资高达2700万美元，费用高昂，甚至在一年前，在拯救工程初见成效时，人们还不清楚今后的资金能否到位。就是现在，据说还有200万美元的资金尚未到位。也许是应了好事多磨的古话，现在比萨斜塔终于保全了金身，我们也希望斜塔的资金终能到位，使它明年能如期向游人开放。不过，游人不可能像以前那样，不受限制地登上这个8层斜塔的294个台阶，一览历史名城比萨的美丽风光。据了解，过去比萨斜塔每年最多时参观人数高达80万人，有关人员说，今后的比萨斜塔一定会悠着点，原因很简单，一是为了自己；二是为了世界的明天。(青水)纠偏专家曹时中称比萨斜塔随时散架新闻晨报晨报18日杭州专电：关闭了10年之久的意大利比萨斜塔经过修复后，于本月17日向游人进行了四五个小时的短暂开放。据当地政府称，斜塔未来300年时间里都不会有危险。今天一早，晨报记者急赴杭州，采访了曾参与比萨斜塔纠偏修复工作的世界著名纠偏专家曹时中。他说，目前加固斜塔的钢筋、铅锭一旦拆掉，比萨斜塔随时将有散架的危险。纠偏专家曹时中称比萨斜塔随时散架新闻晨报曹时中有丰富的斜塔纠偏经验，曾对国内80余座斜塔进行过纠偏，无一失败。1998年，他应意大利拯救比萨斜塔国际委员会邀请赴意专门考察比萨斜塔。整治比萨斜塔是曹“一生中最大的夙愿”。基于长期的斜塔纠偏经验和对比萨斜塔的实地考察，曹时中认为，目前对比萨斜塔的修复“属过渡性措施”，解决不了斜塔的“长久稳定问题”。同时目前采用的斜塔纠偏办法将对斜塔本身造成难以弥补的“内伤”，不可能从根本上改变斜塔倾斜的现状。如果不及时对斜塔采取卸负、加固、纠偏、维修措施，固定斜塔的钢筋、铅锭一旦抽掉，斜塔随时将有散架的危险。对此，曹时中深表忧虑和不安。曹时中认为，目前对比萨斜塔的整治没有从根本上解决以下两大问题：一是塔身结构的脆弱性，二是塔基软土的不稳定性。纠偏专家曹时中称比萨斜塔随时散架新闻晨报今年70岁的曹时中从孩提时代起就对塔体由斜变正深感兴趣。1952年，他从浙江大学毕业后便开始从事建筑设计等方面的工作，塔体纠偏是其工作的重要内容之一。1990年3月，曹时中用20天时间，成功地将高31.5米的舒公塔完好无损地“改斜归正”。1992年，他纠偏加固了倾斜1.56米的上海青龙塔。1995年，曹历时三个月，扶正太原东塔。迄今为止，曹已扶正危房和抢救斜塔80余座。扶正比萨斜塔是曹时中“一生中最大的夙愿”。从60年代起，他就开始大量收集比萨斜塔的资料，以致于他手中掌握的资料比意大利的比萨斜塔专家还要详细。1998年8月，曹时中应意大利拯救比萨斜塔国际委员会的邀请远赴意大利对比萨斜塔进行实地考察。8月12日，在对比萨斜塔的拯救工作有了系统的了解之后，曹决定在罗马举行一次新闻发布会。会上，曹宣布：“中国纠偏技术可以拯救比萨斜塔。”纠偏专家曹时中称比萨斜塔随时散架新闻晨报“治比萨斜塔，必须采取长期实践证明的、十分安全的、成功的成熟的经验，而不能像现在一样走一步看一步，边实验边看结果；比萨斜塔，经不起如此折腾。”在曹教授眼中，不管是已经实施的加铅锭法，还是将采取的块石塔基浅层抽泥法、塔体拉结筋加固法、塔基北侧拉地锚法等，都是“摔跤式”、“拳击式”的急功近利的方式，它们都不成熟，都有可能造成塔基塔身的松散，甚至造成斜塔的提前倒塌。特别是钢牵引方法，在任何情况下都会使塔身产生结构性破坏。纠偏专家曹时中称比萨斜塔随时散架新闻晨报曹时中说“比萨斜塔并没有治好”的根据是，拯救委员会采用的措施并没有解决比萨斜塔倾斜的两大根本问题。曹时中直言，比萨斜塔