比萨斜塔地基工程地质

1、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。比萨斜塔于年动工兴建，年完工，为层圆柱形建筑，全部用白色大理石砌成，塔高米，塔身墙壁底部厚约米，顶部厚约米余，塔体总重量达万吨。在底层有圆柱根，中间六层各根，顶层根，这些圆形石柱自下而上一起构成了八重个拱形券门。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（只有米深），

2、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米左右。比萨斜塔历史概述多年来，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分钟之久，极其危险。幸运的是，该塔仍巍然屹立

3、。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，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，从世纪开始，人们就对其采取了各种挽救措施。年，有关部门在塔基周围施行灌浆法加以保护。意大利政府还于年和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，年

4、该塔仅倾斜毫米，几乎停止了倾斜。而最近两年，更有改“斜”归正的趋势，已朝垂直方向转回毫米。据专家称，这主要是由于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 2000/06/2018:29 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

5、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 2000/06/2018:29 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

6、。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 2000/06/2018:29 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，

7、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 2000/06/2018:29 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

8、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

9、不斜，比萨也不成其为比萨了”。综述：“拉直”比萨斜塔 2000/06/2018:29 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

10、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 2000/06/2018:29 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

11、近100年时间，斜塔终于完工。 综述：“拉直”比萨斜塔 2000/06/2018:29 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

12、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 2000/06/19 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 2000/06/19 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

13、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 2000/06/

14、19 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

15、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 2000/06/19 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

16、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 2000/06/19 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，比萨斜塔倾斜有两大原因：一是塔身结构的脆弱性，二是塔基软土的不稳定性。他分析道：比萨斜塔所建造的地方，海拔仅为2.5米，正常水位仅低于地表1至2米，土质属淤泥、黄沙等冲击层软土。塔身外层20厘米，内层50厘米，虽然是大理石砌面，但墙体既非混凝土浇注，也非砖石所砌，而是污土填充料。另外，比萨是地震多发地带，因此比萨斜塔基层严重不稳定，塔身结构明显脆弱。 6月17日，近100名来自意大利比

17、萨的学生在导游的带领下登上了比萨斜塔，这是自1990年比萨斜塔关闭以来首次向外开放。因为斜塔的纠偏工程目前还在继续进行，这次百名学生的登塔活动只限于斜塔的第二层以下，而且此后至明年工程彻底完工，除专家和技术人员以外的游客登塔也仅此一次。虽然如此，这一象征性的登塔活动已使关心比萨斜塔命运的人们欣喜不已。比萨斜塔拯救委员会宣布：斜塔的纠偏工程已经取得了明显的效果，倾斜的塔身比今年年初时回复了13厘米，目前的倾斜度已相当于其300年前的倾斜度，一度曾濒临倒塌的斜塔因此可以再斜而不倒至少250年。名列世界七大奇迹的斜塔有救了！ 纪实：比萨斜塔“纠偏”记地基处理协作网网迅 2000/06/23 11:5

18、6 光明日报纠偏专家曹时中称比萨斜塔随时散架 2000/06/19 新闻晨报几个世纪以来，比萨斜塔倾斜的原因一直是人们关注的问题，各种解释众说纷纭，莫衷一是。有人说是建塔施工中的精确度偏离了设计方案造成的，有人认为是设计本身的问题。进入20世纪后，“地基原因”说逐渐占了上风。这种解释认为，由于粘土和砂组成的地基难以平衡地承受重达14553吨的塔身，从而导致了倾斜。1817年，两名英国的研究者在这方面提出了令人信服的研究报告，“地基原因说”自此开始广泛地被人们接受。从1550年到1817年的267年间，比萨斜塔共倾斜了5厘米。1838年，比萨斜塔又出现了一次较大幅度的倾斜，斜塔的保护工作从此开始

19、，在意大利政府的参与组织下，各领域的专家学者成立了专门的拯救委员会，研究制定纠偏的办法。此后，斜塔以每年平均1毫米的速度继续倾斜，塔身重心线偏离10%。纠偏专家曹时中称比萨斜塔随时散架 2000/06/19 新闻晨报早在20世纪80年代初期曾有人预言，比萨斜塔将在2003年到2004年间轰然倒塌，这使全世界关心比萨斜塔的人们心急如焚，斜塔拯救委员会向全世界征集办法，以期延缓斜塔倾斜的速度。但是，鉴于1934年向塔基土层内注入水泥后，反而使斜塔在1年内多倾斜了6毫米的教训，面对收集上来的各种方案，拯救委员会一直无法抉择。1988年，比萨斜塔向游人关闭，从1990年1月起斜塔全部关闭，纠偏工程开始

20、进入确定方案并具体实施阶段。或许是由于承受了太大心理压力的原因，意大利政府和比萨斜塔拯救委员会在近10年的时间里一直对纠偏工程低调处理，媒体对工程的进展和效果也绝少提及。纠偏专家曹时中称比萨斜塔随时散架 2000/06/19 新闻晨报现在的比萨斜塔拯救委员会主任是米凯莱-雅米乌科夫斯基，这位已在意大利都灵工业大学教了30年书的工程教授是位波兰人。在当初刚刚领导比萨斜塔拯救委员会的工作时，摆在他和同事们面前有成千上万种方案，这些方案五花八门，无奇不有。有人建议，先将斜塔分解拆除后，保存好，待夯实地基土层后再重新“组装起来”。另一位美国人建议，应设计一个透明的巨大罩子，将斜塔笼住。还有一位英国人提

21、出，干脆在斜塔的南侧与斜塔并排再建一塔，抵住可能倒塌的斜塔雅米乌科夫斯基教授和同事们还要接待来自全球的登门荐贤者和毛遂自荐者。 纠偏专家曹时中称比萨斜塔随时散架 2000/06/19 新闻晨报在此期间，拯救委员会的专家们也同时在小心谨慎地试验着各种纠偏办法，如1995年他们设计了在北侧塔基下的深层地下设置一些沉重的固锚，用钢索将固锚与北侧塔基连接，以期拉住北侧塔基上翘等，但几种办法最后都证明无效。经过8年之久的反复论证，拯救委员会选定了一个非常简单的纠偏方法：从斜塔的北侧地基下抽出部分沙土，使斜塔的倾斜自然北移。这一方法是一位意大利人早在1961年提出来的，因为其原理过于浅显，一直没有引起专家

22、们的重视。但此人后来到了墨西哥，用此方法将出现倾斜的墨西哥城主教堂扶正了。纠偏专家曹时中称比萨斜塔随时散架 2000/06/19 新闻晨报在经过精确的设计和充分的准备之后，抽土工程于今年2月13日正式开始。41条抽土管深深地插入20米深的北侧塔基地下，工程以日抽土100公斤的速度进行。与此同时，几条钢索环绕捆住斜塔的二层，向北拉住塔身，120部精密仪器从各个角度和高度严密监测斜塔的动静。一切正常，斜塔的倾斜开始出现了回复的迹象！专家们称，如果这项耗资约2700万美元的工程进展顺利的话，到2001年6月17日前后完工时，斜塔还可以再向北侧回复30厘米。到那时，比萨斜塔就可以再度向游人开放了。谈起在这项工程进行中的感受，雅米乌科夫斯基教授心有余悸：“担心始终伴随着我们，每次要触动斜塔时，我们都提心吊胆。”这也难怪，因为比萨斜塔已经不再是个普通的文物古迹了，它已经是全世界的一份珍贵文化遗产。(驻罗马记者马述强)地基处理协作网网迅中国“纠偏专家”：敢叫比萨斜塔重直立 人民网武汉4月13日专电 特派记者秦立东报道：我国著名的“纠偏专家”、武汉大学博士生导师刘祖德教授，用其独创“地基应力解除法”成功地为全国近百座高楼“纠偏”纠偏扶正，解决了4000余户居民的居住问题，为国家挽回了经济损失2亿多元，更对比萨斜塔纠正方案起