CN1056329A - 倾斜古塔的纠偏方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种建筑在软土地基上的倾斜古 塔纠偏方法。该方法的特点是在古塔基础沉降较小 一侧的塔基边缘设置若干垂井，离垂井若干距离处等 距设置若干斜井，斜井和垂井井底相通，用压力水和 空压气将垂井井底处位于塔基下部的土体冲刷成淤 泥状土，然后用排泥设备将淤泥状土经斜井运至地面 存放，在排泥过程中，有控制地使古塔基础原来沉降 较小的一侧逐步加大下沉量，从而达到纠偏目的。

Description

本发明提供了一种倾斜古塔的纠偏方法，特别是一种建筑在软土地基上的倾斜古塔的纠偏方法。

古塔是古建筑中的一枝奇葩。国内外现存的古塔数以万计，它不仅给我们留下了古代的文明，而且在丰富人们的生活、发展旅游事业中仍然发挥着不可低估的作用。但是由于不少古塔是建筑在土质不匀的软土地基上，或者由于地基土在地下水长期的浸润下使地基失稳，结果造成古塔的不均匀沉降，使古塔发生倾斜甚至倒塌。世界上著名的意大利比萨斜塔就是建筑在河口的软土地基上，由于沉降不匀而使塔身倾斜。数百年来虽然因它的斜而不倒和伽利略的重力实验而名闻遐迩，但目前已向南倾斜5.5米左右，並且仍以每年1毫米的速度继续向南倾斜。因此拯救倾斜的古塔免于倒塌已经成为人们一直渴望解决的问题。由于历史的原因，前人未能给我们留下建塔时完整的技术资料，而今人对现存古塔的地基、基础和塔身构造的了解都有一定的难度。古塔一般具有细长比大、基础面积小、塔身重量大、地基单位面积荷重大的特点，再兼古塔的重大文物和旅游价值，因此人们不敢轻易地从根本上纠正倾斜的古塔，一般只是作些局部的修缮、加固延缓坍塌而已。目前尚无系统、完整、科学可靠的倾斜古塔的纠偏方法，成为建筑领域中一项技术难题。

本发明的目的就是要提供一种建于软土地基上的倾斜古塔纠偏方法，解决人们一直渴望解决而始终未能获得成功的建在软土地基上的倾斜古塔的纠偏问题。

本发明是这样实现的：在古塔塔基沉降较小一侧的塔基边缘设置若干垂井，其中心间的距离为3～5米，垂井的内径为1.5～2.0米，垂井井底离塔基下底1～25米，在古塔塔基沉降较小的一侧，离垂井若干距离处等距设置若干与垂井井底相通的斜井，其中心间的距离为1.8～2.2米，斜井的内径为0.3～0.8米，斜井井筒的向下倾角为50°～60°，在垂井井底用压力水和空压气将垂井井底处位于塔基下部的土体冲刷成淤泥状土，用排泥设备将淤泥状土经斜井运至地面存放，用监测设备测量古塔基础每天的沉降量，根据沉降量用排土量的大小控制古塔沉降较小一侧基础的沉降量，其数量控制在每天沉降20毫米以内，经纠偏，古塔达到预定位置后，在垂井和斜井中回填砂或砂土。

本发明建于软土地基上的倾斜古塔的纠偏方法采用有控制地将垂井井底处、位于塔基下部的密实土体冲刷成淤泥状土然后用排泥设备将泥浆输送至地面的方式，在塔身、塔基倾斜而产生的压应力作用下，被压力水和空压气所扰动的土层，其纵断面形状基本上自动呈三角形（冲刷位置离塔基底部愈近，这种现象更明显）。当冲刷出来的淤泥浆被泵上地面后，由于塔身和塔基下的土体自身重量很大，塔身、塔基和塔基下的土体会整体下降，因此工作面上每次取土后造成的土体空隙中残留的淤泥质土被随时挤出，纵断面基本上呈三角形的土体空隙会及时闭合，古塔基础原来沉降较小的一侧逐步加大下沉量，从而使塔身、塔基随即获得一定量的纠正。由于每次对土体的冲刷和搬运数量可以人为控制，並且在地面对塔身和塔基的纠偏情况用仪器进行监测，因此纠偏量的控制是可靠的。又由于取土量每天有限额是逐日积累的，每天纠偏量不大且均匀，因此纠偏是安全的。特别是取土在深层进行时，不会对塔身和塔基的稳定性产生明显的影响。淤泥土可以经斜井用机械方法取出，因而施工方便。实施本方法还有设备简易、费用低廉、施工期短、纠偏无后遗症的优点。

以下将结合附图对本发明作进一步详细描述。

图1是本发明倾斜古塔纠偏时塔身、垂井、斜井平面位置布置示意图。

图2是图1沿A～A线的剖面示意图。

图3是垂井、斜井合并成排土槽作地表浅层取土时的示意图。

参照图1、图2，在塔基1沉降较小一侧的边缘布置若干垂井2，垂井主要作下人井，也可作运送排泥设备之用，其内径为1.5～2.0米，垂井中心间的距离为3～5米。垂井数目由塔基的平面尺寸、古塔倾斜程度、纠偏量和在垂井井底取土的数量来决定，一般来说，塔基的平面尺寸大、纠偏量大、取土量大则垂井的数目多一些。垂井的深度视塔身、塔基的构造形式和刚度而定，如果塔身刚度差、倾斜度大、地基土经后人人工扰动，例如曾作化学加固、灌浆处理等，则垂井深度的取值应大些，垂井井底位置应在人工扰动过的土层之下。如果古塔基础为浅层摩擦桩，则垂井井底位置应选在摩擦桩桩尖以下的土层。如果垂井为下人井，为安全计垂井深度不超过25米为宜。如果采用深层取土，则垂井深度应考虑的因素还有①选取基底附加应力较小的土层，②选取易于排泥的土层，③纠偏后易于固结的土层。浅垂井可采用人工挖土，用^＃75砖、^＃50混合砂浆砌筑井圈的方法施工。深垂井可以采用机械冲抓取土，机械下压钢沉井的施工方法，亦可采用钢筋混凝土沉井法施工，为便于下沉筒身可做成上小、下大的形式，其斜度为1%。

在古塔沉降较小的一侧，离垂井若干距离处等距设置若干与垂井井底相通的斜井3。斜井中心间的距离为1.8～2.2米，一般每三口斜井和一口垂井井底相通，组成一个工作单元。斜井的内径为0.3～0.8米，斜井井筒的向下倾角为50°～60°。斜井施工时可用钻机钻孔，孔径应比预定的斜井内径稍大，经泥浆护壁后筑成斜井井筒。斜井3的下端和垂井2的井底相通，垂井2的井底即为取土工作面，经压力水和空压气冲刷出来的泥浆由泥浆泵等排泥设备经斜井运至地面的泥浆池存放。

参照图3，当塔身、塔基刚性好，塔身倾斜不大，且塔基以下土体未经人工扰动时，取土工作面可直接安排在塔基下底面处。此时由于工作面在地表浅层，因此垂井和斜井合二为一，形成排土槽4地表浅层取土的形式。使用排土槽作为取土工作面时，塔基下经稀释的泥浆直接流入排土槽内，再由泥浆泵等排泥设备将泥浆送至地面的泥浆池存放。如果建塔地区地下水位高，则应考虑设置集水井排水。

古塔纠偏过程中，应严格进行沉降观测並记录古塔的沉降量和纠偏过程中发生的情况。具体的做法是在塔身底层四周的特征点上设置沉降观测点5，每天早、中、晚用水准仪观测记录各一次，作为控制取土量、沉降量的科学依据，沉降量控制在每天20毫米以内，如果塔身刚性差、倾斜度大、塔身高、地基土承载力低的情况下，为安全计，沉降量应控制在每天10毫米以内。倾斜古塔的纠偏情况可采用经纬仪、垂直挂线器进行监测。

当古塔附近有建筑物时，古塔纠偏时开挖的垂井和斜井可能会使这一地区的地下水位下降，造成古塔周围建筑物下沉、开裂，具体的解决办法是①设立地下水位报告仪，②布置回灌水设备，③采取垂井井底事先局部封底的措施。

经纠偏，古塔达到预定的纠偏位置后，垂井和斜井最好用砂回填。如考虑到节约投资，也可以用砂土回填，砂与土的混合比应根据当地土质经实验室测定后的结果确定，以保证古塔周围地基土的稳定性，避免经纠偏后的古塔再次偏斜。

下面是对一建筑在软土地基上的倾斜古塔、使用本发明所述方法所作纠偏试验的实例：古塔建于明末，为七层方形砖砌结构，塔高27.46米，经400余年风雨侵蚀，已使塔身通体严重开裂，砖砌体疏松。塔基为块石基础，建在冲积土层上。地表至地下6米为素填土，地表6米以下为粉细砂土，属软土地基。该塔的基础一半在河边的堤坝上，一半在河床上，在旺水季节或上游水库放水时，河水淹没塔基，水位最高时水面高于塔底层平面1.7米，枯水季节或上游水库不放水时，古塔全部裸露在河滩地表上。该塔塔身已向南西倾斜，塔尖偏离塔中心线的水平投影距离为1.267米。试验前在古塔北东塔基础沉降较小的一侧砖砌（配加固筋）沉井二口，于1990年2月10日开始采用本发明所述方法进行排泥纠偏，至1990年3月18日悬挂在塔顶底中央垂线上的重锤尖端指向塔底的中心点（该塔五层木梯已破败坍塌，塔内自塔顶至塔底贯通）。从而表明塔尖与塔底中心点已位于同一线沿垂线上，斜塔被纠正，试验达到预期目的。

Claims (1)

1、一种建筑在软土地基上的倾斜古塔纠偏方法，其特征是：

(1)、在古塔基础沉降较小一侧的塔基边缘设置基干垂井，其

(1.1)、中心间的距离为3～5米；

(1.2)、垂井的内径为1.5～2.0米；

(1.3)、垂井井底离塔基下底1～25米；

(2)、在古塔塔基沉降较小的一侧，离垂井若干距离处等距设置若干与垂井井底相通的斜井，其

(2.1)、中心间的距离为1.8～2.2米；

(2.2)、斜井的直径为0.3～0.8米；

(2.3)、斜井井筒的向下倾角650°～60°，

(3)、在垂井井底用压力水和空压气将垂井井底处位于塔基下部的土体冲刷成淤泥状土，

(4)、用排泥设备将淤泥状土经斜井运至地面存放，

(5)、用监测设备测置古塔基础每天的沉降量，

(6)、根据沉降量用排土量的大小控制古塔沉降较小一侧基础的沉降量，其

(6.1)、数量控制在每天沉降20毫米以内，

(7)、经纠偏，古塔达到预定位置后，在垂井和斜井中回填砂或砂土。

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