[发明专利]黄土地基上倾斜砖石古塔类建筑纠偏的方法

说明书

技术领域

本发明属于砖石古塔建筑纠偏技术领域，具体涉及黄土地基上倾斜砖石古塔类建筑纠偏的方法。

背景技术

中华民族历史悠久，留下了丰富的文化遗存。如珍珠般散布于祖国大地上的古塔建筑无疑在我国古文化传承与保护中占有非常重要的地位。在悠久而艰难的岁月中，这些塔已幻化为当地老百姓的精神支柱。

古塔作为现存不多的古建筑，不仅对于研究我国古代建筑技术的发展具有极其重要的意义，而且对于研究我国古老的历史、文化、艺术、宗教以及政治、外交及经济等均具有无法替代的价值。

塔无不斜，由于古代建造技术的限制及千年岁月的破坏，目前我国现存砖石古塔，大多存在倾斜，个别已经倒塌。倾斜是威胁古塔建筑长久保存的最主要因素。

古塔建筑是古代主要的高层建筑，一般高度较大，可达50~80m以上。加之砖石的容重比较大，一座高大砖石塔对地基的作用力是很大的。眉县净光寺塔地基压应力约400kPa，旬邑泰塔的地基压应力约560kPa。另一方面，古人建塔大多对地基不做特殊处理，一般通过延长建造周期，使天然地基得以逐渐压实，从而获得比较高的地基承载力。

黄土在在我国有着广泛的分布区域。黄土是一种特殊性质的土，其土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小。当在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。随着环境的变迁，地下水位及土壤含水量可能发生变化，极易引起这些区域的砖石古塔建筑沉降不均匀或倾斜。据记载，我国历史上共造塔10000座左右，现存3000余座。倾斜是威胁古塔建筑长久保存的最主要因素，因保存释迦牟尼舍利而举世闻名的法门寺明塔即由于过度倾斜而于1981年倒塌，1987年重建。这使得文物界、文化界及宗教界的诸多学者无不痛心疾首。

偶亦可见现代钢筋混凝土及钢结构建筑物因不均匀沉降过大而对之实施纠偏者，然现代建筑有3大优势：①整体性较好，②材料强度高，③高宽比较小，因而对其实施纠偏的技术风险要小得多。

黄土地区砖石古塔类建筑的特点是：①塔体多以青砖黄泥砌筑而成，整体性较差，②砖石砌体本就抗拉强度较低，加之千余年岁月的剥蚀，故塔体材料多难以承担较大不均衡应力，③高宽比较大，塔体稳定性较差，④塔体地基压应力远超过其承载力特征值，故在黄土地区尚存在地基失稳的风险。因此对于黄土地区砖石古塔类建筑实施纠偏扶正，其技术风险及技术难度要大得多，绝对不可以缆绳拽拉以求端正！

目前有关黄土地区对倾斜砖石古塔类建筑成功实施纠偏的工程案例尚不多见。国内外见诸报道的其他地区古塔类建筑纠偏工程案例及方法特点见下表：

以上工程案例中，南京定林寺塔倾斜最严重，斜7.59°，但塔体高度较小，工程难度及风险也相对较小；太原双塔东塔塔体高大、纠偏量也较大，但塔体倾斜较小（2.93°），塔体倾斜变形速率较小，工程风险也相对较小。国际上最具影响的古塔纠偏工程唯意大利的比萨斜塔。比萨斜塔的纠偏与加固工程影响最大，持续时间最久，投入的资金最多，动员的技术力量最强。

以上国内工程案例中，其塔体纠偏多借助于竖井掏土纠偏，并结合钢缆牵引。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竖井；②在竖井与塔基底部设置若干与竖井井底相通的斜井；③通过竖井用压力水和空压气将塔基下部土体冲刷成淤泥状土；④将淤泥状土经斜井运至地面，根据排出泥土量控制古搭沉降较小一侧基础的沉降量；⑤经纠偏，古塔达到预定位置后，在竖井和斜井中回填砂或砂土。可以看出，这种方法不仅比较复杂，不便应用于地下水位较高的地区，在黄土地区还容易引起地基抗剪失效。至于比萨斜塔纠偏，虽影响较大，然其纠偏量较小（约450mm），其纠偏主要借助于一种专门开发的钻机，并有较大配重，其工程成本自然较高。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供黄土地基上倾斜砖石古塔类建筑纠偏的方法，具有操作简单、安全可靠、适用范围广及工程成本低廉的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：黄土地基上倾斜砖石古塔类建筑纠偏的方法，包括以下步骤：

1）对倾斜塔体采取有效可逆的箍紧加固措施，以抵消纠偏过程可能产生的塔中轴面拉应力及在塔体下部产生的局部不均衡过大压应力；

2）在塔体基础沉降较小一侧的地面距离塔基边缘3～5m处开挖导坑，导坑深度应低于塔基底面0.8-1.2 m，导坑水平尺度以便于设备操作为宜；