江苏南京定林寺斜塔纠偏及地基加固技术

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1、137—141．2013地质学刊第37卷第l期doi：10．3969／j．issn．1674-3636．2013．01．137江苏南京定林寺斜塔纠偏及地基加固技术唐兴元，徐宁，胡为春(江苏省地质工程有限公司，江苏南京210018)摘要：通过江苏南京定林寺斜塔成功纠偏及地基加固工程，使原来的最大倾斜度7。59’纠偏至5。36’，纠偏角度为2。23’，仍保持了世界上现存第一斜塔的要求。该工程主要采用“塔式古建筑组合控制纠偏技术”，为砖石古塔的加固纠偏及保护提供了新的思路。关键词：斜塔纠偏；地基加固；方法技术；江苏南京中图分类号：P642文献标识码：A文章编号：1674—3636(2

2、013)0l一0137一05O引言定林寺斜塔位于江苏省南京市江宁区方山西北麓。该塔始建于南宋乾道九年(公元1173年)，塔高约14．5m，为七级八面砖仿木结构楼阁式砖塔。因年久失修，腰檐、塔顶及塔刹已毁，塔身严重向西北倾斜，倾斜度超过了闻名于世的意大利比萨斜塔。2002年底测得塔顶已偏离塔基中心1．6m，倾斜度达7032’，经计算，其倾斜度超过80时有可能发生散塌破坏(戴轶苏，2003)。为保护具有重要文物价值的定林寺塔，笔者查阅了国内外相关技术资料，结合长期工程地质工作经验，形成了独特的“塔式古建筑组合控制纠偏技术”，将该塔从最大倾斜度7059’纠偏至5036’，纠偏幅度为2

3、023’，仍保持了世界上现存第一斜塔的要求。1定林寺斜塔的工程地质条件定林寺所处基岩为新生代洞玄观组黄褐色砂砾层、细砂层与灰白色粉砂黏土层；方山组灰黑色橄榄玄武岩夹凝灰质砂砾岩、细砂岩、粗砂岩等(江苏省地质矿产局，1989，1997)。山坡坡脚为第四纪冲洪积层，主要砾石层、黏土层与淤泥层。冲洪积层由南往北逐渐增厚，与基岩之间形成一个天然的坡面。定林寺塔建于冲洪积层之上，基础恰好位于强弱土层分界线附近(唐兴元，2002)，由于工程地质条件较差而导致塔身向北倾斜(图1)。O75(a}场地剐Ⅱ图1场地地质状况塔周罔上体削

4、f收稿日期：2012一07一19；修回日期：2012一08一0

5、9；编辑：陆李萍作者简介：唐兴元(1958一)，男，高级工程师，长期从事岩士工程勘测与施工、地质灾害治理研究工作，E—mail：njt∞野y@163．c∞酡∞鼹％”铊∞躲％舛∞138地质学刊2013年3月2施工要求施工要求保护文物完好无损。具体是：①不能破坏塔身结构；②保持塔身的外观面貌；③做到在安全系数内使塔身保持一定角度的斜度，要确保比世界著名斜塔——比萨塔(比萨塔倾斜5。21’16”)(马宁，2008)的倾斜度大，以达到世界第一斜塔的要求。3塔式古建筑组合控制纠偏技术定林寺塔倾斜主要是由不良地质条件引起，而塔体对地质条件十分敏感，往往造成倾斜一侧地基应力集中。而且由于塔式

6、古建筑长细比大，重心高，强度低，极易倾斜，加之加固纠偏期间多次发生特大暴雨，引起地下水位波动加剧，局部造成塔身加速倾斜，使塔基发生弯曲破坏或者整体坍塌。因此如何采取适宜的技术来保护此类文化遗产就成了一项重要的课题。3．1调整支挡结构施工顺序，控制塔基稳定由于支挡结构处于塔体自重应力影响范围内，桩基挖土施工时必然因坑壁应力释放而产生变形。为此，通过调整挖桩施工顺序，使桩孔之间的土体起着土拱平衡的作用，有效地控制了塔基稳定。根据工程地质条件，采用南北向不对称的椭圆形人工挖孔桩支挡结构，并嵌入基岩一定深度，使塔基周围形成一个相对稳定体，承受上部土体下滑力，从而保证古塔能永久矗立在这片

7、风景如画的方山地质公园内。由于人工挖孔桩距离塔外墙最近处仅3m，处于塔体自重附加应力影响范围之内，桩孑L开挖时，因坑壁的应力释放，必然引起变形。尤其是北侧土层厚度稍大，成桩深度亦大，容易引起土体变位，将直接影响塔体安全。所以，精心编排了合理的施工顺序(图2)，最大限度地发挥桩孔之间土体的土工平衡支撑作用，有效地控制了塔基稳定。3．2塔身整体捆绑与牵引辅助纠偏首次采用塔身整体式捆绑方案，安全可靠地固定砖石塔身，有效地预防了塔身坍塌和再倾斜倒塌，为后续纠偏施工提供了强有力的保障；同时，通过调节缆风绳的牵引力有效控制了塔身的变形量。图2人工挖孔桩位置及施工顺序图施工过程中，存在的主要

8、危险是向下坍塌和再倾斜倒塌，防止再次倾斜的总拉力只需15t。由于定林寺塔年久失修，塔体多处灰缝松弛或基本拉脱，为避免古塔加固纠偏过程中造成二次伤害，创造性地将古文物迁移时采用的捆绑技术首次应用到砖石古塔纠偏过程中。即从塔底开始自下而上分级整体捆绑塔身(图3)。根据每层塔面的大小沿塔面先垫图3塔身整体捆绑示意图第37卷唐兴元等：江苏南京定林寺斜塔纠偏及地基加固技术139衬泡沫板，再用木板严实包裹。包裹严实的木板外紧箍上角钢焊接的柜架，每层柜架焊接好。分层包箍严实后，用角钢与柜架纵向焊接，再用钢