比萨斜塔为什么不会倒下？

比萨斜塔是意大利最具代表性的地标之一。

但它并不是唯一倾斜的建筑——从荷兰的“跳舞屋”到中国的虎丘塔，世界各地都有这些歪斜的地标。

那么，为什么它们会倾斜？又是为什么倾斜并不代表会倒塌呢？

为什么有些建筑会倾斜？

根据荷兰台夫特理工大学（Delft University of Technology）和三角洲研究院（Deltares）的岩土工程副教授曼蒂・科夫博士（Dr Mandy Korff）的说法，建筑物倾斜的原因有很多。

在某些情况下，例如荷兰的“跳舞屋”，是由于地基形式造成的。

阿姆斯特丹的“跳舞屋”建筑建在木桩地基上，使得整体外观看起来歪斜不齐

“在阿姆斯特丹市中心，多数房屋是以木桩作为地基，”科夫说。

她解释说，这些木桩成对设置在建筑物墙体下方，深入约12米的土层中，而土壤通常是柔软的黏土、泥炭或砂。

“如果木桩状况良好，房屋通常不会出现问题，”她说。

但是如果木桩开始腐朽，或是磨损不均，加上重量分布不平均，就可能导致建筑随时间推移逐渐倾斜。

比萨斜塔又是怎么回事？

土壤条件也可能导致建筑物倾斜往一边，而比萨斜塔正是典型的例子。

比萨大学土壤力学与基础工程教授努齐安特・斯奎利亚（Nunziante Squeglia）是监测斜塔倾斜进展的团队成员之一。

“这座塔从一开始建造时就开始倾斜，原因是地基土壤极为松软，导致塔身下沉了约3至4米，”斯奎利亚在接受BBC电台节目《见证历史》（Witness History）访问时说。

建筑物也可能因为人为改变土壤而产生倾斜——例如位于代尔夫特的“旧教堂”（Oude Kerk）钟塔。

“这座塔比较少人知道，但它的倾斜方式其实与比萨斜塔相当类似，”科夫说。

“它会朝运河方向倾斜，是因为其中一侧的土壤在开凿运河时被挖走，导致那一侧的地基变得较为松软，支撑力不足。因此，在建造过程中，它就开始产生倾斜了。”

代尔夫特老教堂的塔楼向一侧倾斜，部分原因是由于运河的存在。

地下水位的变化也可能导致建筑物倾斜。而科夫指出，有时候建筑其实是刻意设计成倾斜的。

“阿姆斯特丹的许多房屋会向前倾斜，因为过去的商人住宅就是这样设计的，”她说。

“这些房子通常建在运河旁，用来储存货物；为了方便将物品搬运进屋，建筑会刻意向前倾斜。所以，如果建筑是向前倾，并不代表出现问题；但如果是向侧边倾斜，那就可以确定并非原本的设计意图。”

如何防止建筑倾斜恶化？

那么，既然有这么多倾斜的建筑，为什么我们不太担心呢？

根据科夫博士的说法，建筑物倾斜并不一定代表结构不安全。

“必须倾斜得相当严重，才会影响到结构稳定性，”她说。

不过，在某些情况下仍然需要进行矫正——比萨斜塔就是一个例子。

虽然这座塔从建造初期就开始倾斜，但测量数据显示，在20世纪期间情况进一步恶化，倾斜角度持续增加。

“当时的情况非常令人担忧，”斯奎利亚说。

比萨斜塔的倾斜程度曾不断加剧，最终不得不进行矫正，以确保建筑的安全性

然后在1989年，意大利帕维亚市的市政塔倒塌。斯奎利亚认为，这起事件成为一个“转捩点”，比萨斜塔也因此在翌年关闭。

当时提出了许多让比萨斜塔稍微回正、恢复安全的方法。

斯奎利亚说：“最终采用的是‘抽取土壤’的技术。”

“在不直接接触塔身的情况下，工程人员从地基北侧移除了约37立方米的土壤。”

11年后，斜塔才重新对外开放。

比萨斜塔是特例

不过，科夫指出，这种把建筑物扶正的方法其实并不常见。

“这对比萨斜塔来说是相当特殊的做法——在一般情况下不会这样处理，”她说。

如果倾斜的建筑像阿姆斯特丹的房屋一样使用木桩地基，更换地基确实可以防止倾斜继续恶化，但这种工程具有“侵入性”，通常需要拆除建筑的一楼结构。

11年的修复工程在2001年才结束

科夫说，也有可能像顶起汽车那样，把整栋房子撑起来加以矫正，但有时候这样做反而弊多于利。

“如果建筑物已经倾斜得很严重，再把它拉正其实相当危险，因为整栋房子已经在某种程度上适应了这种倾斜状态，”她说。

“因此在处理时必须非常小心，至少不能让情况变得更糟。”

虽然某些建筑可以进行稳固处理，但这些方法也都有其代价。

科夫说：“在技术上，各种处理方式几乎都做得到——没有不可能的。”

“但问题是成本相当高，而且过程也十分复杂。”

气候变化也有影响

荷兰有数以千计的房屋面临损坏风险，因为当地下水位下降时，原本浸在水中的木质地基会暴露在空气中，从而加速劣化与腐朽

科夫的研究发现，仅在荷兰就有约7.5万间房屋是建立在木桩地基上，并面临受损风险；而因为浅层地基而有风险的房屋数量，更是接近其三倍。

而且，这些问题未来可能会进一步恶化。

“随着气候变化与地下水环境的改变，我们有时会观察到变化速度加快的情况，”科夫说。

当地下水位下降时，木桩会暴露在空气中，因而加速腐朽与损坏。此外，地下水变动也会影响土壤层结构，进一步牵连到使用不同类型地基的建筑物。

不过她也补充，这整个过程通常进展缓慢。

至于比萨斜塔，经过11年的整修工程，2001年完成修复时，其倾斜程度已减少超过40厘米。工程师认为，它在未来至少200年内都能维持安全无虞。

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