匿名使用者 1級 2010-09-16 回答

比薩斜塔

時間：1173-1370年左右

地點：義大利

比薩基本資料

從地基到鐘樓的高度：

地基的直徑：

鐘塔向南的傾斜度：

穩定斜塔是一項非常細膩的工程，就像是醫師在治療一位體弱多病的老人一般，儘管不能聽診病人的胸腔，卻很清楚病患對每一種藥物都有令人憂心的反應。—克里實爾，一九八七年

想象一座高塔，建立在像海綿橡膠這樣柔軟的材質上，緩慢且無情地日漸傾斜將要倒塌的地步。此外 ，高塔的磚石結構也非常脆弱，隨著傾斜度日益增加，產生的應力已經逼近磚石的強度，隨時可能應聲而倒。若在傾斜那一側的地基灌漿或加固，恐怕導致高塔傾覆，然而利用纜索支撐或牽引，則可能會令磚石崩潰。

這段話精確地描繪出比塞塔目前岌岌可危的情況，該如何隱住斜塔，就成了土木工程學最大的挑戰。

但比塞塔不只是詭譎離奇的觀光勝景，更是建築上的瑰寶，就算沒有傾斜，也堪稱是中世 紀歐洲最重要的建築成就。高塔位於主座教堂廣場，隸屬大教堂（主座教堂）、鐘塔（斜塔）、洗禮堂及墓地等四座耀眼的白色大型建築所構成的綜合建築群之一。興建鐘塔的用意和廣場上其它建築物一樣，皆是代表比薩這個富庶城邦的驕傲和榮耀，因而格外美麗、獨特、神秘。

興建細節

這座八層高的塔樓有五十八．四公尺高 ．重一萬四千五百公噸，磚石打造的地基直徑為十九．六公尺．深及地平面以下五．五公尺，地基朝南向水平線傾斜了五．五度，因此鐘塔的第七層比一樓向外突出了四．五公尺

塔樓的建構形成是以列柱環繞一根中空的圓柱。圓柱內外兩則的表面是用大理石緊密的接合覆蓋而成，但這兩個牆面之間只有灰泥和石頭，因此出現了大量的空隙。一條螺旋狀的樓梯則在鐘塔牆壁的內側蜿蜒上升。

鐘塔地底共有壁壘分明的三層土壤。A層厚約十公尺，是鬆軟易變形的淤泥沉積物，在淺水中沉積還不到一萬年。B層是非常鬆軟且容易波動的海泥層，沉積三萬之久，深可達地底四十公尺。C層是緊密的沙質土壤，伸至地底極深處。

A層的地下水位在地底一公尺到兩公尺之間。根據在塔四周圍，甚至是鐘塔正下方所做許多土壤鑽探結果來看，B層的表面已經被鐘塔的重量壓成了碟影。由此可推演出鐘塔的平均沉陷是二．五到三公尺，顯示塔底土壤的壓縮性有多高。

興建史

鐘塔於一一七三年八月在伯納諾．畢薩諾的監督下動工興建。但在一一七八年左右，當第四層蓋到四分之一時突然叫停。停工的理由不得而知，但是若非當時及時打住，B層土壤的強度早已被無法承受這個負荷，而鐘塔也早就坍塌了。

約在一二七二年左右，西蒙在停擺了將近百年之後重新動工，這時候的泥土層已在鐘塔的重壓下強化，強度也增加了（儘管當時並不知道這一點）。到了一二七八年左右，可能是因為當地發生戰事，原本進行到第七層的工程又再度喊停。要是鐘塔在這個階段已經竣工，一定早就倒塌了。

等到一三六零年，泥土再經進一步強化，湯瑪索，畢薩諾在這時啟用鐘樓的工程，並於一三七零年左右完竣，距離鐘塔肇建之初，已相隔將近兩百年了。

很明顯地鐘樓比斜塔的其它部分更為挺直，因此在鐘樓的工程啟用時，高塔一定早已傾斜了。事實上，從斜塔第七層的簷口連線到鐘樓的地面，在南邊有六層階梯，在北邊卻只有四層。

傾斜的歷史

事實上，有證據顯示鐘塔在剛動工不久便已開始傾斜：塔樓的中心軸線並非筆直，而是向北傾斜。為了矯正斜度，每層樓的標高都使用了錐形的磚石砌塊，好把傾斜的中心軸線拉回來。

仔細分析磚石層的相對傾斜度，便能得知鐘塔傾斜的歷史。在第一階段工程的末期，鐘塔其實是向西北傾斜約四分之一度。後來工程從四樓向上推進時，鐘塔開始向南傾斜，因此到了一二七八年，工程進行到第七層的時候，鐘塔向西南傾斜零．六度左右。到了一三六零年，已經增加到大約一．六度。

先進的計算機儀器分析顯示，斜塔蓋完第七層，在加蓋鐘樓的時候，傾斜的速度急遽增加，就像是用模型砌磚在柔軟的地毯上疊高塔一般，或許已經到達了某個臨界高度，但是不管多么小心都不能再繼續往上疊。而現在的斜塔已經到了它的臨界高度因此隨時都有倒塌的危險。

公元一八一七年，兩位英國建築師一條鉛垂線測量傾斜度，當時就發現塔樓已經傾斜了五度。接著在一八三八年時，建築師蓋瑞德斯加沿著斜塔底座的周圍掘了一條通道，想弄清楚，在塔樓沉陷傾斜之前，原來設計的圓柱底座以及地基的階梯是什么樣子。結果因為開鑿的通道低於地下水位，使得南側發生地下水湧入的現象。有證據顯示，斜塔在這個時候又大幅度地斜了將近半度左右，形成了五．四度

精確的測量工作在一九一一年展開，量出鐘塔的傾斜度每年都不斷地持續增加，從一九三零年代中期開始，傾斜的速率已經加倍。到了一九九零年，傾斜的速率相當於每年高達一．五公釐的水平位移。

此外，任何人想在斜塔身上動手腳，最後總是弄巧成拙，反而使得傾斜度大幅增加。例如，一九三四年曾利用灌漿的方法強化地基磚石，結果使得鐘塔突然向南移動二將近十公釐，一九七零年代從下層砂土抽地下水，又讓斜塔再移動十二公釐。這些反應都證實了塔樓很容易失去平衡，任何一種穩定鐘塔的方法，都必須非常細膩。

穩定斜塔

一九九零年，因為帕維亞一座根本沒有傾斜的鐘塔倒塌了，義大利總理便成立了一個委員會，由傑米歐科夫斯基教授擔任主席，負責對穩定比塞塔的策略提供意見並加以執行。依照國際慣例，任何珍貴歷史古蹟的儲存，都必須保留其基本特色，同時不能破壞古蹟的歷史和原工匠的技術。因此對斜塔的任何侵入性手段，都必須減至最低，而且無論採取哪一種永久性的穩定計畫，都絕不能架設任何明顯的支撐物，何況這種作法可能導致斜塔脆弱的磚石結構應聲而倒。

委員會所尋求的解決之道，必須能稍稍減低斜塔的傾斜度，儘管不是很明顯，卻能減磚石結構的壓力，穩定斜塔的地基。經過多年的研究、分析及大規模的試驗，終於採用了所謂土壤萃取的方法，要在斜塔地基北側的下方和旁邊安裝幾根土壤萃取管。

一九九九年二月，在一片令人屏息的緊張氣氛中，一部特殊的鑽孔機在嚴密的監視下，一步一步地慢慢從A層抽出少量的土壤。由於土壤質地鬆軟，每次抽取後所形成的空洞會慢慢地封閉，使得地表稍稍下沉，而斜塔也微微向北轉動。

土壤萃取的作業進行了兩年半，鐘塔的傾斜度減少了半度。如果斜塔再度開始向南傾斜，將來可能會再做一次土壤萃取。除了這個方法之外，在南側最脆弱的幾個地方，也做了限量的磚石強化。

這個方法把謎樣而美麗的鐘塔漸漸穩定下來，不但儲存了斜塔的特色，也維持了它和底土之間耐人尋味的互動關係。