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看世界丨千禧塔还将下沉多少？
近日，欧洲航天局（ESA）的哨兵卫星项目（Sentinel）公布了一项新发现，美国旧金山地标之一的千禧塔（Millennium Tower），其地面正以每年数厘米的速度下沉。
竣工不过十年，这栋 58 层高的摩天大楼却已向地底下沉了半米。外表依然亮丽光鲜，楼内却出现蛛网般长达数米的裂缝，36 层处的玻璃幕墙也发生突然碎裂。官方资料显示，千禧塔的规划最大下沉深度为 6 英寸（约 15 厘米）。但在2008年竣工之时，千禧塔楼体下沉程度就已逼近最大限额，一年后接近交房时，千禧塔的下沉深度已到达了21厘米，比规划最大下沉深度多了5 厘米。而据大楼工程师供给的数据，到2018年9月，千禧塔已下沉了约 43 厘米，向西北方向歪斜35厘米。
日益更新的下沉数据不免带来这样的疑问：千禧塔还将下沉多少？笔者对此也十分感兴趣。于是着手搜集资料，想用掌握的相关知识估算一下千禧塔的最终沉降。网上可得的公开资料大多是关于千禧塔的介绍，为了获得更准确的地质数据，笔者求助于目前在哥伦比亚大学担任岩土方向教授的老师Ling。Ling教授生活在美国，也很关注旧金山这座超高层建筑，向笔者提供了不少关于千禧塔的专业资料，在此深表感谢。
下沉计算
千禧塔高度约191米，是旧金山当之无愧的地标。但岩层较深，大约在地表以下200英尺（约60米），因此采用了摩擦桩，而非端承桩。摩擦桩是14英寸×14英寸（0.356米×0.356米）的矩形截面，长度在18米~28米之间。依据美国ASTM标准，假设桩间距为3倍桩径，这样算下来大约有962根桩。
(a)
(b)
（a）千禧塔的位置；（b）千禧塔平面图（30.5×44.7m）
地质情况如下：首先是6.1m左右的回填土(Fill Sand)，接着是6.1m的新淤泥(Young Bay Mud)，然后是12.2.m的砂性土(Colma Formulation)，再往下是30.5m的旧淤泥(Old Bay Mud)，然后才达到岩层。在这样的地质条件下建造一幢摩天大楼，而且采用摩擦桩，沉降是一个严峻的考验。
地质条件图
通过查阅资料，可以得到每层土的相关参数，如容重、内摩擦角、粘聚力、孔隙率、含水率等。
为了计算沉降，对砂性土计算群桩的弹性沉降，采用锥入阻力相关的公式；对淤泥质土计算群桩的固结沉降，采用2：1应力分布法。
也就是说，群桩在砂性土中的弹性沉降为0.762米，而在淤泥质土中的固结沉降为0.484米，总共沉降为1.246米。
小结
目前千禧塔已下沉了半米左右，经过粗略的估算，它将继续下沉，最终沉降量将达到1米左右。事实远不如设计师们最开始估算的“下沉15厘米”那么乐观，至于为什么预计和结果相差如此之大，原因目前尚不清晰。开发商在为自己的辩护中表示，千禧塔之所以下沉，主要是因为西北方正在建设的地铁中转站影响了附近的土质。但政府以及住户代表则认为，开发商在建筑这座58层的摩天大楼时，存在偷工减料的嫌疑。
旧金山市政府仍然在调查着千禧塔的下沉，而人们也继续怀着各种好奇、疑惑、唏嘘、感慨的目光，注视着这座旧金山市区最高的建筑。虽然远隔重洋，但作为土木工程师，这一事件无疑也给我们敲响了警钟——要对自己的设计成果负责，时刻怀揣那颗责任心。