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中国古代的“超级工程”

邱俊霖
文化纵横

跨海大桥、摩天高塔,不是只有现代才有,泉州洛阳桥,千年前的跨海大桥,即便是现在依旧能看见它历经沧桑之后的雄姿。全世界最高的木塔在中国应县,再过三十多年,它就一千岁了。千年之前,中国人就修建了智慧水利工程,到今天依然在使用。面对这些中国古代的“超级工程”,唯有惊叹,必须珍惜。

 

宋代就有跨海大桥 牡蛎帮助稳固桥基

海港大城泉州具有“两江夹一城”的地理特征,城东北方向有名为洛阳的大江注入泉州湾。到了宋代,泉州已经成为中国最重要的港口之一,泉州湾港区帆樯林立,百舸争流。泉州城内货物集散,经洛阳江,向北运输到福州、江浙等地。是时,泉州的洛阳江口仅有一个万安渡口,供两岸百姓渡江,此处正是洛阳江的入海口,“水阔五里,波涛滚滚”,因渡江造成的溺亡事件屡有发生。而且此渡口受天气影响极大,每逢风潮,便要停渡。

当时此渡口已经成为泉州对外交通的瓶颈,许多有识之士开始酝酿“舍舟由陆,改渡为桥”的构想。宋仁宗庆历年间,1045年左右,泉州的李宠尝试架设木制浮桥,然而水急潮涌之时,又常常把浮桥冲走。到了1053年,泉州王实、卢锡等十五人合力,准备把李宠的木制浮桥改建为石桥,却“历三年不成”。

建桥的转机来自蔡襄的“归来”。北宋名臣蔡襄,欧阳修的好友,宋书法四大家之一,谥号“忠惠”,可见其为人忠诚敢谏,务实聪慧——拿今天的话说,就是既能干又正直。他的母亲就是泉州人,蔡襄也曾在泉州读书,度过少年时光。公元1056年,蔡襄任泉州知州,成为修建洛阳桥的“最强助力”。

那时候修建这样一座跨海口的大桥,有多难呢?一条不算夸张的评价是:其难度丝毫不亚于今天修建港珠澳大桥。洛阳江入海口风高浪急,传统的建桥墩方式不适用于这样的水文条件。工匠们采用的是当时全新的“筏形基础”:即通过投填石块,在水底形成一条横向的矮石堤,以此为基础建设桥墩,石堤托举着桥梁,使石桥在狂风暴雨中屹立不倒。洛阳桥还将桥墩造成船型,在水流较急的区域将桥墩的一面建设成船尖状。这样,面对滚滚而来的流水海潮时,桥墩可以有效减轻水流冲击。

桥墩建好后,加固又成了难题。建桥者汲取民间智慧,采用了独特的“种蛎固基”法。通俗地说,就是在桥下养殖海蛎,海蛎会吸附在桥墩上,它们的分泌物,以及正常死亡后留下的残骸,能够将桥墩的石头牢牢凝固在一起。这个方法,也是世界上第一个把生物学运用于桥梁工程的创举。

嘉祐四年(1059年),洛阳桥建成,桥长约1200米,宽约5米,有46个桥墩,被赞誉为雄镇东南的“海内第一桥”。蔡襄书写下百来字的桥记碑文,记录下了组织建桥十五人的名字,仅在结尾处轻描淡写地带了自己一句“既成,太守蔡襄为之合乐……”

作为我国首座梁式跨海石桥,洛阳桥的建成,在泉州掀起了史无前例的“造桥热潮”。可以说,之后泉州地区3个世纪的造桥运动,皆起于此。南宋绍兴二十二年(1152年),另一座超级大桥安平桥建成,桥长约2700多米长(现存2070米),享有“天下无桥长此桥”的美誉。之后,又有玉澜桥、苏埭桥等“超级工程”相继建成。整个交通网络系统因桥而完善,有效地促进了泉州地区社会经济的发展。

宋代修建的“超级桥梁”虽多,但经历了几百年风雨,或损毁不存,或只存残余,保留相对完整安平桥就成为了中国古桥长度的天花板。其长度的国内纪录,直到七百多年后的1905年,平汉铁路郑州黄河大桥(桥长3015米)建成,才被正式打破。

 

全球木结构古建筑的最高点 中国巨塔即将千岁

佛宫寺释迦塔,俗称应县木塔,位于山西省朔州市应县的佛宫寺内,与意大利的比萨斜塔、巴黎的埃菲尔铁塔并称“世界三大奇塔”。它是世界上现存最高的木结构古建筑,从地面到塔刹顶点高67.31米,大约有现在20层楼高。全塔除四米多高的台基、第一层的内外墙体和铁制塔刹外,均为木质结构,没有使用一根铁钉。

应县木塔的确切建造年代正史中并未提及,根据明朝万历年间的《应州志》记载,应县木塔建于辽清宁二年(1056年),距今966年,再过三十多年,它就要满1000岁了。专家结合木塔的整体建筑风格,确认应县木塔应该是一座辽塔,但塔身的许多彩画、雕塑都是在金代之后逐渐增补完善的。

应县地处山西省北部的地震多发区。因此,木塔建造需考虑的最大问题是抗地震。建成以来,有记载的影响较大的地震多达40余次,木塔却屹立至今,这和它刚柔相间的结构秘密有关:它有一个“筏板”和一个“筒”。

应县木塔有一个坚实的底座,其台基为四米多高的砖石结构,极为坚固稳定,它好比一个“筏板”,既承载着木结构的重量,也是整座塔重量的主要部分,这样整座塔的结构重心就在这个基座上。这样的设计,上轻下重,非常有利于抵抗地震波产生的扭曲力。同时,应县木塔还采用了“筒中筒”的结构,现代摩天大楼大都采用此种结构,即以高强度的钢筋水泥整体浇筑柱状“核心筒”,其中设置楼梯、电梯等,呈中空状,使塔楼整体坚固。应县木塔每一层都用内、外两圈木柱支撑,在塔心部分形成了一个八角形的中空部分,即“内筒”,起到和现代高楼“核心筒”相同的作用。

木塔建造应用了形态各异、功能不一的54种斗拱,因此,应县木塔又被称为“中国古建筑斗拱博物馆”。由于斗拱并不是刚性连接,当地震发生时,斗拱的小结构彼此之间有一定缝隙,能起到缓冲作用,地震的能量会在传导过程中被消耗掉。由此,这座高塔又有了一个独特的别称——建筑版太极拳。

应县木塔自建成之后,便成为了当地的一道风景名胜,历代文人墨客们来到应县的时候,都要登临木塔,甚至还要题联挂匾。明朝永乐年间,朱棣率军经过应县,他登塔时便题写了“峻极神工”四个大字。应县木塔还获得了吉尼斯世界纪录认定,成为世界上最古老、最高的木塔。

然而根据史书记载,中国历史上出现过的最高塔,却可能是建造于1500多年前的永宁寺塔。永宁寺塔建于北魏熙平元年(516年),坐落于北魏都城洛阳城内,是专供皇室礼佛的皇家建筑。北齐的史学家魏收在《魏书》中写道:“佛图九层,高四十余丈,其诸费用,不可胜计。”按这个记载计算,该塔通高约为130多米,完全可以称得上中古时代世界木制建筑的天际线。遗憾的是,永宁寺塔在建成仅18年后,被雷电击中引发大火,毁于一旦。

 

智慧水利工程 南有都江堰,北有坎儿井

成都平原,在先秦时期曾是一个旱涝灾害频发之地,而这一切都是由岷江和成都平原的自然条件所导致的。

秦昭襄王五十一年(公元前256年),李冰被任命为蜀郡太守。他上任后,组织建造了水利超级工程——都江堰。都江堰由三大主体工程构成:宝瓶进水口、鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道。它巧妙地利用地形和水势,变害为利,使成都平原成为旱涝保收的天府之国。在后续维护过程中,人们也对都江堰进行了技术革新。起初,人们一直以笼装卵石结合木桩,来构筑金刚堤以及飞沙堰,但这种结构很容易被急流冲损,每年都需要加以整修,随着都江堰灌区的发展,维修的工作量越来越大。到了元朝至元年间,需要重点维修的工段竟达到了133处之多,仅仅是竹笼便需要更换上万个,极大地加重了财政负担。为了减少民众负担,四川官员吉当普便提出:用永久性工程代替简易的竹笼结构。

在吉当普的主持下,从至正元年(1335年)十一月开始,人们花了5个月时间,用“铁浆砌石条”代替传统的“竹笼卵石”,对都江堰进行了整修维护,并首次铸造了“万六千斤”的铁龟代替“鱼嘴”分水。这次维修工程采用的都是当时最先进的铁石材料建筑,是都江堰历史上非常重大的改革。

直到现在,都江堰依旧在使用,穿越了几千年的时光,古人的智慧和心血,造福着生活在这片大地之上的后世子孙。因为祖先的智慧,而得到福泽的并非只有成都平原的人们,在遥远的西北新疆,另一处特殊的地下水利工程,同样造福着一方百姓。

坎儿井,是干旱地区的劳动人民所创造的一种独特的地下水利工程。它的主要工作原理,是将春夏季节渗入地下的大量雨水、冰川及积雪融水通过山体的自然坡度引出地表,以满足沙漠地区的生产生活用水需求。

它主要由竖井、地下暗渠、地上明渠、涝坝组成。竖井因地势和地下水位的高低不同而有深有浅,最深的竖井甚至深达90米以上,其作用是为了方便人们在挖暗渠和维修暗渠时能自由出入。暗渠,则是坎儿井整个系统当中最为艰巨的工程,一般要按一定的坡度由低往高处开凿,其长度通常在几公里到几十公里不等,最短的可能只有几十米或几米。

暗渠的作用是把地下含水层里的水汇聚起来,并使之顺着暗渠地势坡度自动地流淌至地表。水流从暗渠流出地面后,就成了地表的明渠,明渠接通到人工修建的蓄水池,也就是涝坝。人们将水蓄积在涝坝,等到需要使用时便可以直接利用。和都江堰类似,坎儿井到今天依旧为新疆人民所用。

中国人民的智慧与创造力是无穷的,从古至今从未改变。从洛阳桥、安平桥到杭州湾大桥等跨海大桥,从古代巨塔到现代都市中的高楼大厦,从都江堰、坎儿井到长江三峡大坝,一座座“超级工程”令人骄傲与自豪。

 

来源:《环球人文地理》2022年11期

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