史迪威公路的涵洞修筑技术及其当代启示

张 勃，尚 婷，唐伯明

(重庆交通大学，重庆 400074)

一、引言

史迪威公路以二战时期盟军中国战区参谋长约瑟夫·史迪威将军的名字命名，由雷多公路和滇缅公路的中国境内部分组成。它起于印度东北的雷多，经过缅甸北部的密支那，在芒友与滇缅公路相接，终点位于我国云南昆明，全长约1736公里。该路于1942年12月开始修筑，1945年1月建成通车。从战略上讲，史迪威公路打破了日本自1942年3月起对中国接近三年的陆路交通封锁，成为战时中国唯一的陆上交通线，解决了驼峰航线运量不足、运输代价过高的问题，作为“抗战输血管”而享誉世界［1］。从工程上讲，史迪威公路穿越了野人山、横断山脉、高黎贡山、怒江、澜沧江等高山大河，沿途所经浓密雨林、泥泞沼泽、悬崖峭壁不计其数，修筑时间紧、任务重，沿线气候环境恶劣、施工条件艰苦乃世界罕见。史迪威公路被美国工程兵称为“最艰巨的工程”，同时还被誉为“二战中最伟大的工程奇迹”，具有极高的工程价值。

涵洞主要是为渲泄地面水流而设置的横穿路基的小型排水构造物。史迪威公路上的涵洞种类丰富、设计合理、质量可靠，对当代的工程建设仍有相当的借鉴作用。

二、史迪威公路对涵洞的特殊要求

(一)沿线自然条件恶劣

一是地形地质复杂。史迪威公路翻越了喜马拉雅山脉南麓的野人山、横断山脉、高黎贡山等高山，穿越了胡康河谷、孟拱河谷以及怒江、澜沧江等天堑，公路最高点天子庙顶海拔高达2600米，最低点雷多海拔仅100米［2］，高差接近2500米。沿线地质复杂，土质多风化石，硬度甚低，经水浸湿后山坡易坍塌，而路面即成泥浆，湿滑不易行车［3］。

二是降雨量大。史迪威公路沿途经过区域皆为热带季风气候，每年的5—10月均为雨季，降雨量占全年降雨量的85%—90%。雨季一来，山洪暴发，泥石滑塌，道路都被冲毁。其中野人山区雨量极为丰富，年降雨量达3810毫米，最大日降雨量达356毫米［4］，远远超过当代对暴雨的定义(日降雨量大于50毫米即为暴雨)。如此大的降雨量对涵洞的水流通过能力和稳定性提出了极高的要求。

三是塌方频发。塌方在史迪威公路上几乎每天都会发生，是史迪威公路建设、运营、维护中一直存在的难题。仅在滇缅公路开通的前三年，被清除的塌方量分别达到了36.3、13.7、22.3 万方［5］。塌方的原因主要有沿线降雨量大，地质脆弱，挡墙、涵洞等构造物的数量不够等，因此作为公路重要排水构造物的涵洞对史迪威公路显得尤为重要。

(二)军事公路的定位

在史迪威公路修筑之前，中国与外界联系的唯一通道是举世闻名的驼峰航线，据不完全统计，驼峰航线每向中国运送一吨物资，就要消耗一吨燃油。驼峰航线开通三年多的时间里，总计有1500架以上的飞机坠毁，牺牲优秀飞行员近3000人［6］，可谓代价巨大。因此早日修通史迪威公路成为中美英等盟国战时的重要战略。在“先求通，后求好”的方针指引下，木涵、汽油桶涵等临时式涵洞大量出现在史迪威公路上，以实现公路的通达。同时，为满足运输物资的重型载重货车车队甚至是坦克作战通行的需求，史迪威公路上的涵洞在质量上有着极其严格的要求，以至少能载重10吨为标准。所以在其后对公路的修缮、维护过程中，在保证公路畅通的情况下，这些临时式涵洞逐渐被永久性涵洞所替换。其中金属波纹管涵因为运输方便、安装快捷、能承受重载等特点在史迪威公路上广泛应用。

(三)涵洞数量需求巨大

史迪威公路中国部分的滇缅公路是在“先求通，后求好”的方针下，由中国人民用双手在短短9个月的时间内抢修完成。由于时间紧、任务重，涵洞、桥梁等构造物在数量和质量上远远不能满足物资运输的需求。1938年滇缅公路建成时，涵洞仅3312道，总长2050米。1940年滇缅公路管理局局长谭伯英提交的公路改善计划中，提出要增加涵洞5000道［3］，可见公路对涵洞需求量之大。印度、缅甸境内的史迪威公路对于涵洞的数量需求同样巨大，当美军后勤补给司令惠勒将军奉史迪威将军之命对印缅边境的野人山进行实地勘察之后，发现每公里需设置13道涵洞才能排泄山坡沟溪的暴雨径流［4］。缅甸境内胡康河谷的山区平均每英里要设置7道涵洞，平地平均每英里需要设置5 道涵洞［7］。

三、史迪威公路上涵洞的分类

(一)临时式木涵洞

临时式木涵洞通常用于需要紧急通车、财力不足、汇水区几何参数无法准确计算，以及载重有待于日后增加等特殊情形，在筑路初期应用较多。无论是木箱涵还是木梁涵均造价低廉，最大的缺点是寿命短。史迪威公路是一边作战一边修筑的，在全线贯通之前，它担负着为前线部队提供补给的任务，因此常常是部队打到哪里，路就修到哪里，工期要求非常严格。筑路早期，金属波纹管涵洞在供应上无法保证，不得不用当地的木材制成木箱涵洞代替，以求公路的通达。

木质涵洞的修筑体现了“先求通”的指导方针，带有明显的军事公路的特质。然而当雨季来临时，工程兵发现使用木箱涵非常失败。从木箱涵的墙体中穿过的水流严重冲刷了原本就不牢固的路基。随后，当波纹铁管涵供应得到保障后，史迪威公路上的木质涵洞很快被波纹铁管涵所取代［8］。

(二)油桶涵洞

史迪威公路上的临时式涵洞除了木质涵洞外，还有一种涵洞是用汽油桶制成。战时的中国不能生产原油，所有的燃油均通过驼峰航线空运而来。时逢战争，国内钢铁厂几乎全部停产，因此，装载燃油的油桶对于战时中国成为了宝贵的战略资源。空油桶被集中起来统一管理，用于架设浮桥、制作渡船以及修筑涵洞等。在滇缅公路管理局提出的滇缅公路改善计划中，增加的5000道涵洞中就有一部分是油桶涵洞，汽油桶涵洞由53加仑的汽油桶构成，在油桶上加少量撑木即可制成［3］。或将油桶整体使用制成管涵，或对半切割制成半圆拱涵。在制作涵洞前，需填报《为呈报请饬空油桶以便装置涵洞事呈》等文件方能获取足量的油桶。

(三)石拱涵

民国时期，3米以下跨径的石拱涵在我国有着广泛的应用。其优点包括基础坚实、能承受较大的土压力、排水量较大、原料国产、施工便利、坚固耐用等。例如史迪威公路上保山市平场子的一道两米石拱涵，其基础为垫石;渠身的外壁为粗方石，内壁为垫石;拱面为细方石，拱背为垫石，涂以石灰、红土、砂子之比为1∶1∶0.7的灰浆;翼墙外壁为粗方石，内壁为片石［9］。民国时期的洞口形式不如当今丰富，一般只有垂直翼壁、张口翼壁、平行翼壁三种。平行翼壁与涵洞的纵向成平行，在入口处减薄洞壁，以便水流进入;张口翼壁即当今的八字式洞口，翼部与涵洞成一定角度而展开，普通多为30°—45°;垂直翼壁即当今的端墙式洞口，端墙与洞口的纵向垂直。从经济性上讲，平行翼壁最为经济，垂直翼壁次之，但两者都容易使水流起漩涡，进而影响路基的稳定性。故保山市平场子段石拱涵采用了张口翼壁(八字式)，此种洞口形式能广泛地收纳、扩散水流，水利性能较好，施工简单，工程量较少。

(四)波纹铁拱涵

史迪威公路上有波纹铁拱涵经过近70年的冲刷，如今仍在保持正常工作，甚至连涵洞内波纹铁上所印文字都清晰可见。史迪威公路上的工程师不但对涵洞的沟底进行了铺砌加固，还考虑到出水洞口处受水流冲刷引起的病害较多，因此对洞口进行了加固处理，在出水洞口抛填片石铺砌加固的同时设置了浆砌片石阶梯，以防止边坡受到水流冲刷。虽然史迪威公路是在中华民族生死存亡的关键时刻紧急修建的，但其工程质量之高可见一斑。

例如前述双孔波纹铁拱涵位于云南省施甸县境内，其洞口形式采用垂直翼壁(一字端墙式洞口)，半圆形的波纹铁拱内径为24英寸(约61厘米)。波纹铁上的英文标明了制造商名称及其相关技术信息，此种波纹铁是由美国俄亥俄州克利夫兰的共和国钢铁公司制造的Toncan型波纹铁。该型波纹铁是当时世界上制作波纹铁拱涵和波纹管涵最好的材料之一，它是以铁为基础配以金属铜和钼精炼而成的合金，使得Toncan型波纹铁不易生锈，并且具有很强的抗腐蚀性能［10］，以至70年后的今天仍能正常使用。

(五)波纹铁管涵

20世纪40年代，我国的管涵洞按照材质的分类主要包括陶管、混凝土管、铸铁管、钢铁管、钢筋混凝土管、波纹铁管等6种。前五种涵洞在功能上均不符合史迪威公路通车时间紧迫、沿线地质复杂、排水量大等要求，所以波纹铁管涵成为了最合适的选择，大量使用在史迪威公路沿线。

史迪威公路上广泛使用波纹铁管涵洞，主要因为其有如下优点:一是质量轻便，运输便利且不易受损，适合在史迪威公路沿线崇山峻岭中运输;二是波纹管是由铁、铜、钼、铝等金属精炼而成的合金，抗腐蚀能力强，不易生锈;三是通过水流量大;四是管身有波纹，能承受较大的压力;五是道路新开基础不稳固有下沉现象时，装置波纹铁管，因其刚度很大，不易破裂;六是安装方便快捷，可采用拼装施工，不易损坏。

史迪威公路所用的波纹管均从美国进口。波纹管为纯铁管，含铁99%以上，含铜不少于0.2%，所有材料均镀以均匀的净铝。相邻波纹的中心距在2.5英寸至3英寸之间，中心距为2.5英寸时深度为1/2英寸，中心距为3英寸时深度为5/8英寸。每节波纹铁管长一般为2英尺，一般采用叠接的方式接成所需要的涵洞长度［9］。安装波纹管涵主要有3个步骤，即开挖沟槽、放入管涵、回填土体。沟槽的宽度比管的直径大约30厘米，沟底需挖成半圆形，沟内大石块必须挑出;涵洞置于坚实基础之后，两旁的空隙用好土填塞，查看水管有无沉陷和歪斜，若有则应立即矫正;波纹管下半部的两旁填实之后，上半部的两旁可以继续回填，每回填一定高度，需立即夯实，随填随夯，直至达到路面标高为止。史迪威公路的勘察设计工作主要由美国人完成，相应技术规范基本采用美国标准。由于史迪威公路是一条军事公路，通行的多是载重货车车队甚至是坦克，所以其设计承载能力远超过同期一般公路，设计人员对波纹管涵的覆土厚度做了一定的修正，增加了波纹管涵上方覆土厚度，以增强其抗压能力。

四、史迪威公路的涵洞对今日公路建设之启示

自1945年初史迪威公路全线通车之后，车辆物资通过史迪威公路源源不断地进入我国，史迪威公路被称为打败日本侵略者的“胜利之路”。史迪威公路沿线的涵洞设计合理、种类丰富、经久耐用，对我国当代公路建设仍有相当的借鉴意义

(一)功能导向，因地制宜

工程建设中以功能为导向、坚持因地制宜的原则，对史迪威公路按时建成通车显得尤为重要。史迪威公路上木涵洞、油桶涵洞等临时式涵洞体现了史迪威公路“先求通，后求好”的功能导向。公路沿线临时式涵洞与永久式涵洞的配合使用，涵洞各类端墙类型的合理选择，都体现了因地制宜、因时制宜的建设理念。这些理念对于当代抢险救灾中的工程建设有着相当的借鉴意义。我国国土面积广袤，地形地质复杂，人口众多，各类灾害频发，常常造成巨大的人员、财产损失。抢险救灾中为节约时间，快速与灾区建立联系，需要建设大量的临时性桥梁、涵洞、便道。这些临时性、半临时性设施的建设体现了以功能为导向，因地制宜、因时制宜的理念。2008年的汶川地震使得数万群众流离失所，在危难关头，一间间活动板房的建立为万千灾民提供了相对舒适的家园，广受好评。仔细分析不难发现，活动板房质量轻、运输便利、安装方便快捷等优点，与当年史迪威公路大规模使用波纹管涵的原因如出一辙。

(二)实事求是，统筹全局

以现代“一条公路上的桥涵应尽可能采取统一的标准形式，以利于施工”［9］的原则来衡量，史迪威公路上各式各样的木质涵洞、油桶涵洞看似有些另类，但将这些涵洞置于中华民族生死存亡的关键时刻与史迪威公路沿线的恶劣环境之中，不难发现这些“另类”的涵洞有着特殊的价值。木涵洞和油桶涵洞等临时式涵洞的出现是“先求通”方针下的必然产物，体现了史迪威公路作为军事公路的定位，以及战时中国开通陆上交通线的迫切需求。木涵洞和油桶涵洞等临时式涵洞的出现与邓小平同志“不管黑猫白猫，捉到老鼠就是好猫”的“猫论”有着异曲同工之妙，都强调做事应注重以功能为指向。史迪威公路从实际出发，提出“先求通，后求好”的建设理念是统筹全局结合战时中国实际的结果，体现出目的性和功能性的辩证统一。这与当代部分地区公路建设中忽视我国正处于社会主义初级阶段的基本国情，一味追求高等级、高线形指标的现象形成了鲜明的对比，发人深省。

(三)洋为中用，善于创新

史迪威公路是由中国工程部队和美国工程部队共同修筑的国际公路，拉开了我国近代机械化筑路的帷幕，大量的先进技术由此引入我国。如文中提到的在史迪威公路中被大量使用的波纹管涵，是战时质量最好的管涵，为保持史迪威公路的畅通立下了汗马功劳，在发达国家有着广泛的应用。然而，建国后由于诸多因素，波纹管涵技术在我国并未得到推广，直到20世纪90年代末，我国才逐步开展公路钢波纹管涵洞的应用、研究及生产［11］。波纹管涵洞在软土、膨胀土、湿陷性黄土、多年冻土中表现出的良好性能，将使它在未来我国公路建设特别是西部地区公路建设中发挥巨大作用。在我国目前使用波纹管涵的过程中，出现了涵内积水、管节变形、接头断裂等技术问题［12］。而史迪威公路上的波纹管涵历经70年的风雨仍完好如初，可见在工程技术领域，我国在学习国外相关先进技术的同时，还要做好消化吸收工作。要在消化学习的基础上勇于创新，创造出适应我国国情的产品，方能真正做到洋为中用。

(四)注重细节，严控质量

近年来国内新建道路、桥梁的质量事故频发，在社会上引起极大反响。与此形成鲜明对比的是，在抗日战争最困难的时期，人们最基本的生活条件都得不到保障的条件下修筑起来的史迪威公路，其沿线诸多桥梁、涵洞等构造物至今仍在正常使用。古人云:“千里之堤，溃于蚁穴。”从史迪威公路涵洞的设计过程中我们不难发现，涵洞的种类、洞口形式的选择，沟底的加固处理，进出水口的设施布置，无一不体现了当年设计施工人员对于工程质量细节精益求精的态度。史迪威公路在设计、施工、维护过程中，广大工程技术人员注重细节、严控质量的责任感在今日更显得弥足珍贵。

五、结语

正如人们所说:“墓碑是史迪威公路上最好的里程桩。”据《云南公路史》记载，修筑滇缅公路的死亡人数不少于两千人，伤残者不下万人［13］，一千余公里的史迪威公路上筑路的美军工程兵牺牲人数超过1000人，3000名归国的华侨司机中至少有超过1000人牺牲在史迪威公路上。筑路人员不惧牺牲、勇于奉献的“铺路石”精神被全世界人们所铭记。解放后，不惧牺牲、勇于奉献的“铺路石”精神在川藏公路、青藏铁路等伟大工程中得到了传承。伴随着我国改革开放30多年来公路事业的快速发展，未来我国筑路的重点正转向广袤的西部地区。西部部分地区环境气候的恶劣程度比起史迪威公路沿线有过之而无不及，所以新时代宣扬史迪威公路上不惧牺牲、勇于奉献的“铺路石”精神仍具有现实意义。

史迪威公路自1942年开始修筑至今已有70余年。当年参与筑路的人员如今多已作古;当年压路使用的石碾子现在已成为文物，被陈列在中国和美国的博物馆;中美官兵艰苦筑路的场景被雕刻在了云南公路馆［14］;史迪威公路本身也渐渐被昆明至瑞丽的高速公路所取代。作为公路重要构造物的涵洞，经历70年的风吹雨淋，已经接近甚至超过了其设计寿命。尽管史迪威公路上涵洞的工程作用正渐渐消失，但作为世界军事史上最艰难工程的重要组成部分，作为中华民族抗战血线的见证，它必将被更多的人所铭记。

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