那些令人惊叹的“超级工程”
2023-05-30邱俊霖
跨海大桥、摩天高塔,这些“超级工程”并不是现在才有,在我国古代,也有很多类似的“超级工程”。
跨海大桥名扬古今
中国是桥文化的故乡,世界上最早的跨海大桥是位于泉州的洛阳桥。洛阳桥始建于宋代,在此之前,当地洛阳江口仅有一个万安渡口供两岸百姓渡江,江口“水阔五里,波涛滚滚”,因渡江造成的伤亡事件屡有发生。
于是,许多有识之士开始酝酿“舍舟由陆,改渡为桥”的构想。北宋皇祐五年(1053年),时任泉州知州的蔡襄开始主持修建洛阳桥。那时候,修建这样一座跨海口的大桥,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。
后来,工匠们采用了全新的“筏形基础”:通过投填石块,在水底堆积一条横向的矮石堤,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成船尖状。这样,面对滚滚流水时,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,采用独特的“种蛎固基”法:在桥下养殖海蛎,海蛎会吸附在桥墩上,它们的分泌物及死亡后留下的残骸,能将桥墩的石头牢牢固定在一起,这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”。洛阳桥的建成,在泉州掀起了史无前例的“造桥热潮”。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(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”的相继建成,整个交通网络系统因桥而完善,有效促进了社会经济的发展。
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,保存相对完整的安平桥成了我国古桥长度的天花板。其长度的国内纪录,直到700多年后(1905年),平汉铁路郑州黄河大桥(桥长3015米)建成,才被正式打破。
超级巨塔令人拍案叫绝
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,从地面到塔刹顶端高67.31米,大约有现在20层楼高。全塔除4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,在正史中并未提及。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)。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才逐渐增补完善的。
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,这和它刚柔相济的结构有关: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4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带来的扭曲力。
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这种结构,即以高强度的钢筋水泥浇筑柱状“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。
应县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。
根据史书记载,中国历史上出现过的最高塔,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。北齐史学家魏收在《魏书》中写道:“佛图九层,高四十余丈。”按这个计算,该塔高约130多米,完全可以称得上是中古时代世界木制建筑的天花板。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。
智慧水利造福千秋
成都平原,在先秦时期曾是一个旱涝灾害频发之地。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的方式来构筑金刚堤和飞沙堰,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多达133处,仅仅是竹笼便需要更换上万个,极大加重了财政负担。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”的鐵龟代替“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,是都江堰历史上非常重大的改革。直到现在,都江堰依然造福着生活在这片大地上的后世子孙。
而在遥远的西北新疆,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。它主要的工作原理,是将春夏季节渗入地下的大量雨水、冰川以及积雪融水通过山体的自然坡度引出地表,以满足沙漠地区的用水需求。和都江堰类似,坎儿井到今天依旧为新疆人民所用。
结语
中国人民的智慧和创造力是无穷的,从古至今从未改变。从洛阳桥、安平桥到今日的跨海大桥,从古代巨塔到现代的高楼大厦,从都江堰、坎儿井到现在的长江三峡大坝,这一个个“超级工程”令我们骄傲与自豪。
作者简介
邱俊霖,畅销书作家,作品见于《中国校园文学》《光明日报》《品读》《青年文摘》《读者》《意林》等刊物。《课堂内外》《第二课堂》等数十家刊物专栏作者,多家报刊年度金牌作家或优秀作者,数家杂志特约撰稿人。