探秘茅以升如何建成不塌之橋
| 錢塘江大橋 |
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探秘茅以升如何建成不塌之橋 洶湧的錢塘江水日夜奔流，外國橋樑專家曾經認為這裡「水深流急，不可能建成大橋」。這個「國際公認」的論斷卻被茅以升帶領的中國「建橋人」打破了，建成了一座被譽為「永不會垮塌」的錢塘江大橋？當我們翻閱塵封的茅以升先生建橋手記，為其中的無數波折和艱險深深震撼......[1]
目錄
八十一難
我為錢塘江橋工日夜奔走，精神緊張，忽而愁悶，忽而開顏，有時寢食皆廢。1935年，正式開工後不久，迭遭各種困難，好像全盤計劃都錯了，弄得坐立不安。
我們正忙於變更施工計劃時，外間的閒言閒語就來了，說什麼像這樣做下去，哪裡會成功?銀行界的人聽到了，更是為他們的放款擔憂。
正在這個時候，曾養甫忽然找我去南京談話，他那時已調任鐵道部次長。問明了詳細情況以後，他正言厲色地對我說：「我一切相信你，但是，如果橋造不成功……你得跳錢塘江……我也跟你後頭跳!」他大概是受上面督責，說他用人不當，因而發急了。我聽了一聲不響，匆匆地趕回杭州。
後來知道這種逼人的方法，曾養甫是慣用的，但我當時確很激動，心想：「你看吧!」
我母親那時在杭州，對我說：「唐僧取經，八十一難，唐臣(我的號)造橋，也要八十一難，只要有孫悟空，有他那如意金箍棒，你還不是一樣能渡過難關嗎，何必着急!」
果然，造橋的八十一難，就這樣渡過來了。那時的孫悟空就是我們全體隊伍，如意金箍棒就是科學裡的一條法則：利用自然力來克服自然界的障礙。比如，利用錢塘江的水來克服錢塘江的泥沙。
現在來簡單說幾個「難」。
關於打樁
正橋橋墩是以木樁為基礎的，因為鋼樁談不到，混凝土樁這樣長的有困難，而木樁卻是最輕而又最便宜的。這種長木樁是全橋唯一的美國貨。每墩用樁160根，每樁長度大約30米。但是，江底泥沙有41米深，當樁腳到石層時，樁頭就在江底下面11米還多。如何能把這些長樁埋進江底，並讓樁頭之上還留有11米的泥沙覆蓋層呢?而且，打樁時，江上茫茫一片，沒有其他建築物，這樁的位置如何能準確呢?這就要靠特別製造的工具設備和測量施工的技術了。當時包商康益特別製造了兩隻打樁機船，每隻能起重140噸。不料頭一隻在上海造好，駛進杭州灣時，在大風中觸礁沉沒了。等第二隻機船到時再打樁，不料打得很慢，因為泥沙中夾有某些抗力較大的砂礫層，打輕了下不去，打重了樁就斷了。那時一晝夜只能打一根，而全橋9個墩有樁1440根，這如何得了?後來研究出用「射水法」，並改進了技術，一晝夜最多能打30根。這才把這一難關渡了過去。
三十米長的木樁
關於鋼板樁圍堰
按原來計劃，有三個橋墩的沉箱，因其處水淺，不用浮運法，而是用圍堰法就地澆築。這就是用一根根的鋼板樁打進江底，做成一個圓形的圍堰，在圍堰內填土築島，然後在島上做沉箱。但是靠南岸的正橋橋墩(14及15號)的兩個圍堰，1936年5月將鋼板樁才打完，就遇到發水，江流湍急，江底泥沙為水沖刷，愈刷愈深，在6月28日早晨，鋼板樁圍堰就倒塌了。這才知道，錢塘江的沖刷果然厲害!
這兩沉箱的圍堰法失敗了，改用浮運法固無不可，因為經過這次沖刷，江底已加深不少，足夠沉箱吃水。不過，這倒塌在江底的鋼板樁，卻成為阻擋沉箱浮運工作的障礙物。鋼板樁是一根根地連鎖在一起的，現在糾纏一團，半埋沙中，如何能把它們全部拔出來呢?後來經過很多麻煩，到8月下旬，鋼板樁完全拔出，才克服了這一難關。
茅以升如何建成不塌之橋
澆築鋼板樁圍堰內的第一號橋墩
關於沉箱
這裡難關最多。每個沉箱都是一個六面立方體的鋼筋混凝土結構，長約18米，寬約11米，高約6米，重約600噸。它是在岸上做好的，這樣一個龐然大物，如何能從岸上運到江中的橋位去呢?
最便宜的辦法是在江邊挖一船塢，關上閘門，將塢中的水抽乾，在裡面做好沉箱，然後開門放水進來，沉箱浮起，就可拖出去了。不料錢塘江江邊和江底泥沙性質相同，挖坑之後，邊坡坍落，水就湧入，越挖越多。縱然船塢挖成，裡面的水也永遠抽不干。這是開工後的第一個挫折。
沉箱正在澆灌混凝土
不得已，改用吊運法，將制好的沉箱排成一線，兩旁各築軌道一條，臨江的一頭，用木樁排架承托住鋼軌，並將軌道伸出到江中深水處，形成一座臨時碼頭。再製造龍門吊車一輛，把沉箱整個吊起來，在軌道上行駛，搬運到排架盡頭，然後放入水中，以便浮運。
這個方法的優點是一套機械設備，可以浮運很多沉箱：一個下水了，吊車回去，再運下一個沉箱。沉箱在軌道上移動時完全受機械控制，進退快慢，操縱自如。甚至沉箱下水以後，還可吊起來檢查修理。
沉箱澆築完成後，然後起吊離地，兩邊有三十多位橋工開始轉動鋼輪,以每小時十五米速度向江中移動，下水五米自動浮起後被拖向墩址。
但是，由於初次嘗試，在實行這個吊運法時，又遇到很多困難。(1)沉箱的臨時碼頭是兩行木樁排架組成，排架之間為沉箱下降入水處，需要一定深度的水，但兩旁排架的木樁，在這樣的深水中，兩樁間的土就受到沖刷，愈刷愈深，影響排架承載力。(2)沉箱太重，懸掛在龍門吊車中時必須四角平衡，當吊車移動時，速度要有限制，否則如沉箱稍有傾斜，吊車即有傾覆危險。(3)沉箱在從碼頭上降落時，原想用人力轉動螺旋機，不料沉箱太重，轉動失效，臨時更換一個有鋼珠軸承的特製螺旋機，並改用電力推動，費了不少時間才成功。
第三號沉箱從九溪被拖回
沉箱離開碼頭，浮到橋址後，用鐵鏈纜索接到6個3噸重的大鐵錨上，分列前後左右，使其定位。浮運沉箱時需要利用潮水，頂托江流，以免它走得過快。但沉箱就位後，就要遇到落潮，這時江水與潮水同一方向，沉箱受其合力衝擊，鐵索及鐵錨就不易支持了。
在開始浮運時，由於缺乏經驗，遇到許多挫折。有一個沉箱，從碼頭運出後，才到橋址，未能控制，飄到下游閘口電燈廠，趕忙設法拉回橋址。正把它沉到江底時，遇到大潮，鐵鏈破斷，沉箱浮起，又飄到上游的之江大學，而且在潮退後，陷入泥沙中，費了好大的事再拖回橋址，裝上設備，使之下沉。不料忽來大風雨，沉箱竟拖帶鐵錨，往下游浮走，而且越走越快，等到追及時，已到離橋4千米的南星橋，將渡船碼頭撞壞。當時，江上汽輪齊來協助，共用14隻汽輪，才把沉箱拖回橋址。不久又遇大潮，捆箱纜索松斷，就像褲腰帶松下一樣，沉箱又浮起走動，飄到上游離橋10km的聞家堰去了。落潮後深深陷入泥沙層。這次可不像上次的擱淺，用了許多的方法，才把沉箱浮出，再拖回橋址。在4個月內，沉箱如脫韁之馬，亂竄了4處之多。外界不明真相，說錢塘江果然利害，橋墩站不住，東西亂跑。甚至認為有鬼，要包商燒香拜佛!後來改進了技術，用10噸重的混凝土大錨10個，且用射水法將錨埋入泥沙6米深處。這樣，沉箱才不再亂跑了
十噸重的混凝土錨，一旁為茅以升
茅以升如何建成不塌之橋
第二號橋墩至十三號橋墩均鋪有柴
沉箱就位後，應當慢慢降落到江底。但沉箱下面的流水，因沉箱逐漸靠近江底而增加速度，在江底形成不斷加深的沖刷坑，這樣。沉箱下去就放不平了。如果傾倒，無法補救。後來在江底預先鋪上一層相當厚的用樹枝編成的「柴席」，以防止沖刷，沉箱才能平穩就位。
但是，沉箱下沉時，要在箱內把柴席切除，也是困難工作。沉箱通過泥沙層，就要和160根木樁的樁頭相遇。有3個橋墩的沉箱，因江底沖刷過甚，需要比設計多下沉3米；因為木樁已經打好，樁頭將頂住沉箱半中腰的板，這樣沉箱如何能下降呢?這又是一個難題，不得已只好在沉箱裡，把這160根樁的樁頭．逐一用電鋸鋸掉，這又費了很大的事。
沉箱內挖土，本來是用人工的，但箱內容人有限，而且在高壓空氣中工作，效率很低，因而沉箱下降很慢，一晝夜只能下沉15cm。後來加用噴泥法，經過多次失敗才成功，一晝夜竟可下降1.0米。
關於鋼樑
鋼樑是在英國製造，拆散後運來杭州拼裝，然後架上橋墩的。問題在如何拼裝，如何架上橋墩。
在錢塘江，用的是浮運法。即利用潮水漲落，將拼裝好的整孔鋼樑用船運到兩個已做好的橋墩之間，降落就位。只要鄰近兩墩完成，就可架一孔梁，不管橋墩的地位何在。
茅以升如何建成不塌之橋
噴泥法是向沉箱內充入三個大氣壓，用高壓空氣衝動泥沙，使泥沙通過真空管向墩外排放，橋墩開始逐漸下沉
方法是好，但困難也多。
(1)要儘快將鋼樑一孔孔拼裝好，儲存起來，一遇有兩個鄰近橋墩完成，就馬上浮運一孔。這就需要一套既靈活而強度又高的機械設備，能把裝配好的整孔鋼樑抬起搬動，從裝配場搬到儲放地，浮運時再搬到江邊碼頭，然後上船。每孔鋼樑長約67米，寬6．1米，高10．7米。重260噸。搬運這樣一個由杆件組成的鋼結構，最大問題在防止杆件碰傷。因而特別製造了一各鋼樑托車，可將鋼樑托起，在軌道上移動。這種托車是經過多次試驗才成功的。
(2)水上浮運鋼樑時，需要特製的木船兩隻，連在一起，上有塔形木架，托住鋼樑的4個支點。兩船都有水艙，用儲水多少來控制船身升降。浮運時要趁每月的大潮，因為漲潮時不但使船頂起鋼樑並脫離支架更容易，而且潮水頂托江流，也增加船行的平穩。鋼樑運到兩墩之間，候潮一退，即可安然落在墩上。所有這一切動作，都要安排得非常準確，需要鋼樑和橋墩兩方工作隊伍充分協作，才不致錯過這個潮水漲落達最大的機會。因此，每月潮汛，便控制了施工程序，必須盡一切可能，來保持這個程序；程序不誤，工期才有保證。[2] 浮運第十二孔鋼樑
(3)浮運鋼樑時，要注意幾件事：第一是由於設備尺寸的控制，能夠利用潮水漲落的水位，上下不過1米左右，故江水深淺，要時時探測；第二是潮水漲落的鐘點，要掌握準確，依此來配備人手和工具，以免錯過機會；第三是橋墩上托住鋼樑的支座和鋼樑兩端落在橋墩的底板，都有預留孔眼，以便鋼樑落到位置時，可用螺栓扣緊，這上下孔眼全憑事前測量準確，才能讓螺栓順利通過；第四是浮運工作，危險性很大，如若不是風乾浪靜，則有顫動、碰撞、傾斜、飄流、擱淺等事故發生的可能。