彼此的抵达VS科学的精神——重温茅以升《钱塘江建桥回忆》

2011-12-24 21:38徐迅雷
民主与科学 2011年3期
关键词:茅以升沉箱钱塘江

■徐迅雷

一个城市要有一个城市的历史性地标,一个地方要有一个地方的科学界英杰。钱塘江大桥与茅以升,就这样巍然矗立在杭州人的心坎上。

建设钱塘江大桥,是一个科学家的担当,更是一个时代的担当

钱塘江,简称钱江,别名有之江、曲江、浙江、浙河等等。它从新安江蜿蜒而来,中间叫富春江,下游才名钱塘江。杭州在秦代名钱唐,到了唐代因讳国号,易名为钱塘,加了个土字旁。杭州湾是个巨大的喇叭口,因此而成天下奇观钱塘潮。

钱塘江大桥首先是铁路大桥,如今两边都通了火车,一旦跨江大桥建成,铁路能连上,天堑就变成了通途。

但是,在这样的江河上建一座现代化的大桥,对茅以升、对杭州、对浙江、对那时的中国来说,都是空前的考验。这可不是石砌的赵州桥,而是要通火车过汽车的大桥。之前,中国的大川大河上,虽已有一些大桥,但都是外国人造的:济南黄河大桥是德国人修的,蚌埠淮河大桥是英国人建的,哈尔滨松花江大桥是俄国人造的……对于钱塘江,外国桥梁专家认为这里“水深流急,不可能建成大桥”。茅以升担负起一项前所未有的重任,他要用自己的智慧来证明:中国人有能力建造现代化钢铁大桥。这是一个科学家的担当,更是一个时代的担当。

1933年,盛夏8月,浙江建设厅一个小房间。茅以升和当时的铁路建设的主政者一起,开始了钱塘江大桥的筹建工作。首先是成立“钱塘江桥工委员会”,茅以升出任主任委员;次年正式成立钱塘江桥工程处,茅以升为处长——这个处长,他一当就是16年。

人才与经费,是建设大桥的双翼,缺一翼就飞不起来。以茅以升为首,人才的集聚,在那个时代还不算太困难。

茅以升,号唐臣,江苏镇江人。1916年,茅以升从唐山工业专门学校毕业,后被清华学堂官费保送赴美留学。1917年,在美国康奈尔大学,他获得土木专业硕士学位。1921年,在美国卡内基理工学院,他获得博士学位,博士论文为《桥梁结构次应力研究》,其科学创见被称为“茅氏定律”。茅以升正是那个时代培养的土木工程学家、桥梁建设大师。为了建造钱塘江大桥,他请来了在美国康奈尔大学桥梁专业的同学罗英,让他出任总工程师,成为第一助手。钱塘江桥工程处汇聚了上百名精英人士。

建桥经费的筹措,从一定意义上说更难。预算510万,决算为540万元——合那时美金163万元,这在当时可是天文数字。但是,那时的建设者就已经有了现代化的建设头脑:向银行贷款,大桥建成后征收过桥费,十年即可偿还本息。时任浙江建设厅长的曾养甫,以“造福桑梓”为题,大力游说浙江财阀,首先得到的是浙江兴业银行的支持,同意借贷100万;余款也逐步得以落实。

开放的思维,开阔的眼光,是建成钱塘江大桥的重要保障

1934年8月22日,美丽的杭州新新饭店,人头攒动。经过一年的筹建,大桥工程建设招标这天在这里开标。一共收到标单17份,其中本国的9家、外商8家。当众宣读,列表公布。内商外商,一视同仁。

当时通行的施工办法就是招商承办。为了求图简快,更重要的是不必专为这一桥工而置办一套施工所需的机械设备,省时省力省经费。所以桥工处也采用了公开招标的方式。

对钱塘江大桥,通常说法是:“这座大桥是近代以来,由中国人自行设计和主持施工的第一座现代桥梁”。茅以升是当时建桥的主持者、总设计师,说中国人“自行设计”一点也没错,尽管当初请一位老外设计过一个方案,但没有采用;但为什么说中国人是“主持施工”而非“自行施工”?因为4家中标的承建商中,两家是外国的,两家是中国的,恰是两家外国的承建商承担了主要的建设任务:英国道门朗公司承建正桥桥梁,丹麦人开设的康益洋行承建正桥桥墩。而本国的两家公司承接的分别是南北两头的引桥:东亚建筑公司承办北岸引桥,新亨营造场承办南岸引桥。

这是开放的思维、开阔的眼光,有了这样的世界眼光,是建成钱塘江大桥的重要保障。茅以升在回忆录《钱塘江建桥回忆》中,有个特别说明:“钢梁交给外国人承办,当然事非得已,但正桥桥墩为何也要交给外国人承包呢?这主要是由于桥墩系水中工程,需要机械设备特别多,那时国内包商在这方面的能力比较薄弱,难与外人争衡。而外人所以有此能力,正由于以前的此类工程,都由他们承包之故。我们虽想趁此机会,培植本国包商,积蓄力量,但桥工期限紧迫,已经来不及了。”

唐臣造桥,八十一难,以执著的精神闯过一道道难关

“唐僧取经,八十一难,唐臣造桥,也要八十一难,只要有孙悟空,有他那如意金箍棒,你还不是一样能渡过难关吗,何必着急!”唐臣是茅以升的号,说这话的是茅以升的母亲,当时也跟他一起住在杭州,这真是一位伟大母亲的非凡识见。

彼时,茅以升为钱塘江大桥日夜奔走,精神紧张,“忽而愁闷,忽而开颜,有时寝食皆废。1935年,正式开工后不久,迭遭各种困难,好像全盘计划都错了,弄得坐立不安”。闲言闲语,也蜂拥而来,说什么像这样做下去,哪里会成功?银行界的人听到了,更为他们的放款担忧。

南京,铁道部次长办公室。已从浙江建设厅调任铁道部次长的曾养甫,招来茅以升,详问情况,正言厉色道:“我一切相信你,但是,如果桥造不成功,你得跳钱塘江,我也跟你后头跳!”

茅以升听了一声不响,匆匆赶回杭州。但他激荡的内心在说:“你看吧!”

母亲的话萦绕在他的耳际:只要有孙悟空,有他那如意金箍棒,你还不是一样能渡过难关!”后来在回忆录中,茅以升说:“果然,造桥的八十一难,就这样渡过来了。那时的孙悟空就是我们全体队伍,如意金箍棒就是科学里的一条法则:利用自然力来克服自然界的障碍。”

比如打桩。正桥桥墩是以木桩为基础的,这种穿上“铁靴子”的长木桩,是全桥唯一的美国货。每桩长度大约30米,每墩用桩160根。但是,江底泥沙有41米深,不够长,如何能把这些长桩埋进江底?“这就要靠特别制造的工具设备和测量施工的技术了。”当时包商康益特别制造了两只打桩机船,不料头一只在上海造好,驶进杭州湾时,在大风中触礁沉没了。等第二只机船到时再打桩,不料打得很慢,因为泥沙中夹有某些抗力较大的砂砾层,打轻了下不去,打重了桩就断了。那时一昼夜只能打一根,而全桥9个墩有桩1440根,这样下去不是光打桩就要打4年?后来他们研究出“射水法”,并改进了技术,一昼夜能打30根,把这一难关渡过去了。

比如围堰。浅水处有三个桥墩的沉箱,拟用围堰法就地浇筑。南岸两个围堰,1936年5月将钢板桩才打完,就遇到发大水,江流湍急,江底泥沙为水冲刷,愈刷愈深,6月28日早晨,钢板桩围堰就不幸倒塌了。钢板桩是一根根连锁在一起的,这倒塌在江底的钢板桩,现在纠缠一团,半埋沙中,成了巨大的障碍物。经过工人们的努力,经历了很多麻烦,一直到8月下旬才将钢板桩完全拔出,克服了这一难关。

比如架梁。在英国制造的钢梁质量不错,但每孔长达67米,有260吨重,如何架上桥墩?他们想到的是浮运法,就是利用潮水涨落,将拼装好的整孔钢梁用船运到两个已做好的桥墩之间,降落就位。整个过程危险性很大,若不是风平浪静,则有颤动、碰撞、倾斜、飘流、搁浅等事故发生的可能。

比如事故。建桥过程中,发生过两起重大事故:一起是工伤事故,一起是翻船事故。前者是在北岸沉井里,有4位桥工下去后没能上来——一氧化碳中毒身亡,长才未展,遇险殉职;后者是康益公司租用的小轮船接送换班工人,每船送六七十人,一天夜里意外翻沉,落水死难60多人……这还真是“为有牺牲多壮志”,桥工们拿的是低工资,干的是高危高强的活儿,非常不容易。

不仅要克服“八十一难”建成钱塘江大桥,茅以升而且还一心想着如何建成不塌之桥。

以沉箱般的牺牲奉献精神,默默地投身大桥建设

茅以升可谓非常优秀的科普作家,他是这样简明清晰、生动形象地描述沉箱的:“沉箱是个什么样的东西呢?它是个长方形的箱子,不过上无盖,下无底,只在箱壁的半中腰有一层板,把箱分为两半,因而箱的上一半是口朝天,而下一半是口朝地。因为有口朝天的这一半,沉箱就能浮在水上像条船;因为有口朝地的这一半,沉箱下落后,盖住江底,就形成了一个房间。把高压空气打进这个房间,将水赶走,工人就可在那里面工作……”

有关资料表明,沉箱最初是从“潜水钟”发展起来的。1841年,法国工程师特里热在采煤工程中为克服管状沉井下沉困难,把沉井的一段改装为气闸,成为沉箱;1851年,英国工程师赖特在建桥时,首次下沉了深18.6米的管状沉箱;1859年法国人圣德尼建桥时,下沉了底面和基底相同的矩形沉箱,以后被广泛应用。而钱塘江大桥所采用的沉箱下接桩基的联合基础施工方法,同样可以载入桥梁建筑史册。

沉箱,在施工过程中,它是工具;而在施工完成后,它又成了基础的一部分,成了桥墩的“立足之地”,默默地沉在江底,完全地不见踪影无声无息。这是“沉箱基础”,这更是“沉箱精神”。

茅以升就是以沉箱般的牺牲奉献精神,默默地投身钱塘江大桥建设的。正如巴甫洛夫所言:“科学需要一个人有极紧张的工作和伟大的热情。”

1937年7月7日,全民族抗战爆发,茅以升主持的钱塘江大桥建设,迎来了空前的困难。那年8月14日,日本飞机初次飞临钱塘江,对在建的钱塘江大桥进行轰炸。那天,茅以升正好在北岸第6号桥墩的沉箱里指导工作。忽然,沉箱里的电灯全灭了,一片黑暗。沉箱里的电灯照明和高压空气,都依靠上面供应,一旦断电断气,江水必然会涌进沉箱,里头的人员就性命难保了。

还好,这样的悲剧没有发生。半个小时后,电灯又亮了,大家重见光明,工作照常进行。茅以升出了沉箱,看到一位守护沉箱气闸的工人依然坚守在岗位上。工人告诉说,因为敌机来袭,空袭警报拉响,按要求各地都把电灯关了,人员都往山上躲避。茅以升问:“你自己为何不躲开?”他回答说:“这么多人在下面,我管闸门,怎么好走开呢?”这位工人坚守岗位、临危不避,茅以升一直非常感念。而敌机首次来袭,茅以升自己恰好在水下30米的沉箱里度过,使他永志不忘。

沉箱是一个庞然大物,每个沉箱都是钢筋混凝土结构,长约18米,宽约11米,高约6米,重约600吨。它是在岸上做好的,如何从岸上运到江中?如何固定在工作位上?这里的难关最多。在岸上浇筑好沉箱之后,然后用龙门吊起吊离地,置于转动螺旋机上,两边有30多位桥工开始转动钢轮,以每小时15米的速度向江中移动,下水5米自动浮起后拖向墩址。开始只想到用人力转动螺旋机,“不料沉箱太重,转动失效,临时更换一个有钢珠轴承的特制螺旋机,并改用电力推动,费了不少时间才成功”。

然而,沉箱浮到桥址后,如何在湍急的河流中控制定位?起初由于缺乏经验,遇到许多挫折。有一个沉箱,才到桥址,未能控制,飘到下游闸口电灯厂,于是赶忙设法拉回桥址。正把它沉到江底时,遇到大潮,铁链破断,沉箱浮起,又飘到上游的之江大学。但在潮退后,陷入泥沙中,费了好大的事才再拖回桥址,装上设备,使之下沉。不料忽来大风雨,沉箱竟拖带铁锚,往下游浮走,而且越走越快,等到追及时,已到离桥4000米的南星桥,将渡船码头撞坏。当时,共用了14只汽轮,才把沉箱拖回桥址。不久又遇钱江大潮,“捆箱缆索松断,就像裤腰带松下一样,沉箱又浮起走动,飘到上游离桥10公里的闻家堰去了”。落潮后深深陷入泥沙层,用了许多的方法,才把沉箱浮出,再拖回桥址。

“在4个月内,沉箱如脱缰之马,乱窜了4处之多。”茅以升感慨地写道,“外界不明真相,说钱塘江果然利害,桥墩站不住,东西乱跑。甚至认为有鬼,要包商烧香拜佛!”后来依靠技术改进,用10吨重的混凝土大锚10个,且用“射水法”将大锚埋入泥沙6米深处——这样,沉箱才不再乱跑了。

在沉箱内挖土,本来是用人工的,但箱内容人有限,而且在高压空气中工作,效率很低,沉箱下降进度很慢,一昼夜只能下沉15厘米;“后来加用喷泥法,经过多次失败才成功,一昼夜竟可下降1米”——喷泥法就是用高压空气冲动泥沙,使泥沙通过真空管排放。达·芬奇说:“科学是将领,实践是士兵。”这,就是在沉箱里所体现的科学精神。

九九八十一难,最艰难的却是在战争爆发后的“开桥炸桥”

“就在这大桥公路开放那天的前夜,那炸桥的炸药就已经埋进去了,所有这天过桥的十多万人,以及此后每天过桥的人,人人都要在炸药上面走过,火车过桥也同样是在炸药上风驰电掣行进。公开放行的第一天,桥里就先有了炸药,这在古今中外的桥梁史上,要算是空前的了!”

这是茅以升先生在回忆录《钱塘江建桥回忆》中写下的万般感慨的文字。在战争乌云密布的时候,他们为了早日完工建成大桥,采用了一个前所未有的施工方法:上下并进,一气呵成。平常造桥,都得“三部曲”:基础——桥墩——桥梁。钱塘江大桥为了赶工,木桩、沉箱和钢梁,不分上下,都同时动工,上下并进;木桩打完运沉箱,沉箱下落时筑墩身,相邻两个桥墩完毕后,立马浮运钢梁到位装上去——就是这样,水下水上,紧密衔接,一气呵成。经过艰苦卓绝的努力,这座大桥竟然在两年半内架通了:1937年9月26日清晨4时,第一列火车驶过了钱塘江大桥!“钱塘江造桥”,终于从神话变成了现实!

钱塘江大桥,全长1453米。江中16孔正桥1072米,北岸引桥288米,南岸引桥93米;上层是6.09米宽的双向公路和1.52米宽的人行道,下层是4.88米宽的单线铁路。

可从8月14日日本飞机首次飞来轰炸钱塘江大桥之后,就经常来轰炸,所幸的是,大桥始终未被炸中过。

建桥之初,总工程师罗英曾出过一个上联:“钱塘江桥,五行缺火”,欲征下联,无人应对。说“五行缺火”,是因为“钱塘江桥”这四个字分别有着“金”、“木”、“水”、“土”四个偏旁,唯独缺“火”。但是,现实中的战火却蔓延到钱塘江大桥,“火”来了。

1937年11月16日,西湖饭店桥工处。南京工兵学校丁教官急见茅以升。他一边取出公文,一边焦急地说:“奉了命令,因敌军逼近杭州,要在明日炸毁钱塘江桥,以防敌人过江。”茅以升大吃一惊,他想不到战事演变如此之快。而此时距离9月26日开桥还不满两个月。

茅以升思虑再三,提出了分两步走的方案:先埋放好炸药,引线到雷管待命;待情况危急时,再点火炸桥。在这期间,尽快开放大桥公路,尽快让难民后撤。九九八十一难,谁能想到,最艰难的却是在战争爆发后的“开桥炸桥”。

次日清晨,刚给5孔钢梁和1座桥墩埋好炸药,浙江省政府就命令茅以升,立刻开通上层的大桥公路。难民就像潮水般自北向南涌了过来。11月17日这一天,就有10万民众涌过大桥,他们中没有人知道,自己脚底下已布满炸药。

杭州有句旧谚语叫“两脚跨过钱塘江”,用来讽刺说大话的人,因为这“从来不可能”,茅以升先生后来有一篇文章的标题就是《两脚跨过钱塘江》,收入他的随笔集《彼此的抵达》中。而这天好多人故意在桥上走个来回,实现“两脚跨过钱塘江”——科学将神话变成了现实。

时光瞬间就到了12月23日。下午5时,日寇已逼近桥北。茅以升感到那是“江天暮霭,黑暗降临”。一声令下,断然炸桥。一声巨响,钱塘江大桥断成几截。刚刚落成89天的钢铁大桥,就这样成了没有残雪的断桥。12月24日,杭州沦陷,但这里几乎成了一座空城。在世界桥梁史上,建桥者亦炸桥人,大约惟有茅以升,那炸桥的心情,“就像亲手掐死自己的儿子一样”。但茅以升将炸桥时间推延了37天。这一个多月,不知挽救了多少生灵。

只有在天空最黑暗的时候,我们才能最清楚地看见天上的星星。

人类在异想天开中,一步步迎来科学的春天

抗战胜利后第二年1946年的春天,茅以升回到劫后的杭州,着手准备修桥。9月开始临时性的修复,次年3月公路通车;因为经历解放战争,正式修复工程时断时续,到1949年5月3日杭州解放时,都没有大的进展。直到1953年9月,6号桥墩才告正式修复,此时距离动议建设钱塘江大桥已经过去整整20周年。

在人生旅途中走过94个春秋之后,“中国桥梁之父”茅以升先生在1989年的金秋离开了人世。很幸运的是,在反右运动中,茅以升和华罗庚、谈家桢等大师,虽受批判,但得以幸免。1959年起,茅以升担任九三学社中央副主席。

通过修建钱塘江大桥,茅以升培养造就了一批桥梁工程科技人才,那是另一种“彼此的抵达”。这种传承是非常宝贵的。而在后半生,茅以升成了优秀的科普作家,架起知识的大桥。他写的《桥话》成为经典名篇,1963年曾在《人民日报》上连载,后收入《彼此的抵达》一书,还被编入中学课本;1979年又刊于《随笔》杂志总第1期,后收入《随笔》百期精粹《随笔佳作》一书(花城出版社1995年11月第1版),成为领头之作。《桥话》开篇就说:“人的一生,不知要走过多少桥,在桥上跨过多少山与水,欣赏过多少桥的山光水色,领略过多少桥的画意诗情。无论在政治、经济、科学、文艺等各方面,都可看到各式各样的桥梁作用……”

茅以升先生形象地把桥比喻成经过放大的一条“板凳”。在《没有不能造的桥》一文中,他写道:“遇到难造的桥,则人类进步,必有相应发展的新技术,来克服此难关。桥是人造的……有人就有桥,世界上没有不能造的桥!”

世界上没有不能造的桥!为了彼此的抵达,人类在用科技的杠杆“撬动地球”。就在笔者写作此文的2011年春天,英国《泰晤士报》在4月23日发表文章,报道了世界知名科学家有关2100年人类生活的十大重要预测,都属于异想天开的创意,其中最后一个是构建“天桥”——太空电梯,其轿厢由一条数万英里长的缆绳拉上天空。支撑缆绳的是地球的自转,“设想一下拨浪鼓便知道了,绳子一端的球之所以不会落下是因为离心力的存在”;而纳米技术或许能够创造出超级牢固的缆绳,足以支撑太空电梯……

德有言:“幻想是诗人的翅膀,假设是科学的天梯。”人类在异想天开中,一步步迎来科学的春天。那么今后不妨就用“两脚跨过银河滩”来替代“两脚跨过钱塘江”吧!

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