朱宏亮
(淮安市博物館,江蘇 淮安 223001)
洪澤湖大堤古稱高家堰,始建于1800多年前,是我國古代勞動人民勤勞與智慧的結(jié)晶。它位于江蘇省淮安市洪澤縣洪澤湖東岸,北起淮安市淮陰區(qū)碼頭鎮(zhèn),南至淮安市盱眙縣張大莊,逶迤67.25公里,氣勢磅礴,蜿蜒曲折,沿途有108道彎,每一彎都呈半弧狀環(huán)抱一泓湖水;有仁、義、禮、智、信5座減水壩,每一壩都見證了千百年來湖水分洪的壯觀場面。它是一座“始建于東漢,擴建于明清,完善在當(dāng)代”[1]的淮河下游蘇北平原防洪第一屏障,保衛(wèi)著淮河下游3000萬畝耕地和揚州、泰州、鹽城、淮安等10多座中小城市2000多萬人口的安全,并發(fā)揮供水灌溉之便。
2002年,洪澤湖大堤被公布為江蘇省文物保護單位;2006年5月,被國務(wù)院公布為全國重點文物保護單位;2003年被江蘇省文物局納入江蘇省申報世界文化遺產(chǎn)的推薦名單,正式上報國家文物局。2014年6月22日,在卡塔爾多哈舉行的聯(lián)合國教科文組織第38屆世界遺產(chǎn)委員會會議上,中國世界文化遺產(chǎn)提名項目“中國大運河”被批準列入《世界遺產(chǎn)名錄》。目前洪澤湖大堤作為中國大運河申遺重要節(jié)點之一,已被列入中國大運河世界歷史文化遺產(chǎn)名錄。伴隨著大運河申遺的成功和國家南水北調(diào)工程的開展,洪澤湖大堤的歷史文化價值及攔洪蓄水功能將得到更大的發(fā)揮和提高。
洪澤湖大堤是古代勞動人民治水工程的經(jīng)典之作,保留至今,使用至今,是世界上最古老、規(guī)模最大的有壩引水工程,蘊藏著深厚的歷史文化內(nèi)涵。洪澤湖是在淮河、黃河和長江三大水系的演變下形成的一個大湖泊,而這個湖泊在中國幾個大的湖泊中是唯一的一個自然和人工互動的產(chǎn)物,是世上最大的人工湖,體現(xiàn)出很高的歷史價值、科學(xué)價值和文化價值。
洪澤湖大堤與萬里長城相比,萬里長城高7-8米,而洪澤湖大堤高8-9米,底寬50-150米,頂寬10-30米,長和寬都超過了長城,因此有“水上長城”之稱。雄偉的三河閘就如長城的關(guān)口,那蜿蜒的大堤就如長城墻身,那古條石和河營堡亭就象長城的烽火臺。萬里長城的古城墻作為軍事防御工程長久沒有使用而成為靜態(tài)文物;而洪澤湖大堤卻得到一代又一代人的維護,迄今仍發(fā)揮著重大作用,并且隨著中國大運河申遺的成功,南水北調(diào)東線工程進展,洪澤湖大堤的歷史文化效益、攔洪蓄水效益等工程效益、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益還將繼續(xù)增大。
中國古代水壩技術(shù)演變記載不絕于書,洪澤湖大堤作為明清兩代“蓄清刷黃,治河保運”[2]的產(chǎn)物,它的建筑與古代防洪、供水、船運及軍事、經(jīng)濟、社會的發(fā)展都有密切的聯(lián)系。
從1580年(明萬歷八年)起,洪澤湖大堤就開始增筑直立條石墻護面,石堤采用樁基技術(shù),條石聯(lián)結(jié),鐵鋸咬銜的抗浪方法,按照波浪自然流向的破浪原理,筑成百余彎道蜿蜒曲折的長堤,同時在堤線上建“仁、義、禮、智、信”5座減水壩以泄洪水,歷經(jīng)明清兩代171年,使用千斤條石6萬多塊,達60萬立方米以上,且規(guī)格統(tǒng)一,筑工精細,充分展示了我國古代水利建設(shè)的高超技藝。洪澤湖大堤的筑堤成庫規(guī)劃和直立條式防浪墻壩工程技術(shù)代表了當(dāng)時世界的最高水平。
高家堰是我國古代勞動人民智慧的結(jié)晶,是祖先留給我們的一筆豐厚的文化遺產(chǎn)。早在1400多萬年前,洪澤湖大堤及其沿線地區(qū)就有人類祖先“江淮古猿”的活動遺跡,著名的下草灣和青蓮崗文化遺址就是首先在這一帶發(fā)現(xiàn)的。
洪澤湖和淮河兩岸,原先都是魚米之鄉(xiāng)。由于黃河奪淮700年而變成重災(zāi)區(qū),建國后治淮業(yè)績又使千里淮河重現(xiàn)蓬勃生機,由此體現(xiàn)的“悲壯美”,是一種比“形象美”更富有文化的“內(nèi)涵美”。長堤沿線有眾多的名勝古跡,如高良澗青龍庵,大墩島,沿湖有洪澤湖碑、乾隆御碑、陳毅渡湖碑、周橋大塘遺址、信壩遺址、黃罡寺等景點。如今洪澤湖大堤東西兩側(cè)遍植樹木,恰似游移欲飛的一條巨龍,人行其中,倍覺“浩渺云煙籠細浪,空蒙雨色入重淵”。
聯(lián)合國教科文組織對申報世界歷史文化遺產(chǎn)有三個要求:一是唯一性;二是完整性,主體的70%保持完整;三是協(xié)調(diào)性,與周邊環(huán)境基本一致,融為一體。洪澤湖大堤完全符合這三個條件。
洪澤湖大堤是在漫長的“黃、淮、運、湖”水系變遷中,集中了黃、淮、運水利治理工程精華,建成的一項偉大工程,是世界上仍在發(fā)揮作用的歷史最悠久、投入最多、跨度最長的人工大壩,是人類共有的歷史文化遺產(chǎn)?!吨袊糯畨巍芬粫涊d:“該壩全長67.25公里,創(chuàng)世界最長水壩記錄。高家堰因其特有的長度、顯著的效益和長期使用等特點而聞名于世?!彼俏覈ㄒ豢晒┥赀z的堤防。
洪澤湖是一座有別于長江四大自然湖泊的巨型平原人工水庫。洪澤湖作為歷代治理“黃、淮、運”的成果,自明代中葉洪澤湖水庫形成以來,它承擔(dān)了近300年的“刷黃”任務(wù),400多年一直是“濟運”的主要水源,同時又是下游地區(qū)防洪的安全保障,凝聚著人類社會經(jīng)濟發(fā)展及抗御水旱災(zāi)害的智慧。
洪澤湖是“先有堤,后有湖”[3]的地上湖,是一座因興修古堰,而后逐步淹沒城鄉(xiāng)土地形成的。洪澤湖是我國著名的“懸湖”,沒有古堰,也就沒有“古為今用”的洪澤湖。經(jīng)測量,洪澤湖大堤包括埋入灘地或擴砌在保護性石坡下,但還可再現(xiàn)的古堤,基本完整性在74%,符合申遺項目完整性70%以上的要求。
洪澤湖作為一個整體,它的主體建筑洪澤湖大堤與其它建筑是密不可分的,更因我國悠久的歷史文明、悠久的治水文化,使洪澤湖大堤與洪澤湖周圍人文景觀融為一體,環(huán)境協(xié)調(diào)。
洪澤湖大堤歷經(jīng)1800多年的維修、保護、增筑,凝聚了歷代人的智慧,留下了眾多的治水經(jīng)驗和方法、應(yīng)用材料、閘壩設(shè)置等科技含量高的實物資料,頗具科研價值。簡要介紹洪澤湖大堤維修保護技術(shù)。
在古代生產(chǎn)力較低、石料加工不易、水下膠結(jié)材料缺乏的情況下,埽工一直是當(dāng)時不可或缺的水工構(gòu)件。直到近代引進了混凝土材料,埽工才逐漸被砌石壩工所取代。
埽工是我國古代治河工程的獨創(chuàng),具有如下顯著的優(yōu)點:(1)就地取材,制作快捷,便于急用;(2)可水上施工,亦可分段分批施工,能在深水情況下(水深20米上下)構(gòu)筑大型險工和堵口截流;(3)所用梢草、碎石等散料,但可用繩索、樁木等將之固結(jié)為整體;(4)梢草、秸料等具有良好的柔韌性,易于適應(yīng)水下的復(fù)雜地形(尤其是軟基),易于緩流、留淤;(5)用埽工構(gòu)筑施工圍堰,完工后便于拆除。然而,埽工自身也存在著嚴重的缺陷,這主要表現(xiàn)在三個方面:(1)梢草、秸料和繩索等易于腐爛,需經(jīng)常修理更換,花費較多;(2)埽體的整體性較石工等永久性建筑物差,往往一段墊陷,即牽動上下游埽段連續(xù)墊塌、走移,形成嚴重的險情;(3)埽工樁繩操作運用復(fù)雜,施工工人必須技術(shù)嫻熟。
建國以來,對洪澤湖大堤進行了多次地質(zhì)勘察,查明埽工隱患23處。地質(zhì)勘察顯示,埽工多在上游坡揭示,且已腐爛。凡有埽工塊石的地方,土質(zhì)一般都不密實,較為軟弱,甚至呈淤泥狀,透水性一般也較大。如在55+570斷面,鉆孔至高程9-10米時,就無法繼續(xù)鉆進,抽水機以0.16-0.2立方米每分鐘的水量向孔內(nèi)注水不見回水,同時從孔中冒出大量沼氣,點燃后火焰噴出孔口高達5米。
根據(jù)勘探的情況,堵口的方式有多種,決口處堤身的埽工、塊石、碎石很多,鉆探中還遇有木樁,有的決口處只有填土,有的決口處的外側(cè)又修建越堤。這多與決口的大小、深度有關(guān)。
1.單壩進堵、雙壩進堵和三壩進堵
清代堵口的方式可根據(jù)決口口門的大小、水勢的緩急,分別選用單壩進堵、雙壩進堵和三壩進堵。決口口門較小、水勢平緩時,一般采用單壩進堵的方法。即單獨從上壩頭進堵,與此同時在壩后澆筑上戧,下壩頭則加以保護。人們形象地稱之為“獨龍過江”。也可以從口門向兩端同時向中央進堵。決口口門較大、水勢湍急時,上下水頭差加大,如單壩進堵,有可能出現(xiàn)坍塌出險、功虧一簣的局面。此時多采用雙壩進堵的方法,即兩條壩同時向前伸展,在正壩之后加修二壩,以護衛(wèi)正壩。正壩與二壩一般同時進占,通常二壩較正壩縮后半占左右,以免兩壩??p相對,造成埽間縫隙之間漏水。為加固進堵壩體和減少滲水,還要在正壩與二壩間填上,稱作“土柜”。如果三壩進堵,水頭差將一分為三,進堵埽壩安全更有保障。
2.合龍埽施工
當(dāng)兩岸堵口壩工進占至相距20米左右時,就進入到堵口的決戰(zhàn)階段。此時的口門稱為龍口,龍口的封堵難度較大。
清代合龍施工主要有卷埽和廂埽兩種方式。前者是前代的主要埽工做法,后者是乾隆朝的發(fā)明。然而新的發(fā)明并沒有完全取代舊有的埽工做法,在那些合龍口門水勢湍急、土質(zhì)較差、捆廂難以施工的地方,有時仍然采用卷埽。
1.洪澤湖大堤石工墻修建及拆除過程
明朝萬歷八年(1580年)起,總河潘季馴花費三年的時間在洪澤湖大小澗一帶修筑石堤三千一百一十丈(“中間二十里低洼處用條石包砌”)。條石“俱于徐州取辦”,“皆鑿石扣準,镕鐵灌釘”[4]。
清朝康熙四十年(1702年)起,總河張鵬翮修建洪澤湖大堤石工。將古溝至六壩處的土堤改成石堤;采用于舊有石工之上疊柴壓土以為越壩、再于越壩內(nèi)修砌的方法,于武家墩至小黃莊一段大堤上加砌石工;補修自小黃莊至古溝段的未完石工;間斷創(chuàng)砌自古溝至林家西的石工。這些工程“自武家墩至唐埂共七千二百余丈”[4]。
清朝雍正九年-十年(1731—1732年),雍正皇帝指示總河孔毓珣和蘇州巡撫尹繼善修筑洪澤湖大堤石工。拆修武家墩至小黃莊段脹裂欹斜的老石工,計九段;拆除并換樁加石小黃莊至山盱古溝東壩段老石工;修固古溝東壩以南至滾水南壩段樁歪石欹的石工,計八段。該工程修建石工六千三百余丈,估銀八十二萬余兩。至此,自武家墩以南至古溝東壩一帶皆有石工。
乾隆八年(1743年),河臣將古溝決口改建成石工。乾隆十六年(1751年),乾隆首次南巡時,高斌奏請將高堰大堤加固加高,此舉正合乾隆當(dāng)時的心意,于是新建信壩北雁翅以北的大堤一律被改建成石工,南雁翅以南至蔣家閘一帶因其水勢較平則一律石基磚甃。至此,武家墩以南至信壩一帶有石工。
乾隆四十五年(1780年),乾隆南巡回鑾之際命薩載將高堰大堤卑矮段落加高加固、舊用磚砌者改用石料,以“卑濱湖大堤全段石工”。薩載的具體方案就是根據(jù)情形之緩急分三年趕辦:已朽及湖心卑矮之石工并堤身單薄應(yīng)行加高加厚之土工,本年即辦;磚工已朽而腳根未動者,第二年辦理;未朽之磚工及應(yīng)稍加之石工則留待第三年辦理,共計17988丈。兩年后此項工程竣工,高堰石工至此完成,全長60.1公里。
洪澤湖大堤石工墻自明朝1580年潘季馴興建,其后不斷向南延伸,至清朝薩載1782年修筑至蔣壩石工尾,歷時302年。
清朝末年,從老壩頭(0+300)至頭堡(4+800)的4.5公里,早在清代修建淮陰縣城時拆除。另外一說為,傳說知府吳棠曾拆條石4.5km修淮安城。1958年后,因堤外地勢高,又陸續(xù)拆除了頭堡至十三堡(19+508)之間近15公里石工墻。
為更好地應(yīng)對歐盟自身發(fā)展乃至全球發(fā)展面臨的共同挑戰(zhàn),更深入和廣泛地調(diào)動全球科技人才、資源應(yīng)對挑戰(zhàn),歐盟將通過“地平線歐洲”進一步加大同各國的國際科技合作,從而更大地發(fā)揮該計劃的影響力。
1966-1969年在高良澗(35+000)至蔣壩段大堤改建加固時,又拆除了高良澗至蔣壩段近24公里石工墻。
目前,可再現(xiàn)石工墻基本完好率在74%,其中從洪澤十堡到高良澗水電站15.63公里堤段,有比較完整的石工墻10.57公里,完好率達70%,而現(xiàn)仍保持原貌的石工墻完好率為26%。另外,高良澗船塢、周橋船塢、周橋越堤、鐵水牛灣、夏家橋船塢、九龍灣船塢、石工尾等段留有石工墻。以周橋越堤、乾隆信壩和蔣壩石工尾最為典型。
2.石工墻結(jié)構(gòu)形式
從后來拆除舊石工墻所掌握的斷面來分析,尚未見到石工墻有較嚴格的模式。但一般為:
舊石工墻用0.38米×0.40米×(0.8-1.20)米的條石砌成,砌法多為兩順一丁,墻面條石砌高15-18坯不等,周橋越堤最高達23坯,基本上分內(nèi)外兩層,面石多為玄武巖。面墻上部厚0.8米,底部厚1.2-2.0米不等。條石間有2斤重左右的鐵錠或鐵扒腳相連,并有糯米汁與硬性石灰膠砌材料充填。
舊墻的基礎(chǔ)是疏密不等的杉木短樁,長度僅1.0-1.5米,在臨墻面以下為密排的馬牙樁,每米約25根,三排擠緊并靠,向里為均布的梅花樁,每米約20根。馬牙樁直徑10-15厘米,長1.5-2.5米;梅花樁直徑6-12厘米,長1.0-1.2米。新木樁雖有承載力,但年久日長樁基朽爛,受擠后容易造成傾倒,石工墻亦隨之傾斜變形。
磚柜由河磚構(gòu)成,一般尺寸為40厘米×16厘米×10厘米,均丁頭立砌于石墻之后,構(gòu)成上大下小的斷面。磚柜大部分也有糯米汁與石灰膠結(jié),結(jié)合牢固,并與條石膠結(jié)成一體。三合土層分布較亂,一般附于磚柜后面,構(gòu)成上大下小的梯形斷面,埋置較深。三合土系土和石灰、糯米汁的混合物,顏色黃白,干容重約為1.9公斤/立方分米。
3.石工墻施工技術(shù)
高家堰石工墻修建于土堤的臨水面,地基為老土,地面下1-2米深處為砂礓土,砂礓土質(zhì)地堅硬,承載力較強,同時為進一步增強地基承載力,于墻基打梅花樁或馬牙樁(木樁)。明石工墻打樁“必株株實在方能著力”,樁打完后,鋸平頂面。樁的使用年限,據(jù)《南河志》載:“杉木之性,入土數(shù)百年,入水亦如,惟土少樁露,堅者可三四十年,嫩者僅一二十年必爛,須于水落時將堤腳培土幾尺。”[5]
明萬歷八年(1580年)始建石工墻,結(jié)構(gòu)為雙層(里外各一)獨立,外側(cè)擋水,里側(cè)擋土。天啟元年(1621年),因風(fēng)浪襲擊等原因,石工墻受到程度不同的破壞,修復(fù)時使用鐵鋦,砌石中采用丁、順相間的方式。時標準石料尺寸為2.5尺×1.2尺×1.0尺,丁石長度與兩層石寬度相等,使石工墻的整體性比萬歷時有了提高。
清代修筑石工墻在墻后加磚柜,并使條石與磚柜搭接,每丈搭三塊丁石,“里外牽扯,方資鞏固”。磚柜由河磚構(gòu)成,規(guī)格為40厘米×16厘米×10厘米,均丁頭立砌于石墻之后,構(gòu)成上大下小的梯形斷面。磚柜大部分有石灰糯米汁膠,結(jié)構(gòu)牢固,并與條石膠結(jié)成一體。加磚柜的目的,在于緩和土石之間工程性質(zhì)差別大的矛盾?!巴潦噪y融洽,分而不屬,大有疏虞”,“而以磚貼土,誠有妙理”。土、石兩種材料沉陷,壓縮變形等力學(xué)性質(zhì)差異很大,而“磚性不堅”,剛度介于土、石之間,經(jīng)它過渡,可免去開裂等“疏虞”。為典型的“彈模過渡帶”。
清代補修石工墻時,湖水經(jīng)常不落,采用堤前圍堰。水淺處,于水中打兩排樁,樁內(nèi)貼上席,中問填土,即成施工圍堰。對于水深處,損壞較大或嚴重不宜翻拆的地方,則利用舊石工作“圍堰”,退后一二丈挖槽下樁壘砌,砌好后再拆前面的舊石墻,留下最底兩層以防浪。
4.三合土護坦
滾水壩中間“壩面”用夯打硬,鋪上三合土,厚1尺2寸。分兩層鋪。稍干開始夯實,不得過于用力,務(wù)求平整,冬天為防凍,要蓋上三四寸土。壩面采用三合土,而不用塊石漿砌,因減水壩泄水時,流速較快,石頭平整度不高,尤其接縫處容易出現(xiàn)負壓,易被淘爛,甚者可造成石塊塌陷或掀起。三合土具有一定的強度,可做得較平整,過流條件比砌石好。今據(jù)清華大學(xué)試驗,用于過水土壩的三合土抗沖流速可達每秒26米。
三合土是用極熟的石灰泡開,篩凈,和二分黃土,再用烏樟葉泡水熬江米,作稀粥,兌入灰土中,攪勻,乘石灰潮潤時鋪在需用的地方,每五、六寸作一層夯實。三合土做成后,其強度的測定以透水性為標志,一晝夜不滲水即為堅硬合適。三合土的應(yīng)用極為廣泛,除漿砌、減水壩壩面用外,石工墻后河磚與堤身之間在清代都填三合土。厚度在0.5米以上,為6-8寸一層。
5.堤防填筑的夯筑和簽試
明清以后,上堤就直接在堤面上逐層進行。使用夯筑技術(shù),關(guān)鍵在于每一層都不能太厚(“薄坯”),而各層的厚度則取決于工程的規(guī)模、夯筑工具的種類和重量。
堤防夯筑之后,須對其質(zhì)量進行加以檢查,主要方法是錐探,所用工具是鐵錐。鐵錐一般長四尺,每打一坯或數(shù)坯試錐一遍。試錐時,將鐵錐用木榔頭打入新筑堤中,垂直拔起后,立即向錐孔中灌水,然后根據(jù)灌水后的反應(yīng)來判定所筑堤防的質(zhì)量。如果一灌即瀉,屬“漏錐”;半行半瀉,屬于“滲口”;存而不瀉,稱“飽錐”。出現(xiàn)“飽錐”,表明工程較好。
1.壓密灌漿
上游堤肩布置梅花形鉆孔,3排,孔距2米,排距1米,孔直徑50毫米,孔深11.0米。采用孔底注漿、全孔灌注、分排單獨灌漿的方法施工,孔口控制壓力5千克每平方厘米。漿液為水泥粘土漿,水泥和粘土的摻量和水的重量比分別為15%和5%。一般每孔1-2立方米,最大單孔灌漿量32.85立方米。堤身得到密實。
2.重力灌漿
采用邊鉆孔邊灌漿的方法。灌漿采用無壓和有壓灌漿法。一開始均用清水進行洗孔,隨后采取無壓灌漿(從孔口側(cè)倒泥漿),待鉆孔泥漿不下降時,就該為有壓灌漿。從2米高的灌漿架壓下,用皮管輸送,一段接灌漿桶,另一端接在孔口鐵管上,泥漿濃度由淡到濃。對于漏水量不大的,采取比重1.2的泥漿進行初灌,最大為1.4。對于嚴重漏水的孔,采用1.4的濃度進行初灌,逐步加大到1.7。
3.水下粉噴樁
采用水下粉噴樁技術(shù),對攔河壩壩基進行加固。在攔河壩迎水面水下打粉噴樁,有效地提高攔河壩的抗震穩(wěn)定性,達到地基設(shè)計要求。
洪澤湖大堤有著深厚的歷史文化內(nèi)涵,其歷史遺存和堤壩維修技術(shù)是研究中國水壩以及古代政治、經(jīng)濟、文化、社會等方面的實物資料,是中國悠久歷史文明的最好見證。綿延幾十公里的洪澤湖大堤,構(gòu)成獨特的線形水文化景觀。伴隨著中國大運河申遺成功,洪澤湖大堤(高家堰)作為重要節(jié)點,必將因其權(quán)威性和唯一性而成為中外賓客觀光旅游的首選地之一。千年古堰可充分利用世界文化遺產(chǎn)的契機,加大保護力度,擴大生態(tài)旅游,科學(xué)地整合文化和自然資源,提升規(guī)劃更大的發(fā)展空間,使千年古堰翻開新的歷史篇章,讓世人共享中華民族的文化遺產(chǎn)。
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