滇越铁路的「人字桥」
十九世纪下半叶、二十世纪初与苏伊士运河、巴拿马运河并称'人类三大工程奇迹’
——《泰晤士报》
19世纪末,近代西方科学技术随着滇越铁路的修筑开始在东方大规模传播。特定的自然环境赋予铁路独特的工程技术特点。
滇越铁路是具有卓越的规划设计而建造的规模巨大的铁路工程,而人字桥是又其中最具有科学价值的重要节点之一。
五家寨铁路人字桥
滇越铁路云南段决定在“次南溪河”(即四岔河,南溪河一级支流)的两道断崖之间修建一座铁路桥梁。
可是,设计方案一再失败。
于是,法国公司把“次南溪河”一带的地形、水系图和施工段情况图文送回国,并向全法征集桥梁设计方案。
20天后,一份名叫“次南溪河肋式三铰拱钢梁铁路桥”的设计方案被铁道部和外交部采纳。这就是法国巴底纽勒工程建筑公司的董事工程师保罗·波登的设计方案。最终,巴底纽勒工程公司参与现场承建。
法国威敖铁路大桥
法国塔尔那市附近的威敖铁路大桥,保罗·波登设计,“法国国家遗产”。早在1902年完工的法国威敖铁路大桥就为保罗·波登带来了声望,这座百余年的恢宏大桥至今仍在正常使用。威敖铁路桥的成功经验为保罗·波登破解在滇越铁路四岔河峡谷中架设桥梁的难题积累了必不可少、高超、严谨的科学技巧,并使他从中获得足够的创新实践勇气(本图片由版权所有人杰克·墨肃structurae.de依法许可李晓使用)。
人字桥拱臂吊装蓝图
人字桥设计图、竣工图
保罗·波登设计方案:双重式结构,上承多腹钢梁,下部为三铰人字拱。人字拱由两个等腰三角形桁架拱臂组成。
拱臂底部支承于山腰间事先设制的两个铸钢球形支座上,顶部合龙后连接于钢枢上。
从滇越铁路(越段)运送人字桥座基的花岗岩、桥梁钢构件、配件、水泥等物资,需要从海防进入红河水道,随后在中国蛮耗口岸(海拔150米)登陆,由马帮经黄草坝、斗姆阁抵卡房,直达“世界锡都”个旧(1688米),再辗转蒙自(1302米)。
铁轨、桥梁钢构件等再进入屏边县新华乡,由劳役肩扛、马帮分段背驮到四岔河的人字桥工地(955米),继而调度,凌空组拼、铆合并准确合龙。
滇段四岔河人字桥:1907年3月施工;1908年6月28日三角拱肋上弦固定;7月18日人字桥合龙过程——08:00绞车让吊装三角架的钢缆绳靠近,09:30 绞车钢缆绳将桥两边的三角架徐徐垂放。
人字桥施工过程:首先在河岸峭壁两端的隧道口开凿桥台,然后在两端洞口距轨顶面19.17米的上方峭壁上,开挖出宽4.4米、高3.8米、深4.0米的施工槽,以安置铰车及滑车系等起重设备;在隧道下方的设计高度构筑钢筋混凝拱座承台,并在其上安置铸钢球形支座。
10:30 正式靠拢
12:00 准确合龙
7月30日组装、铆合钢架桥11月24日架设桥身
人字桥于1907年3月施工,1908年12月建成通车
法国工程师保罗·波登(Paul Bodin)设计的人字桥海拔955米,桥高102米,长71米,宽4米,桥身为钢架镂空结构,共用2万余个金属短部件铆合为一,总重180吨。
在1910年出版的法文版《云南铁路》中记述:“这些桥梁以一种简洁、高效的方式解决了在未开化的,气候于健康不利,出行十分困难,有着众多宽而深的峡谷地区中的交通问题……”
2006年,中国国务院公布滇越铁路滇段“五家寨铁路人字桥”列入“全国重点文物保护单位”。
例行保养、维修重要桥隧设备
《滇越铁路五家寨人字桥碑记》
“五家寨人字桥位于滇越铁路km353的悬崖峭壁之间,上下为倮姑车站与波渡箐车站,它横跨南溪河深谷,下距涧底百余米,凌空于两山石壁而没有一根桥墩。
人字桥于清代光绪三十年(1904年)施工前,由法国施工人员将该地势地形摄成图片,带回其国内广征造桥方案。
工程师保罗·波登以'桥梁结构为桁肋式铰拱钢桥梁’的图纸夺标。为了便于从法国到中国云南路段的运输和施工,要求制造桥梁时的构件最大不超过140千克。
光绪三十三年(1907年)三月十日,法国监工让100余名路工到人字桥工地施工。工地悬崖峭壁,岩陡苔滑,无安全设施,只好用绳子系人于半空中凿岩放炮。
四月的一天,风雨交加,电闪雷鸣。法国工头不把正在作业的工人拉上来,只顾自己逃避躲雨,待雨停止,16名工人中有三人因绳断跌入百米深谷,13人被大风吹得如秋千一般连续撞击在岩石上,血肉模糊,惨不忍睹。
光绪三十四年(1908年),工地上的路工、桥工增加到千余人。一天暴雨,滴水岩的隧道洞顶崩塌,正在施工的300余人有的被埋死,有的遭泥石流冲入峡谷的激流中,无一生还。
1908年6月28日,三角拱肋上弦固定;7月18日清晨8点,开始用绞车让吊装三角架的钢缆绳靠近,9点30分,绞车钢缆绳将人字桥的两边的三角架徐徐垂放。
10点30分正式靠拢,12点人字桥准确合龙。
7月30日组装、冷铆钢架桥,12月6日完工。
人字桥跨越在直壁对峙的四岔河谷上,在两山峭壁之间的跨度长71.7米,宽4.2米,距谷底100米。人字拱跨55米,高15.5米,减支梁第一孔跨长17.75米,第二三孔跨长14.75米,第四孔跨长21.9米,全长67.15米、宽4米。
修桥过程中死去中国路工800余名,通称'滇越铁路人字桥八百壮士’。”
——此文存人字桥护桥大队
人字桥守桥大队实行准军事化管理,并建立规章制度,
队员牢记“人在桥在,与桥共存”的誓言。
法国威敖铁路大桥(威敖大桥图片由版权所有人杰克·墨肃structurae.de依法许可李晓使用)
在法国,保罗·波登设计的威敖铁路大桥是“法国国家遗产”;在中国,他设计的滇越/次南溪河肋式三铰拱钢梁铁路桥(人字桥)是“全国重点文物保护单位”。同一位桥梁设计大师,不同的文化国度,他成全两个城市都拥有国宝。
白寨铁路大桥(保罗·波登设计)
通车以后的白寨铁路大桥山势水系现状
白寨铁路大桥通车以后的铁路桥走向:西岸山脉是南溪河与红河的分水岭大围山余脉;东岸白寨一带山势险要,峰峦嵯峨,是古今通往越北的咽喉要道,《云南交通史》载:“蒙自到北圻(越南北部)必经之地。”
白寨大桥:滇段最长铁路桥梁。《云南铁路》记载为“83.7公里处17x8米高架桥”,即:桥梁为17段8米长的上承钢钣梁、全长136米的钢塔架桥墩支撑的钢架桥;在八座钢塔架桥墩中,3、5、6、7号墩高34米,有84.27米的长度处在半径100米的曲线上;20米的长度处在缓和曲线上;31.73米为相对直线;桥面、桥墩总重374吨。
这一庞大、宏伟的铁路桥于1907年9月15日开工建设,次年3月10日竣工,总建设工期6个月(含中途停工73天),充分显示了在南溪河大峡谷复杂地形条件下钢塔架桥墩设计方案的施工效率及其优越性。
“米其林”内燃牵引机车头通过白寨大桥
《云南铁路》记述:“……在1905年,曾考虑建造一些石砌高架桥,但在这样的环境条件下建造几乎是不可能的,更不可能满足承包要求的建造期限……假设在1906年初着手进行(石砌高架桥)建造,极有可能拖延到1909年底还不能完工……幸好由于采用了特殊设计的金属高架桥,这些地点就可以在1908年3月通过列车了。”
南溪河大峡谷白寨铁路大桥
滇段的另外四座著名桥梁
(保罗·波登/巴底纽勒司设计)
开远小龙潭铁路桥:滇段之咽喉要道,1909年4月15日建成。主桥体金属栅架,为下承式多腹杆钢桁架单孔桥,长52.4米,宽4.5米,大梁梁桁架高5.12米;桥体上、下部横向联杆,由一座四格网状桁架连接,呈栅格状几何纹造型,当地人称“大花桥”。
铁路桥两端续建引桥,南引桥长42米,为三孔石拱桥;北引桥长17米,为单孔石拱桥,钢梁桥与石拱桥总长111.40米。
开远泸江“大花桥”:开远泸江“大花桥”:滇段又一座网状桁架连接、呈栅格状几何纹造型的铁路大桥。
开远玉林山七孔桥:玉林山七孔桥(昆河线K249+715):1908年建造,全长95.8米,宽4.4米,拱跨10米,最高桥墩21米,最低14米。桥面处在21‰的大坡度上,是滇段线路最雄伟的一座石拱铁路桥。
开远仁者三孔桥:仁者三孔桥(昆河线K248+418):1909年建造,全长48米,宽3.65米,高5.44米。每孔拱跨9.95米,高4米;桥墩锥形,展长1.63米,宽3.08米,高1.3米,块石砌置,桥体敦实稳健,是低位石拱桥的代表。
滇段工程远比越段艰巨,全线80%的路段在崇山峻岭间穿行。延续到“昆河铁路”时期,共计桥涵3422座,隧道155座;其中,屏边县境内的倮姑至白寨44千米区段最险,海拔高差达1242米,平均坡度在25‰左右。
屏边湾塘段双孔10米石砌高架桥
越南段保罗·杜美铁路大桥
保罗·杜美铁路大桥由法国著名设计师亚历山大·居斯塔夫·埃菲尔以巴黎市第13区连接巴黎及奥尔良的托勒别克铁路桥(PontdeTolbiac)的比照样本设计;计2座桥台,18座桥墩,石砌墩台,19段钢桁梁,其中,九孔为130米跨径悬臂桁梁,八孔为跨径51.2米简支桁梁,两孔为跨径50.2米简支桁梁交错排列组成。
保罗·杜美大桥在1954年之前叫“杜美大桥”(Doumer),以纪念法属印度支那总督、后任法国总统的保罗·杜美;1954年北越独立后,改称龙边大铁桥(LongBien)或红河大桥。
大桥位于河内北部,横跨红河,连接海防,全长2500米,是滇越铁路全线、当时亚洲最长的铁路大桥和越段的标志性工程,是中国广西凭祥、云南河口这两条重要铁路线进入河内的交会点。
陡坡与“展线”
滇段的线路设计采用25‰的最大坡度,更借助崇山峻岭、南盘江、南溪河大峡谷地形,连续以“U”形、“S”形展线克服高程,最终形成滇段的三条著名展线:冲庄—白寨、四岔河、水塘—江头村。
展线:为减缓纵坡,延长起、终点间路线长度的设计定线,即牺牲线路顺直程度来换取尽可能低的限制坡度而“展长线路”。
铁路沿线很多桥梁均处于展线之中。
屏边县境内的白寨铁路大桥
白寨区间展线:位于坡渡箐站—冲庄站至湾塘站区间,有一段长130米的路段,最大坡度达28‰,是滇越铁路全线“最大下坡”,也是全线最难行车的三大咽喉区段之首。利用展线工程技术,以逐层减缓的纵坡长度25千米,换取了尽可能低的海拔高差446米。
四岔河展线示意图:
一个接近对折“U”形展线的顶端,25‰的长大下坡道,
滇越铁路全线最难行车的三大咽喉区段之一
人字桥区间三层展线
第一层展线:冲庄(K365+234,海拔770米)经波渡箐(K358+074)至“K354”临时停靠点;
第二层展线:“K354”经人字桥(K352,海拔995米)至亭塘站(K350+845);
第三段展线:人字桥至倮姑(K343+935,海拔1169米)。
展线中的波渡箐站至倮姑站区间,是全线最密集的隧道群,该区间隧道为29座。
水晶坡展线的“三机并联牵引”
水晶坡展线
位于可保村站和江头村站之间的汤池河峡谷,处在连续20‰以上的长大下坡道上,由“东方红21型(DFH21)”三机并联牵引上坡。
滇越铁路工程是世界铁路建设史上难度最大、最具深远影响力的铁路工程之一,它代表了那一个时代建造铁路最先进的设计理念与科技力量,并以工程艰巨、施工量浩大而闻名于世,英国《泰晤士报》称之为:“十九世纪下半叶、二十世纪初与苏伊士运河、巴拿马运河并称'人类三大工程奇迹’。”
滇段铁路桥图赏
滇段单孔石拱铁路桥
滇越铁路穿过南盘江大峡谷华宁县禄丰村段,
“喂猪崖”上的隧道紧连石拱铁路桥
麦冲八孔桥
蒙自市多法勒乡攀枝花村附近山坡上的欧式三孔石拱铁路桥,每孔拱跨为10米,工程极为精致。
中越河口/老街铁路界桥。这里是汉语区(汉藏语系)与越语区(南亚语系孟—高棉语)的分界线。
滇段支线昆石线在昆明城区跨越长江水系的盘龙江(亚热带干湿分明的高原季风气候)。东方红21型牵引客列通过滇段盘龙江铁路桥。
滇段四次跨越珠江水系的南盘江(南亚热带半湿润气候)。东风21型牵引货列通过糯租铁路大桥。
滇段五次跨越红河水系的南溪河(热带山地季风雨林湿润气候)。东方红21型牵引货列通过南溪河老范寨铁路大桥。
滇越铁路全线高架石拱桥的代表——玉林山七孔桥。1908年法国巴底纽勒公司设计建造,全长95.8米,宽4.4米,坡度21‰,每孔拱跨10米,桥墩最高21米,造型挺拔俊秀。
全球:里程碑式的近代铁路工业世界遗产
奥地利塞梅林铁路
双层的卡尔特利恩铁路桥,奥地利塞梅林铁路(SemmeringRailway)的标志性工程。塞梅林铁路建于1848~1854年,铁路两点直线距离21千米,为克服459米高差,工程线路延展了两倍。
全长41.7千米的线路修建了16个大型高架桥(若干为双层)、14个隧道和29座小型桥梁,如此,“小蒸汽”得以顺利翻越阿尔卑斯山塞梅林隘口。
单线1435mm准轨。1998年,以“欧洲最伟大土木工程”的高山铁路成为第一条入选《世界遗产名录》的铁路。
印度卡尔卡—西姆拉铁路
印度卡尔卡—西姆拉铁路(The Kalka-ShimlaRailway),1898年开通,全长96千米,海拔从656米爬升到2076米,103个隧道、864座桥(其中最大的一座是18.29米的钢结构桥梁)、919个弯道,单线762mm窄轨。2008年以历史悠久、沿途风景和地形特殊,以及闻名于世的桥梁和隧道而入选《世界遗产名录》。
意大利、瑞士跨国联合“申遗”成功的“阿尔布拉/伯尔尼纳”线
2008年,意大利、瑞士跨国联合“申遗”,横贯两国之间阿尔卑斯山脉的阿尔布拉/伯尔尼纳线路成功入选《世界遗产名录》。伯尔尼纳快车分别以瑞士的库尔和圣莫里茨、意大利的迪拉诺(Tirano)为终始点站。
布鲁西奥回旋高架桥
布鲁西奥(Brusio)回旋高架桥:阿尔布拉/伯尔尼纳线路上世界罕见的上立交“环形铁路高架桥”。该桥成为意大利、瑞士联合“申遗”标准文本中最重要的形象工程之一。
「本节完」
时空交汇
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图说 | 滇越铁路之 人物
图说 | 滇越铁路之 寸轨
图说 | 滇越铁路之 车站
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文章图片和文字摘自
《文化线路遗产:滇越铁路影像志》
(彭桓 编著)
云南人民出版社2016年11月出版