達(dá)坂城木拱橋特征及保護(hù)加固措施探索

艾斯卡爾.模拉克，愛資哈爾.艾斯卡爾，提力瓦力迪.斯拉依

（1. 新疆大學(xué)建筑工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830047；2. 新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830047）

在人類文明的發(fā)展史中，橋梁占有重要一頁。從實(shí)物證據(jù)看，拱是橋梁最主要的結(jié)構(gòu)形式，最早出現(xiàn)在古埃及[1]。中國拱橋在世界橋梁發(fā)展史中占有重要地位，如建于1454年的葉樹陽橋，曾是中國歷史上最長的木拱橋之一，趙州橋是石拱橋代表之作[2]。從大量的文獻(xiàn)調(diào)查中得知，木拱橋留存數(shù)量在逐年減少，主要原因有洪水、龍卷風(fēng)等自然因素，以及人為失火、改變交通功能、拆建等人為因素。除此之外，還有木材、石材隨著鋼鐵和混凝土的推廣使用，逐步被替代，缺乏保護(hù)意識(shí)也是重要原因之一。

隨著橋梁工程領(lǐng)域相關(guān)研究的不斷深入，對(duì)木拱橋研究的視點(diǎn)多以橋梁歷史、社會(huì)作用、文化價(jià)值等為主，缺乏對(duì)木拱橋結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)水平、施工技術(shù)和保護(hù)措施的調(diào)查，更談不上基于橋梁結(jié)構(gòu)學(xué)的深入研究[3-4]。

2007年6月，達(dá)坂城木拱橋被新疆維吾爾自治區(qū)人民政府公布為自治區(qū)級(jí)文物保護(hù)單位。2015年，筆者組織項(xiàng)目組人員對(duì)達(dá)坂城木拱橋進(jìn)行現(xiàn)狀勘察，立足于現(xiàn)有研究文獻(xiàn)、現(xiàn)狀調(diào)查，綜合梳理。文章以達(dá)坂城木拱橋作為研究對(duì)象，從該橋的結(jié)構(gòu)特征及特殊地理位置出發(fā)，對(duì)其主要特征進(jìn)行分析總結(jié)并提出保護(hù)加固措施的方案。希望能為新疆公路橋梁的記錄與保護(hù)作出更為全面的研究。

1 達(dá)坂城木拱橋概況

1.1 地理位置

達(dá)坂城木拱橋位于烏魯木齊市達(dá)坂城區(qū)達(dá)坂城鎮(zhèn)八家戶村南2 km后溝溝口的白楊河上，始建于1939年，1940年竣工使用[5]。達(dá)坂城木拱橋，臨著山根，呈東西走向，橫跨于白楊河之上。橋東為312老國道，橋西連霍高速（原吐-烏-大高等級(jí)公路），橋南是穿越天山通往吐魯番的白楊溝河峽谷（后溝），又稱“白水澗道”，橋北是開闊的谷地（圖1）。

1.2 價(jià)值評(píng)估

達(dá)坂城作為古今進(jìn)出迪化（現(xiàn)烏魯木齊）的交通要道，地理位置極其特殊。達(dá)坂城木拱橋作為國際援華物資運(yùn)輸?shù)谋亟?jīng)之路，具有歷史和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。該橋由前蘇聯(lián)專家組織設(shè)計(jì)施工，當(dāng)?shù)鼐用窬Q其“華橋”，有人認(rèn)為這得名于蘇聯(lián)在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期“援華”之意。這座橋在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了重要溝通功能，是中俄友誼關(guān)系的見證者。

達(dá)坂城木拱橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，橋墩?qǐng)?jiān)固，木拱規(guī)整，排架無缺，保存較完好，對(duì)于研究早期橋梁技術(shù)具有一定的科學(xué)價(jià)值，也可作為新疆公路橋梁史研究的重要實(shí)物。對(duì)達(dá)坂城木拱橋進(jìn)行進(jìn)一步保護(hù)和合理利用，對(duì)進(jìn)行愛國主義教育有一定積極作用。

2 達(dá)坂城木拱橋特征

達(dá)坂城木拱橋，全長28.5 m，跨度近18.5 m，寬7 m，載重10 t。該橋構(gòu)造甚是精美，巧妙地利用了當(dāng)?shù)氐匦?，橋東由石砌的橋臺(tái)支撐，坐落在巖石上，而橋西則直接搭著相鄰山崖，兩岸以巖石做橋基，下部利用巖石為基礎(chǔ)，與緊挨的連霍高速呈“T”字形。

該橋建橋特點(diǎn)是木料處理，前蘇聯(lián)盛產(chǎn)木材，木橋技術(shù)較發(fā)達(dá)，單用原木架橋很難達(dá)到較大的跨度，而該木拱橋發(fā)展了木桁架橋、釘板梁橋、膠板梁橋等橋型特點(diǎn)，這種技術(shù)極少見。此橋木料選用云杉，木板烘干后，再全用燒熱的清油浸泡，彎成一定弧度，每層木板錯(cuò)開連接，8層板摞起來，用鐵釘釘結(jié)，再用U型鐵（圓鐵）箍結(jié)在一起。而5條拱肋由支架架起，5道拱形支撐如彩虹，下方木支架呈八叉形交錯(cuò)，橋面鋪著圓木，橫向還有木撐連接。當(dāng)時(shí)施工時(shí)全憑人力，先在平地上將這些木拱肋制作好，再分別懸架到兩端橋臺(tái)上。達(dá)坂城木拱橋，橋本身設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，橋面適當(dāng)外延，為橋下支架起到阻礙雨雪水的功效，加上橋臺(tái)穩(wěn)固、科學(xué)的木料處理等諸多因素，施工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行，通車后養(yǎng)護(hù)工作保證了橋身完好（圖2）。

3 達(dá)坂城木拱橋現(xiàn)狀

1978年新橋建成后，達(dá)坂城木拱橋被廢棄，后停用。由于各種因素，達(dá)坂城木拱橋在早期運(yùn)營和后期閑置的過程中出現(xiàn)了殘損。1996年7月19日的特大洪水將木拱橋東端路基截?cái)?，橋面懸空?998年，為使連霍高速公路通車，木拱橋西端處的山崖石壁被炸開[6]，大量碎石土方堆積橋面及橋臺(tái)邊，改變了文物原有環(huán)境狀況，但未影響到橋體整體性。

由于環(huán)境、材料、荷載減少等因素，達(dá)坂城木拱橋出現(xiàn)了各式各樣的病害，主要有橋面梁、墊板槽朽，灰土層、瀝青砂石層碎裂、沖蝕、缺失；防護(hù)欄立柱歪閃、缺失，護(hù)欄及扶手已完全破損丟失；拱肋油飾脫落、箍筋缺失、局部木材槽朽；臺(tái)身木支架油飾脫落、錨桿缺失、局部木材槽朽；西側(cè)橋臺(tái)砌在巖體上保存一般，橋臺(tái)與橋基連接處存在水蝕，沖空現(xiàn)象，外加山體巖石墜落撞擊路基、護(hù)坡對(duì)橋臺(tái)也產(chǎn)生一定影響；東側(cè)橋臺(tái)砌在巖體上保存較差，橋臺(tái)與橋基連接處水蝕，沖空現(xiàn)象嚴(yán)重，外加沒有路基、護(hù)坡保護(hù)，橋臺(tái)穩(wěn)定性和抗水蝕、抗水沖性能降低；橋基完全依托天然山脈巖體堅(jiān)實(shí)可靠，未發(fā)現(xiàn)沉降、移位。

達(dá)坂城木拱橋保存狀況較差，橋上欄桿扶手無存，北側(cè)現(xiàn)存有8根豎桿，南側(cè)有7根豎桿。拱肋8根鐵箍被拆，橋面東段由于路基被毀而向下傾斜。一些木構(gòu)件表面已朽，橋面東段北側(cè)泊油路面無存，露出木構(gòu)件。木橋部分鐵箍被盜，橋面扶手被人為損壞。

目前，達(dá)坂城木拱橋?yàn)殚e置狀態(tài)，東側(cè)路基沖斷。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察、測(cè)量、計(jì)算分析，達(dá)坂城木拱橋水平推力較低，橋體穩(wěn)定性好，橋臺(tái)未出現(xiàn)水平位移，拱頂下沉不明顯，拱軸線變形不明顯。在恒載（活載僅為自然風(fēng)吹、雨淋、雪荷載）作用下，由于達(dá)坂城木拱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、施工嚴(yán)謹(jǐn)，拱肋與拱波結(jié)合面處的環(huán)縫，波頂處的縱縫，拱肋的徑向縫，拱腳截面、拱背徑向縫均屬木材自然風(fēng)干變化。歷史保存現(xiàn)狀記錄詳見表1。

表1 歷年修繕記錄

通過對(duì)該橋進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察、測(cè)量、成因分析發(fā)現(xiàn)，西側(cè)橋臺(tái)保存狀況一般，橋臺(tái)與橋基連接處存在水蝕，沖空現(xiàn)象，山體巖石墜落撞擊路基和護(hù)坡。東側(cè)橋臺(tái)和路基保存較差，沖空現(xiàn)象嚴(yán)重。橋基完全依托天然山脈巖體堅(jiān)實(shí)可靠，未發(fā)現(xiàn)明顯沉降。臺(tái)身木支架油飾脫落、錨桿缺失、局部木材槽朽，部分鐵箍被拆。橋面梁、墊板槽朽，灰土層、瀝青砂石層碎裂、沖蝕、缺失，橋面東段路面無存，露出木構(gòu)架，向下傾斜。橋上防護(hù)欄立柱歪閃、缺失，護(hù)欄及扶手已完全破損丟失（圖3）。

4 搶險(xiǎn)加固及保護(hù)措施

本次設(shè)計(jì)嚴(yán)格依照古跡修復(fù)技術(shù)規(guī)范與質(zhì)量要求[7]，依照“保護(hù)為主、搶救第一、合理利用、加強(qiáng)管理”方針，保證達(dá)坂城木拱橋加固前后歷史文脈的“延續(xù)性”和“真實(shí)性”。對(duì)達(dá)坂城木拱橋進(jìn)行搶險(xiǎn)加固工程保護(hù)設(shè)計(jì)，主要采用措施如下：

(1)為防止達(dá)坂城木拱橋東側(cè)橋面、梁架損壞程度加重，對(duì)達(dá)坂城木拱橋東側(cè)、西側(cè)橋臺(tái)與橋基連接處采取加固措施（圖4）。

(2)修建橋臺(tái)圍堰，以防止河水沖蝕造成文物本體損傷（圖5）。

(3)恢復(fù)拱肋鐵箍、墊木，剔補(bǔ)復(fù)原梁架，增加必要加固結(jié)構(gòu)，修補(bǔ)損壞構(gòu)件，添配缺失部分等，使其恢復(fù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)（圖6）。

(4)橋面采用3種展示橋面做法，分別為局部恢復(fù)1940年時(shí)木板橋面，恢復(fù)1965年時(shí)瀝青橋面，局部裸露展示橋面做法，局部保留原有橋面的裂縫采用瀝青滿灌勾縫處理（圖7）。

(5)恢復(fù)防護(hù)欄立柱、護(hù)欄、扶手，東側(cè)橋面梁架支護(hù)；清除橋面西側(cè)的土石方、碎石，臺(tái)身木支架之間的樹枝雜物，有損景觀的雜物；制止可能影響達(dá)坂城木拱橋安全的生產(chǎn)及社會(huì)活動(dòng)。

(6)東西兩側(cè)橋臺(tái)處修建水位標(biāo)準(zhǔn)線，為后期便于觀測(cè)水位使用。

(7)環(huán)境治理主要工作有修建河道護(hù)欄、護(hù)坡、參觀道路、護(hù)欄和停車場(chǎng)，營造為公眾服務(wù)及保障安全的設(shè)施和綠化，修繕后的達(dá)坂城木拱橋現(xiàn)狀（圖8）。

5 結(jié)束語

達(dá)坂城木拱橋以技術(shù)精湛、構(gòu)造獨(dú)特、工藝細(xì)膩而聞名中外，是在新疆現(xiàn)存唯一一座木拱橋。它凝聚了工匠們的勞動(dòng)創(chuàng)造精神，是歷史的積淀，極具學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值。文章通過對(duì)木拱橋進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，分析建橋特征，針對(duì)文物病害提出搶救性的修繕保護(hù)、環(huán)境整治措施，消除病害和隱患，使文物處于健康狀態(tài)，為繼承人類共有遺產(chǎn)做出努力。