錢塘江古海塘護(hù)塘技術(shù)

陳 偉,袁 淼

(杭州錢塘江博物館,浙江 杭州 310013)

錢塘江河口防洪、御潮的主體是海塘。海塘抗御潮水侵襲,日夜遭受沖擊,隨時有被毀壞的危險,或因潮流搜空塘腳而坍塌,或由潮浪沖擊塘身而散裂,或受暴潮侵襲而潰決。如何削弱潮波沖擊力量,保護(hù)海塘安全,使其能持久發(fā)揮作用,成為擺在海塘修建者面前的一個棘手問題。為找到有效解決辦法,人們通過長期實踐探索,創(chuàng)造了一系列護(hù)塘技術(shù),包括護(hù)塘建筑和附屬設(shè)施。

1 護(hù)塘建筑

1.1 防浪樁

五代吳越王錢镠在修筑杭州竹籠石塘?xí)r,在塘前打木樁十余行以防潮浪,又稱滉柱。滉柱是按照周易的既濟(jì)、未濟(jì)兩卦卦象來進(jìn)行布置。潮浪通過一行行木樁,受到摩擦,勢緩力弱,減輕了對海塘的沖刷力量,有利于塘基穩(wěn)定和塘身安全。在塘前2丈9尺范圍內(nèi)釘立滉柱(即用樁9根每兩行分打6根、3根),以消減潮浪對塘身的沖擊。宋淳熙十六年(1189),唐叔翰修筑鎮(zhèn)海石塘?xí)r,也于塘前植萬樁以殺其沖。

明萬歷三年(1575年)嘉興府同知黃清筑海鹽石塘750丈,在黃光升筑塘法的基礎(chǔ)上,塘外設(shè)置“防浪樁”,密集如籬,并于排樁間填實砂。明萬歷五年(1577年)在海鹽修復(fù)風(fēng)潮所毀海塘后,樹防浪樁、木柵欄2 600丈,參差林立,深入沙中,高出丈許,以消殺潮浪；十四年在蕭山西興官巷中同口塘前釘防浪樁三道,共長60余步。清代則在塘身斜坡頂部安放回浪立石。以后進(jìn)一步演變，改進(jìn)成為清代樁石護(hù)塘壩的雛形[1]。

該方法的缺點是需耗用大量木材,樁木易腐爛,且粉砂土沉積的灘地,當(dāng)大溜臨塘?xí)r迅速坍塌,木樁無法釘立,已釘木樁亦隨即坍失(圖1)。

圖1 護(hù)塘木樁及滉柱

圖2 滉柱的布置

布法一：即在塘前2丈9尺范圍內(nèi),用木樁分行相間釘立6根、3根,樹立于灘面上,因之滉柱的排釘形式見圖2 a); 布法二：為樁木成梅花樁形,每行各參差釘立3根,其排列布置見圖2 b)。

1.2 坦水

坦水又稱護(hù)坦。明代以來,人們注意到護(hù)灘是石塘成功的保障,坦水作為護(hù)灘的重要設(shè)施逐漸完善。由臨時性的木樁、竹籠結(jié)構(gòu)向永久性的砌石結(jié)構(gòu)過渡,且越來越長,砌筑形式也愈加多樣。清代海塘普遍有條石坦水工程,一般都為二層坦水設(shè)施,極險工段有多層坦水,分別叫頭坦、二坦、三坦,也有地方多達(dá)四坦。里高外低,斜坡而下。

歷史上限于技術(shù)和設(shè)備條件,致使塘基偏高,為免塘基直接受江流、海潮刷蝕,影響塘身穩(wěn)定,按塘基與低水位高差之不同,在海塘腳前,貼塘另筑坦水1～4道。早在北宋慶歷四年 (1044年),楊偕、田瑜修筑杭州石塘?xí)r,就在塘腳布設(shè)裝石竹絡(luò)以保護(hù)塘基,開始出現(xiàn)簡單的護(hù)坦工程。清初海寧人陳訐在認(rèn)真研究海鹽、海寧塘工和兩縣海岸自然特點的基礎(chǔ)上,寫成 《寧鹽二邑修塘議》,指出 “潮有橫沖直沖之異,地有軟沙硬沙之別”。他認(rèn)為海塘 “患在根腳搜空”“海寧之塘,功力全在塘根以外” “必于塘腳之外,沙土之中,砌出十有余丈,以固其根”,并提出了修筑坦水護(hù)塘的要求和方法。

康熙五十七年至五十九年 (1718—1720年),浙江巡撫朱軾在海寧修筑海塘?xí)r,即用木柜貯以碎石以固塘根,外筑坦水高及塘身之半,也用 “木柜貯碎石為干,外砌巨石二三層,縱橫合縫,以護(hù)塘腳”。嗣后在仁和、海寧 2縣修筑石塘的同時,即修砌坦水以護(hù)塘。清代條石坦水工程一般為二層坦水,塘基較高及險工地段有多層坦水,分別稱頭坦、二坦、三坦、四坦,里高外低,斜坡而下。條石平砌坦水構(gòu)筑方法：每道坦寬 1.2丈 ,表層用 10路條石蓋面,條石寬 1.2尺,厚 0.7尺；下層用砌高 3尺的塊石墊底,臨水外緣釘排樁 2路,內(nèi)外層交接處釘排樁 2路或 1路。樁為圓木樁,樁長有 4、5、6尺3種,參差相間釘入土中。隨著經(jīng)驗的積累,坦水結(jié)構(gòu)逐步演變和發(fā)展,有平砌塊石、條石、柴埽、竹簍坦水等。至民國元年 (1912年)在海寧試建混凝土塊坦水,民國三年 (1914年)創(chuàng)建全國罕見的條石靠砌、條石豎砌坦水,民國十六年 (1927年)試建鋼筋混凝土坦水[2]見圖3、圖4。

圖3 平砌條石坦水

圖4 立砌條石多層坦水

1.3 護(hù)塘壩

護(hù)塘壩又名“玲瓏石壩”,是一種從塘腳向灘地延伸的階梯形多層樁石護(hù)坦工,對于消能防沖,保護(hù)塘身安全作用很大。

雍正八年(1730年)江蘇巡撫尹繼善修筑華亭海塘,首創(chuàng)“護(hù)塘壩”(圖5),《江蘇海塘新志》載：玲瓏壩的施工方法是“分別潮勢緩急,在塘身外筑石壩1、2、3、4層不等,內(nèi)高外低,形如階級。第1層在塘外約五、六尺處,先打排樁。樁木圍圓1尺6寸,長2丈2尺,入土1丈3尺,出土9尺。然后在排樁與塘岸之間填碎石筑實。這一層謂之單壩。又于單壩外五、六尺處打排樁,樁木圍圓1尺4寸,長1丈8尺,出土7尺,填碎石筑成第2重壩。再于第2重壩外四、五尺處,用長1丈6尺樁木打排樁出土5尺,筑成第3重壩,這兩重均名坦坡。再于坦坡外四五尺處,用長1丈4尺木料打兩重排樁,出土3尺,將排樁、坦坡之間的浮泥挖起2尺,然后填石厚5尺,是為坦水。這樣,便形成了由排樁與石塊層層相間,多層次的階梯形工程,不僅可防強(qiáng)潮,同時在波浪向上拍時,逐步消耗其能量,下瀉的時候減弱其底流流速,既衛(wèi)塘身,又保護(hù)了塘腳。后人評價：“殺潮勢而護(hù)塘者,尤莫善于玲瓏壩?！币蚱淞己米o(hù)塘效果,被稱為“樁石正工”,在海塘險工地段得到廣泛運用。

圖5 護(hù)塘壩

1.4 護(hù)灘壩

人們通過長期實踐逐步認(rèn)識到,海塘的安危與灘地的寬狹有關(guān),要保海塘,還要保塘前灘地。于是又創(chuàng)護(hù)灘工程措施。 道光十七年(1837年)夏秋大風(fēng)潮,華亭縣石塘外原有的土塘被潮流沖刷殆盡,江蘇巡撫林則徐主持修筑華亭塘工,創(chuàng)造了“護(hù)灘壩”。護(hù)灘壩一般建筑在岸灘邊緣的灘唇(其外為伏灘)以內(nèi)數(shù)尺處,潮至或沒,潮落仍見,石不留水,第停其淤,其主要作用是防沖促淤,保護(hù)灘地。

護(hù)灘壩形制一般為三種。最險工段,緊挨灘唇打排樁,樁內(nèi)填置塊石,壩附于灘,寬度、斜坡和護(hù)塘單壩相同。次險工段為雙石夾樁壩,于灘唇內(nèi)數(shù)尺處打排樁一行,內(nèi)外壘石筑壩,高5尺,外廣2丈,內(nèi)廣1丈,呈斜坡形,壩頂很窄。還有一種雙樁夾石壩,內(nèi)外各打排樁,中間填石,筑成兩樁夾石的護(hù)灘壩。此種壩高6尺,基廣9尺,頂寬4尺。 護(hù)灘壩通常只筑一道,個別地方有2、3、4重護(hù)灘壩,壩內(nèi)并填土夯筑[3]。見圖6、圖7。

圖6 清代護(hù)塘壩、護(hù)灘壩、攔水壩斷面結(jié)構(gòu)及平面布置示意圖

圖7 護(hù)灘堤與護(hù)灘壩

1.5 攔水壩

修建在比護(hù)灘壩更遠(yuǎn)的海塘上,修建方法和形制與護(hù)灘壩相同。有三樁二石、二樁一石和雙石夾樁等型式,通常壩高4～6尺,寬度不小于1丈,其為五分去三。這種攔水壩的壩頂通常低于一般潮水位,相當(dāng)于現(xiàn)代的潛壩,潮波通過時,因阻力、反射及攪亂,能量受到削弱,并使水中懸沙在壩內(nèi)淤落,使塘前灘地逐漸淤高,既有利于保護(hù)灘地和塘腳,又能進(jìn)一步削弱波高和波能,減弱潮浪對海堤的沖擊。

1.6 挑水壩

挑水壩又稱“龍鱗壩”,是丁壩的一種,其作用是把湍急的潮流挑離塘岸,以保塘身安全,并可保灘促淤, 是一種更積極的防沖護(hù)塘工程,其與海岸斜交,突入海中,把迅急的潮流挑離海岸,通過改變潮流形勢,達(dá)到保護(hù)海塘目的。在浙江稱為“石磯”。宋慶歷四年(1044年),在杭州御香亭一帶筑塘?xí)r,采用“圓折其岸勢”法以“分殺水怒”。元佑六年(1091年),南岸西興已有石磯挑溜。

清代挑水壩中,以浙江海寧塔山石壩規(guī)模最宏偉,工程最艱巨。清康熙中葉海走北大門后,兩山間江流海潮出入,迅急奔馳,對北岸海塘造成極大威脅。為保護(hù)海塘,從雍正十二年(1734年)起,大舉興工修建塔山挑水石壩,因兩山間水深流急,施工極其艱難,經(jīng)四年多修筑,于乾隆五年(1740年)才告竣工,建成長達(dá)800 m塔山挑水工程。塔山石壩是海塘建筑史上的杰作。其巧妙利用塔山作天然壩頭,采取建浮壩擋江流,插標(biāo)桿定位拋石以及竹籠工挨砌推墊等施工方法,在水深達(dá)三四十米的主流深槽中,成功筑成一道堅固的石壩,宛如巨大鐵臂,橫截海中,直逼大溜,保護(hù)尖山以西一帶海塘安全。見圖8。

圖8 塔山石壩(《海塘錄》)

1.7 盤頭

盤頭是修筑于堤岸迎溜頂沖地段的小型順?biāo)畨巍Ｔ诤Ｌ辽狭?xí)稱“盤頭”。壩身短而粗,形如半月,靠筑于海塘迎水面,直長五六丈至一二十丈不等。盤頭按建筑材料分為“草盤頭”(又稱“柴盤頭”)和“石盤頭”兩種,見圖9、圖10。

柴盤頭和石盤頭各有千秋。修筑石壩的優(yōu)越性大致有下列原因：第一,石壩挑溜較柴壩(柴盤頭)得力。柴壩最大者不過探入水中五六丈,而原筑石壩入水壩則長二十丈,“壩基愈長,挑水愈遠(yuǎn),是柴壩不如石壩之得力”。第二,石壩壩基較柴壩鞏固。

與石壩相比,柴盤頭的優(yōu)點在于既易修理又較石壩大幅節(jié)省,且“柴性柔軟,與水相宜,石壩則橫亙水中,激怒水勢,一經(jīng)損傷,不能隨時搶護(hù),徒費無益”[4]。

康熙以后,浙江海寧一帶海塘險象環(huán)生,開始修建柴盤頭挑流防沖。修建方法是：下捆埽牛鋪底,或以竹籠裝石為腳,周圍密釘排樁,然后層層加柴石夯實,簽釘?shù)讟?、面樁和腰?臨水三面貼排樁填砌塊石,以護(hù)根腳,柴塘高三四丈,外圍長三四十丈,內(nèi)直長一二十丈不等。盤頭抵御頂沖,能使局部地段化險為夷。為避免急溜轉(zhuǎn)移到附近塘岸,又常常于盤頭兩旁增筑雁翅,使潮頭得以兩面順勢埽出,不致壅遏沖出。

《浙江海塘新志》載雍正七年(1729年)修筑挑水盤頭大草壩5座,筑法為：周圍簽釘排樁,中填塊石竹簍,深入軟泥之下,作為底腳,上加埽料壓蓋,頂上釘長樁深貫其底。

圖9 柴盤頭

圖10 石盤頭

2 附屬設(shè)施

明清海塘的系列附屬設(shè)施,也是當(dāng)時環(huán)境條件下固護(hù)海塘所不可或缺的建筑群體,構(gòu)思周詳,布局合理,與前述護(hù)塘建筑綜合成一整套層層設(shè)防、配套齊全的縱深防御體系,明清時期在險要地段的一線主塘之后修筑土備塘。清代還在備塘河和主塘之間,用橫塘分割,以縮小主塘萬一漫潰時的受淹范圍。塘后有護(hù)塘河與護(hù)塘地,以便運料、堆料和取土。塘前有坦水護(hù)腳,頂溜地段又布置盤頭、丁壩以挑溜護(hù)塘。是明、清兩代防御錢塘江洪水、強(qiáng)潮、狂浪,在規(guī)劃布局和工程技術(shù)上的重要一環(huán)。

2.1 備塘

圖11 土備塘圖

為防主塘萬一漫潰,咸鹵入侵,不致禍延廣大平原,宋代已有修筑備塘史料。對此有稱重塘、副堤、內(nèi)堤等不同名稱,但一般均限于局部地段。明成化十三年(1477年)海寧海決,搶險以后所作副堤,亦僅十里。萬歷四年(1576年),巡撫徐軾在修復(fù)海鹽一帶潮毀海塘?xí)r,亦于石塘內(nèi)加筑土塘以為唇齒之護(hù)。清雍正十一年(1733年),內(nèi)大臣望海,總督李衛(wèi)鑒于改建北岸柴、石舊塘,工非數(shù)年不成,其間難免遭遇大潮漫溢。為不致內(nèi)灌民田,奏準(zhǔn)在北岸海塘塘后增修、新筑仁和至海寧、海鹽至平湖兩大段土備塘,長達(dá)24 500余丈,占北岸海塘全長的57%。仁和、海寧段土備塘(圖11)平均筑高1丈2尺，頂寬2丈4尺，底寬5丈；并沿塘建有水閘四座，涵洞17座以及木橋26座等,以排泄主塘和備塘間內(nèi)水,并通船只、行人。規(guī)模之大,設(shè)施之周,冠于歷代。南岸僅有局部地段根據(jù)形勢需要興筑備塘。此外,兩岸個別險工地段,于形勢危急時,再筑月堤,未雨綢繆,使小范圍的月堤與大規(guī)模的備塘相配合,盡可能做到防護(hù)無失[5]。

2.2 橫塘

清同治五年(1866年)在修復(fù)仁和、海寧一帶坍潰海塘?xí)r創(chuàng)筑,橫亙于主塘和備塘之間,使之分割成較小區(qū)塊,在東西向開挖“橫塘”,以縮小主塘不幸進(jìn)水時的受淹范圍。其斷面尺寸一般面寬1丈2尺,底寬3丈6尺,高1丈[6]。

2.3 備塘河

筑塘?xí)r,在塘后取土成河,稱備塘河,由來已久。元泰定四年(1327年)海寧海岸崩塌,曾議“浚深近北備塘濠塹”。明萬歷四年(1576年),巡撫徐軾在修復(fù)海鹽一帶潮毀海塘?xí)r,除在石塘內(nèi)加筑土塘外,還認(rèn)為“潮過石塘而無河以泄之,則勢悍而益漂。今從二塘間為河,使潮過有所容,宜足以殺其捍”。乃因舊河遺跡開浚白洋河,北起閱武場,南至長川鋪,長3 395丈,以開河之土培塘,河成運石。清代曾多次疏浚[7]。

2.4 護(hù)塘地

用以固塘、護(hù)塘,并備為搶險、堆料留有余地。乾隆二年(1737年)始有史料見諸檔案。次年,又在海寧新漲沙地上,沿塘留護(hù)塘地100丈。以后發(fā)展演變,到道光十四年(1834年),奏定距塘10丈以內(nèi),一概嚴(yán)禁取土,其在10丈以外，29丈以內(nèi)官地聽其取土[8]。

3 結(jié) 語

實踐證明,這些寶貴經(jīng)驗對于今天海塘的設(shè)計與建設(shè)仍有參考價值,護(hù)塘技術(shù)措施應(yīng)針對不同江段水動力因素及邊界條件因地制宜而行。