近代錢塘江海塘工程技術(shù)變革探析

趙凡 朱沈鳴 包增軍 魏小旺

摘要：自清末民初西方建筑工程新技術(shù)傳入中國后，錢塘江海塘工程建設(shè)技術(shù)開始了新的探索和變革。從人工建筑材料使用、施工工藝變化、海塘結(jié)構(gòu)形式改進等方面，回顧了近代錢塘江海塘工程建設(shè)技術(shù)變革的發(fā)展過程，大致分為3個階段：預(yù)制塊組裝、重力式塘整體澆筑、鋼骨水泥塘，并從中總結(jié)出技術(shù)變革成功的原因及積極影響。研究成果可為當前正在開展的海塘安瀾工程建設(shè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：海塘工程； 技術(shù)變革； 材料； 工藝； 錢塘江

中圖法分類號： TV871

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.S1.023

0引 言

錢塘江海塘在近兩千余年修建歷史中，修筑技術(shù)不斷發(fā)展和完善。東漢至唐為初創(chuàng)期，所建多為土石塘，以土石材料為主；五代兩宋至明嘉靖前為探索期，經(jīng)歷竹籠柱石塘、疊石塘、柴埽塘、陂陀塘等海塘型制，材料上開始多樣化，竹、木、柴、草都有使用；明嘉靖年間至清末為成形期，以嘉靖二十一年（1542年）黃光昇在海鹽創(chuàng)制五縱五橫魚鱗塘為標志，以加工條石為主要材料，木樁作為基礎(chǔ)，采取相對固定的砌筑工藝，形成規(guī)范化的海塘型制和修筑技術(shù)，完成以魚鱗石塘為主的海塘防御體系，建成中國古代偉大的水利工程——錢塘江海塘工程。

清末民初，西學東漸，西方建筑工程的技術(shù)、工藝、機械、材料開始不斷被引進和應(yīng)用，錢塘江海塘工程建設(shè)技術(shù)進入了新的改進和探索階段，開啟了近代海塘工程的新篇章。其中民國初及抗戰(zhàn)勝利后，在海寧鹽官至尖山險段，先后實施過4次混凝土工程：大混凝土預(yù)制塊護坦工程、直立式現(xiàn)澆混凝土塘工程、大混凝土預(yù)制塊海塘工程、扶壁式鋼筋混凝土塘工程（圖1），堪稱創(chuàng)新海塘工程的經(jīng)典實踐。其中后3項經(jīng)過近一個世紀的運行，仍在發(fā)揮防洪御潮的功能，也成為當今海塘典型歷史文物。

本文試圖回顧民國年間混凝土在海寧海塘工程中的實踐經(jīng)歷，論述近代海塘工程建設(shè)技術(shù)變革進程及成效，以期對海塘安瀾工程建設(shè)技術(shù)突破與工藝創(chuàng)新起到借鑒作用。

1近代錢塘江海塘工程技術(shù)變革

1.1筑塘材料變革

明清時期修建的海塘，以天然石材為主要筑塘建筑材料。隨著近代西方管理思想和工程技術(shù)傳入中國，清光緒三十四年（1908年），浙江推行塘制改革，成立了“浙江海塘工程總局”，開始探索引進西方新的材料和技術(shù)，以求海塘更加穩(wěn)固。《中國水利史綱要》記載：“宣統(tǒng)元年（1909年），曾試改柴塘為混凝土塘，因地基塌陷未成功”［1］。這是近代錢塘江海塘修筑史中，首次嘗試以水泥等混凝土修筑海塘，拉開了近代錢塘江海塘建設(shè)的序幕。

1.2施工工藝變革

引入混凝土修建海塘，最初采用的是砌筑大體積混凝土預(yù)制塊，單純考慮以體積大、重量大的混凝土預(yù)制塊代替條石，施工仍沿用此前砌筑石材的方式。民國元年（1912年）陳樹棠擔任改組后的海塘工程總局局長［2］，為改變海寧海塘埽坦、柴盤頭不耐久、易損毀的弊端，試驗采用大塊體預(yù)制混凝土塊（時稱“人造石”）替代柴埽砌筑護坦（也稱坦水）和盤頭?！澳酥苹炷翂K，厚約二尺半、寬約四尺、長約六尺者，靠置塘根后，以洋灰漿接縫”［3］。先從六堡（丙區(qū)）的“路”“俠”“槐”“卿”等字號和十一堡（丁區(qū)）的“云”“亭”“雁”“門”等字號兩處入手開建護坦工程；同時又拆除海寧城東“宮”、“殿”字號柴盤頭，擬建預(yù)制混凝土塊盤頭。因混凝土預(yù)制塊重量大，啟用起重機、輕軌小推車裝運預(yù)制混凝土塊。然而，“路”“俠”“槐”等字號混凝土護坦改建后未及時灌注水泥漿，隨即被涌潮沖毀，城東柴盤頭拆后未及時施工，致使盤頭無存，隨后停止興建新護坦。

海寧洋灰塘采用現(xiàn)澆混凝土塘身和鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)修建，完全實現(xiàn)了施工工藝的變革，大量使用了現(xiàn)代混凝土施工技術(shù)。海寧海塘以陳汶港、念里亭一帶（今海寧七堡至十一堡間）最為險要，清乾隆年間所建魚鱗大石塘至咸豐、同治年間已千瘡百孔，同光年間重修“大口門”魚鱗大石塘。至民國初，僅歷約40 a，又現(xiàn)石塘損毀，險象環(huán)生。為防患于未然，經(jīng)民國政府內(nèi)務(wù)部核準，計劃從七堡（丙區(qū)）“肥”字號起，在魚鱗石塘內(nèi)側(cè)新建直立式混凝土塘超過5 760 m［3］。自1919年開始，歷時8 a，從“肥”字號至“營”字號魚鱗石塘后共修建混凝土塘約1 611 m［4］，斷面形式和魚鱗石塘基本一致，為梯形重力式海塘，塘頂寬1.4 m，底寬4.5 m，高8.5 m，基礎(chǔ)換成5 m長三角形鋼筋混凝土樁（圖2），后俗稱洋灰塘或水泥塘。至1927年錢塘江工程局改組為浙江省水利局后，工程未再繼續(xù)實施。工程實際建成長度不足原計劃的三分之一（圖3），但是在隨后的幾次災(zāi)害中（特別是全面抗戰(zhàn)時期）發(fā)揮了較好作用。

1.3海塘結(jié)構(gòu)及形式變革

明清時期修建的海塘以采用天然石材砌筑成重力式擋墻型式為主。到了民國初期開始使用混凝土后，基本采用混凝土預(yù)制塊或現(xiàn)澆混凝土的重力式擋墻型式。如前文所述的現(xiàn)澆梯形重力式海塘，以及后期對海寧縣城鎮(zhèn)海廟下游側(cè)（三十三堡）“爵”字號坍塘進行修復(fù)，在總結(jié)前面試驗經(jīng)驗與教訓的基礎(chǔ)上，利用遺留下來的混凝土塊縱橫砌筑成塘身，塘身基礎(chǔ)采用豎砌條石+木樁加強，塘前建混凝土護塘墻防護，坦水也用混凝土現(xiàn)澆成整體，共建成33.8 m混凝土塊塘（圖4），成為了目前仍在一線擋潮的錢塘江北岸唯一重力式混凝土預(yù)制塊塘（圖5）。

民國末期陳汶港險段“鋼骨水泥塘”的修建，則創(chuàng)新了海塘結(jié)構(gòu)型式。全面抗戰(zhàn)勝利后，海寧海塘已破敗不堪，尤以陳汶港一帶最為嚴重，缺口長達約2 000 m。1946年8月，浙江省錢塘江海塘工程局計劃對缺口全線修建扶壁式鋼筋混凝土塘（時稱“鋼骨水泥塘”），后修改計劃調(diào)整為1 000 m。1947年10月，計劃先招標修建700 m，后因多種原因改為建500 m。至1948年秋，僅筑成扶壁式鋼筋混疑土塘167 m（圖6～7），這是錢塘江中截至目前唯一現(xiàn)存的扶壁式鋼筋混凝土海塘。在當時的經(jīng)濟、技術(shù)條件下，能設(shè)計與施工出如此高難度的結(jié)構(gòu)，在水利行業(yè)或建筑領(lǐng)域也是領(lǐng)先水平。

陳汶港段隨后改建為坡式海塘，改變了直立、重力式海塘形式，塘型有了新的變化。1948年扶壁式混凝土塘停建后，動工興建陳汶港 1 600 m斜坡式海塘，但僅完成一部分打樁工程。1949年5月杭州市解放后，在前面試驗和探索的基礎(chǔ)上進行了創(chuàng)新和發(fā)展，護面采用預(yù)制混凝土塊砌筑（圖8），成功續(xù)建陳汶港斜坡式海塘。

2經(jīng)驗啟示

2.1海塘工程技術(shù)鮮明發(fā)展

近代錢塘江海塘工程技術(shù)的變革經(jīng)歷了3個階段，有鮮明的技術(shù)發(fā)展過程，可以說當時的混凝土塘試驗是成功的。

第一階段，預(yù)制塊組裝，單純考慮用混凝土塊代替條石，求大求重；第二階段，結(jié)構(gòu)上從預(yù)制塊體組裝逐漸變?yōu)橹亓κ教琳w澆筑，“洋灰塘”與老海塘雖然僅有建筑材料不同，但用鋼筋混凝土樁代替松木樁、用現(xiàn)澆素混凝土代替漿砌條石，海塘的結(jié)構(gòu)整體性、地基基礎(chǔ)得到了加強；第三階段，鋼骨水泥塘，其使用扶壁式鋼筋混凝土，結(jié)構(gòu)形式輕型，實現(xiàn)了新的創(chuàng)制。截至今天，“洋灰塘”“鋼骨水泥塘”仍在一線防洪御潮，屹立將近100 a，結(jié)構(gòu)依然穩(wěn)固。

2.2海塘工程技術(shù)實現(xiàn)變革和成功的重要原因

海塘工程管理上實行實名制，局長直接負責，姓名澆筑在混凝土外側(cè)面上，彰顯責任與擔當。在人才使用上，敢于沖破舊勢力、舊觀念，大膽使用人才，不斷創(chuàng)新技術(shù)，不畏失敗，發(fā)揚持續(xù)探索的精神，這是中國水利人治水精神的傳承和發(fā)展。在筑塘人才方面，近代也逐步實現(xiàn)了從對外引進到自我培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變，民國初啟用年輕留學生（陳樹棠）主持海塘工程，屬于大膽使用人才；到民國中后期，中國自己培養(yǎng)的水利技術(shù)人才（如汪胡楨、馮旦、董開章等）已堪當重任。

2.3積極影響

海寧八堡的現(xiàn)澆混凝土塘（“洋灰塘”），陳汶港的斜坡式預(yù)制混凝土塊護面海塘等實踐和探索所打下的基礎(chǔ)，對現(xiàn)代海塘工程技術(shù)發(fā)展發(fā)揮了巨大的借鑒和促進作用。

20世紀80年代，秦山核電廠海堤工程采用預(yù)制四腳空心塊作護坡，產(chǎn)生全新的海塘結(jié)構(gòu)形式。后期海塘包括現(xiàn)在安瀾海塘建設(shè)中普遍采用的“四腳塊”“扭王塊”“Z”字塊等預(yù)制混凝土塊護面，也是從清末民國預(yù)制混凝土塊演變而來。

1995年杭州實施抗咸工程時建設(shè)的之江防洪堤，采用了直立式混凝土塘，迎潮面采用0.3 m×0.3 m×0.5 m的預(yù)制混凝土塊砌筑，自此開啟了錢塘江標準海塘建設(shè)新征程，其中杭州城市防洪堤標準塘工程則采用重力式混凝土塘。扶壁式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在軟土地基也得到了廣泛運用，例如在海塘水閘、泵站的翼墻段大多采用此結(jié)構(gòu)，更多地作為擋土墻結(jié)構(gòu)。

基礎(chǔ)加固從木樁、混凝土樁到鋼筋混凝土樁，樁型有從圓形、方形、矩形、三角形、U型及H型，長度和直徑加大，強度更高、耐久性更長，從而使建設(shè)的海塘更穩(wěn)固。

如今浙江全省正在全力推進海塘安瀾工程建設(shè)，提出“安全提標、生態(tài)提質(zhì)、融合提升、管護提效”的“安全+”建設(shè)理念，水利建設(shè)者們要以人民為中心，用勇于擔當?shù)木?，不斷?chuàng)新混凝土材料新技術(shù)，發(fā)掘新材料、開拓新工藝，努力把海塘打造成為生命線、風景線、幸福線。

3結(jié) 語

從近代海寧混凝土海塘的實施可以看出，因國力衰弱，技術(shù)人員壯志難酬，治理計劃每每不能實現(xiàn)。海塘工程新技術(shù)往往也只能成為試驗性質(zhì)的探索，難以推廣。但是即便如此，這些探索所打下的基礎(chǔ)對現(xiàn)代海塘工程技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生了巨大的促進作用。新中國成立后，混凝土材料在海塘工程中迅速推廣。改革開放以后，如秦山核電廠海堤等高標準海塘建設(shè)一定程度上借鑒和發(fā)展了近代混凝土海塘工程技術(shù)。20世紀末開展標準海塘工程在錢塘江全面建設(shè)中進一步發(fā)展了海塘工程技術(shù)。

參考文獻：

［1］姚漢源.中國水利史綱要［M］.北京：水利電力出版社，1987.

［2］陳樹棠.道路建筑學［M］.南京：中華全國道路建設(shè)協(xié)會，1934.

［3］徐世大.海寧、鹽平海塘工程報告書［J］.浙江建設(shè)廳月刊，1927（1）：40-51.

［4］徐騤良.杭海段海塘沿革略史（續(xù)）［J］.浙江省建設(shè)月刊，1931（4）：33-40.

（編輯：胡旭東）