书城传记华人十大科学家:茅以升
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第12章

茅以升一直为这个问题担心。他严格要求质量检验人员,每一沉箱下到桩头,一定要进入沉箱仔细测量每一根桩头的实际位置,查看桩头有无损伤。施工报告和检验记录,他定要对照160根桩的位置图,仔细阅读,并坚持亲自下沉箱对照复核。

他第一次下沉箱复核,边看边数,果然160根木桩,根根都在设计的位置,他的心头疑云才算消除。“我们的测量和打桩工作,做得真是精确。”他激动地想,“这样认真地工作,何愁大桥不能建成!”

他出了沉箱,十分高兴,来到打桩船上,盛赞工人们的创造性劳动。工人们被他的认真和信赖所感动,操作更加谨慎,技术上更加精益求精。

4.浮运钢梁

随着沉箱下沉到位,沉箱上面的桥墩也差不多做好了,接下来就是架设钢梁。钢梁是在英国制造的,拆散后运来杭州再拼装。

架设大桥钢梁的普通方法是“伸臂法”。在岸边把一孔一孔的钢梁拼装好,从岸边装好的一孔上,把另一孔钢梁伸出去,搭在前面的桥墩上。这样从两岸开始,一孔一孔逐步进行,最后在江心桥墩上会合。

这种方法,要求桥墩完工要有一定次序,钢梁才能从两岸逐步伸向江心。而钱塘江大桥的施工是“上下并进,一气呵成”,各桥墩争先完工;为了赶时间,只要邻近两个桥墩完成,就要先架上钢梁,不管桥墩的位置是靠近江边,还是在江中央。

钱塘江的大潮激发了茅以升和罗英的灵感,他们创造了“浮运法”,利用潮水涨落,将钢梁架上桥墩。但运用这个方法,也要克服许多困难。

大桥每孔钢梁长67米,宽6.1米,高1.07米,重206吨。这样的庞然大物,是一座用很多杆件组成的钢结构,搬运起来最大的问题是容易出现杆件扭曲。一旦有杆件扭曲,必须换件重新拼装。这就需要一套灵活而强度高、能够防止杆件扭曲的机械设备,能把整孔钢梁抬起搬动,从装配场搬到储放地,浮运时再搬到江边码头。在桥工处的指导下,承包商特制了一种“钢梁托车”,可将钢梁托起,在轨道上平稳搬动。这种托车是经过多次试验才制造成功的。

水上浮运钢梁,用特制的两只木船,连在一起,船上有塔形木架,顶托钢梁的两个支点。两船都有大水舱,用储水的多少来控制船身的升降。

浮运要趁每月的大潮。涨潮时,潮水顶托江流,可增加行船的平稳。水涨船高,使钢梁的底部高过桥墩。钢梁运到两墩之间,等潮水退下,就可安然落在墩上。

这一切工作,都要紧凑安排,需要钢梁和桥墩两方人员充分协作,才能准确抓住潮涨潮落的机会。每月潮汛来临,桥工处便尽一切可能,控制着浮运钢梁的程序。

这个程序不误,工期才有保证。

浮运钢梁时,由于设备的限制,能够利用潮水涨落的水位,上下不过1米左右,所以江水的深浅,要时时探测。潮水涨落的钟点,也要推算准确,按时配备人员和工具,以免错过时机。

桥墩上承托钢梁的支座和钢梁两端坐在桥墩上的底座,都有预留的孔眼。钢梁落到桥墩后,要用螺栓插入扣紧。由于事先测量准确,这上下孔眼都丝毫不差地对齐了,全部螺栓都顺利通过。

在做施工计划时,曾经探测过水深,全部正桥钢梁都可用浮运法架设,但在工程进程中,靠近南岸的一孔江底淤塞,半孔泥沙竟然高出水面,浮运法不能用了。于是在泥沙高出水面的半孔,改用“搭架法”安装,在有水的半孔,改用“伸臂法”安装。这两种办法本身并不困难,但按原计划,钢梁的杆件全部运到北岸拼装,现在必须把这一孔的杆件,再运到南岸去,这样就要多费时间。好在当安装开始时,靠南岸桥墩的沉箱才刚开始下沉。等到桥墩竣工时,钢梁正好伸臂过来。真是水到渠成!补救了变更计划的时间损失。

5.建桥不忘育才

茅以升刚接受建桥重任时,就敏锐地意识到,这项由我国独立建造的巨大工程,是一个训练、培养本国桥梁工程技术人才的极好场所。

桥工处刚开始组织,他就把这个想法告诉了罗英,得到了罗英的赞许。除了聘请到几位国内知名的桥梁工程师以及一些富有经验的技术人员外,还先后吸收了29位刚从大学工科毕业的青年,让他们一面在室内学习绘图设计,一面在室外学习勘测及各种施工,使每一个人都有深入工程第一线实地锻炼的机会。要求他们不但对于整个桥梁工程,从头到尾都清清楚楚,而且还要懂得每一环节、每一措施,在理论上为什么必须这样。他的愿望是把这批青年培养成我国桥梁设计、施工的骨干人才。

这些工程技术人员,后来成为新中国桥梁工程的中坚力量。如武汉长江大桥总工程师汪菊潜、南京长江大桥总工程师梅旸春、郑州黄河大桥总工程师赵燧章、云南长虹大桥总工程师赵守恒等等,都曾在钱塘江桥工处任职。

茅以升也把他从小养成的学而不厌的精神,和在大学形成的诲人不倦的精神带到了建桥工地上,在桥工处产生了很大影响。他从来没有对桥工处作过大小报告,而是用日常言行影响着身边的人。在紧张的设计、施工中,桥工处的工程技术人员,人人书不离身,有钱就买书,有空就读书,形成自觉学习的风气。

中国人独立建造钱塘江大桥的新闻曾经轰动一时。为回答社会的关注,并借机宣传科学知识,茅以升还分派题目,让工程技术人员写建桥工程心得,介绍设计和施工中的问题,刊登在工程刊物上;他自己也多次为报刊写文章。他还组织出版过大桥工程摄影专辑和大桥工程介绍,受到社会的欢迎和称赞。

在设计和施工中遇到的许多困难,都成了茅以升的研究题目。他还把有些题目分派给工程技术人员,让他们分工攻关,比如,“流沙与冲刷的关系”,“如何将木桩深深埋入江底”,“倾斜岩层上的沉箱如何稳定”等等。对于这些题目,他都提出了自己的见解。有时对某一问题,不同意见争执不下,他就作出最后总结。

经过对钱塘江流沙的研究,引起了他对“土力学”的重视。当时国际上对土力学的研究刚刚开始。他除了自己刻苦钻研外,还将大桥的土质标本包装好,送到国外研究机构代为分析,做实验研究。同时,他又设法从国外找来关于土力学的论文集,交给工程技术人员阅读。

为了给国家培养将来的建桥队伍,茅以升还拟定了一个计划,利用钱塘江桥的施工机会,在1935年和1936年两年的暑假前,分别写信给国内的工科大学,欢迎三年级学生来建桥工地实习两个月,由桥工处供应食宿,每年招收80人。各大学热烈响应,争相推荐学生来实习。实习学生报到后,茅以升必亲自接见,对他们的实习和生活作出周到安排。每天要给他们上一两个小时的课,由桥工处指定专人进行辅导,向他们介绍施工情况,讲解施工图纸和每一工程设计及措施的科学依据。其他时间,轮流分派他们到各个工地,现场实习。每一道工序,都尽可能让他们从头至尾参加。

这个训练计划获得了圆满成功。当年在建桥工地实习过的许多学生,新中国成立后,都在各公路、铁路桥梁工程上服务,做出了程度不同的贡献,其中有不少人成为工程技术专家。

6.团结、高效的桥工处

说来让后人难以置信,钱塘江两岸的大片建桥工地上,竟没有一部运料的卡车,很多笨重物料,全靠人力搬运,仅有的几部机械设备也极破旧简陋。全部工人每天最多也仅800人左右。就是在这样的条件下,建成了钱塘江大桥,领导者是如何苦心经营啊!

桥工处下设四个工区,分别负责桥墩、钢梁、南北引桥的施工,各工区分派技术人员两三人。处机关连同工区的技术人员不过30人,全处人员从处长、总工程师到监工员和行政财务人员,总共不过50人。这样精简的机构,却担负着极其繁重复杂的任务。

茅以升身为处长,经常深入施工现场,了解情况,解决疑难,对工程技术人员言传身教,赢得了全处人员的尊敬和爱戴。大家有事向他汇报或请示,都不称他的官衔,而亲切地称他为“先生”。

他与总工程师罗英携手合作,坦诚相处,亲密无间,也在全处产生了很好影响。四位主管关键工程的工程师和四位工区主任与处长、总工程师同心同德,密切配合,形成了坚强的领导层。

处内和工区的技术人员在主管的指导下,任务明确,责任具体,都各守其责,各尽其力,形成上下团结一致、办事认真、讲求实效的风气。大家都一心埋头苦干,尽量不给领导添麻烦,没有人想到闹人事纠纷。

工程是在日夜不停地进行,桥工处的领导为了监督工程,也要陪着日夜不停地工作,同工人们一样,既无星期天,也无假期。负责人往往不能轮班,就更加辛苦,几乎没有上下班之分。

桥工处的领导层是由技术专家组成,对工程各个环节了如指掌,能够预见到可能出现的问题,所以布置周密。设计和施工中的每个部位,每个环节,每道工序,都布置了应有的设计图纸和监察、检查要求。

周密的布置是为了顺利施工和保证工程质量,茅以升要求工程技术人员事事处处仔细认真,一丝不苟,经常提醒他们注意数字上的小数点,不能点错位。如果他发现桥墩下的岩层有可疑之处,就一定要派人重新钻探。各工区浇铸混凝土时,他要求派人守在搅拌机旁,时刻掌握配料的比例和精细度。哪怕发现所用沙土稍微不合格,也要承包商立即更换。

他每到工地,定要到工人中去,查看他们的操作,询问他们的生活,听取他们的意见。有许多困难,解决办法都是工人们提出来的。

钱塘江桥工程种类繁多,内容复杂,最后的成功,是经历了许多失败的,因而它的成功经验非常宝贵。为了把这些经验完整地记录下来,留给后人,茅以升安排做了两件事:一是分阶段写出和绘出各种工程的进行情况,二是将各种工程的实际经过摄成电影。

写绘的记录主要有两种:一是正式的工程报告和竣工图,竣工图不同于设计图和施工图,它是工程的最后实际情况;二是科学普及性质的报道,除了中外报刊所登消息外,在施工期间,每两星期在上海的《科学画报》上刊登一次,分八期刊完。1950年,中国科学图书仪器公司将这八期汇编成一本书出版,书名叫《钱塘江桥》。

钱塘江桥的电影片是一部纪录片,由茅以升亲自编辑和导演,胶片长约2500米,记录了所有特殊工程的全部施工细节,使观众能了解工程的来龙去脉,对于桥梁工程教育,有重要意义。

钱塘江桥的兴建,也极大地提高了中国人的民族自信心,改变了很多人不相信中国人能建造现代大桥梁的观念。在大桥施工期间,一些地方政府纷纷来与桥工处接洽,邀请桥工处前去勘查河流,设计桥梁。

对于这些工程,茅以升当然不会轻易放过,因为这正是培养和壮大我国桥梁工程队伍的好机会。于是,桥工处在钱塘江桥工程的繁重任务之外,又承担了几个桥梁的勘查、设计任务。应广州市政府的邀请,罗英前去带回了“六二三”桥的设计任务。应福建省建设厅的邀请,桥工处派了一个勘探队去,做了峡兜乌龙江建桥的测量钻探工作,并作出了初步设计。南昌赣江桥和长沙湘江桥的设计,也都有过接洽。

1935年秋,茅以升应湖北省政府约请,前去接洽武汉长江大桥建造工程。在他的指导下,桥工处于1936年8月作出“武汉建桥计划书”。根据这个计划,要在武昌蛇山和汉阳龟山之间的长江上,建造单线铁路和双线公路的联合大桥,另在汉水上分别建造一座铁路桥和公路桥。全部预算为当时法币1100万元,施工期限定为3年。

当时,南京铁道部和湖北省政府曾与中英银公司和中国几家银行分别协商借款,也按钱塘江桥的办法,以过桥费作抵押,发行建桥公债。到1937年春天,基本商谈妥当,准备于10月份在武汉举行开工典礼。这一年,抗日战争全面爆发,计划只好作罢。抗战胜利后,茅以升将原计划修改,重新作出武汉大桥计划草案,建桥筹备委员会还约茅以升任总工程师,但直到新中国成立,也毫无结果。

7.战火催逼大桥成

1937年7月7日,日本军队进攻驻守卢沟桥的中国守军,开始了对中国的全面侵略。战争的爆发,迫切需要钱塘江大桥尽快完工。铁道部和浙江省政府向桥工处发出严厉命令,催促加速施工。茅以升真是心急如焚。

眼看国难当头,他和桥工处全体职工,基于国家和民族大义,都要尽最大的力量,尽快把桥建成。几家承包厂商中,除个别外国人外,都是中国人,大家心同此理,都愿与桥工处一起,加倍努力工作。于是,桥工处与各承包商重订施工计划,争取8月份通车,一切施工程序,都以此为目标,多费工料,也在所不惜。

这时,全桥工程已近尾声,但有一极大难关,阻碍着工程进度。这就是江中心第6号桥墩的下沉工程。

这座桥墩最高,从顶到底高34.5米,下面没有木桩。

它正好要落在江底石层的斜坡上,在墩底沉箱的范围内,坡面高低相差8.5米之多。这种地质情况,是不适宜安放沉箱的,但在设计时,由于钻探资料不足,没被发现,在桥墩开工前才发现石层倾斜严重,已经不可能改变墩址了,只好在纠正倾斜的技术上打主意。

开始想了两种办法:一种是在石层低的地方,打进短桩,使桩头与石层高处取平;另一种是,在石层高处开凿,凿到和低处取平。