土方开挖与疏浚

土方开挖与疏浚元代末年欧阳玄在《至正河防记》中总结治河的主要工作说：“治河一也，有疏，有浚，有塞，三者并焉。酾(分)河之流因而导之谓之疏；去河之淤因而深之谓之浚；抑河之暴因而扼之谓之塞。”他所说的浚即今之开挖与疏浚河道，是土方工程的主要内容之一。水利开挖疏浚工作可追溯至五帝时代。相传帝颛顼(原始公社末期)一个叫作台骀的大臣有成功的治水业绩，并由于治水的成功，显著地改善了今天汾水流域的社会发展环境，并因而得到帝颛顼的嘉奖。台骀的主要水利业绩是“宣汾、洮，障大泽，以处大原(今太原一带)”①。宣即疏通，包括开挖和疏浚河道，以使汾水和另一条洮水顺畅地宣泄。禹时治水也以疏导为主要方略，当时所使用的工具，大都是石铲和装土的畚②。对土方作业技术的总结，留传下来的以宋代的最早。(一)太湖塘浦疏浚与蘧篨塘施工太湖下游地区东临大海，为地势平衍的水网区。唐代以前本区蓄水湖泊和泄水塘浦遍布，很少涝灾发生。至唐末五代，圩田开发渐多，出现了排水困难的情况和有针对性的疏浚措施。l，太湖塘浦疏浚吴越钱氏割据江南，为巩固统治，注重水利建设。据《十国春秋•武肃王世家》记载：“天宝八年(915)置都水营田使，以主水事。募卒为部，号曰捞浅军，亦谓之捞清。命于太湖旁置捞清卒四部，凡七八千人，常为田事，治河筑堤。”即把唐代主管水利的都水监和营田使合并为一，把治水与治田结合起来，修建与管理维护并重，取得了较好的效果。北宋人对吴越的水利成绩和北宋的水利问题有“钱氏百年间，岁多丰稔，惟长兴中一遭水耳。暨纳土之后，至于今日，其患始剧”③的评价。北宋以降，随着人口的繁衍和开发程度的提高，太湖下游区已成为全国基本经济区，民谚曰：“苏湖熟，天下足。”但是，随着围垦的增加，河道逐渐缩窄；上游地区土地开发，导致水土流失，下游河道淤积加速，加上庆历二年(1042)在太湖出水口修建吴江塘路(沿湖纤道)等人为阻水工程，洪涝灾害加重，排水不畅成为本区环境的痼疾。北宋前期太湖主要出水道吴淞江泄水已相当困难，各种治理方案纷纷出台，大体是：抬高圩岸，海口建闸和疏浚塘浦等。但实际实行的治理措施，大多局限于疏浚。①《左传注疏•昭公元年》卷四十一，晋杜预注，四部备要本，第448页。②《淮南子•要略》：“禹之时，天下大水，禹身执畚锸以为民先。”诸子集成本，第375页。③宋•郏侨：《水利书》，转引自归有光：《三吴水利录》，丛书集成本，第18页。北宋年间治理太湖的实际成就以赵霖较为显著，从政和六年(1116)到宣和元年(1119)他综合前人主张主持施工，疏浚塘浦是其主要工作。元代则以泰定年间(1324～1328)任仁发治理工作较为突出。明代永乐元年(1403)开始，由户部尚书夏元吉主持开辟黄浦江入海通道成绩卓著。黄浦江日后逐渐发育扩大，代替了此前吴淞江和浏河的地位，成为太湖的主要出水路。2．北宋蘧篨筑塘法在宽广的浅水区筑路和开挖排水河道，有一种特殊的施工方法，称作蘧篨塘法。沈括《梦溪笔谈》记载了北宋嘉祜年间(元年，1056)的一个故事，说的是苏州至昆山有60里的浅水区难以行船，全凭徒步涉渡。很久以来，当地居民就想排除积水，兴建公路，然而湖沼浩渺无处取土。有人献计说，可以采用蘧篨塘法施工。办法是：在公路规划线上栽植相距3尺的两排木桩，木桩上编织苇草等植物，然后在水中捞取淤泥倒入两排苇草编织的篱笆之间，便形成宽3尺的一堵墙。与此同时，在相距6丈远的另一侧也同样修建另一堵墙。待两墙干后，再将其间的积水戽去，便坦露出宽6丈的土地。这时，将其中半边的土挖出，垫在另半边上，则形成宽约3丈的露出水面的土路。路边取土处，自然形成了排水通道。除此之外，在土路上每隔三四里还修建一座桥，桥下可以通水，促进了当地积水纵横排泄①。这是一个巧妙的施工构思。见图4-1。图4-1籧篨筑塘法施工布置示意图3．明代常熟县塘浦疏浚施工技术与组织万历年间常熟县知县耿桔重视农田水利建设，曾著文《大兴水利申》，载于《常熟水利全书》，对塘浦河道疏浚和圩堤建设有深入研究，并得到著名农学家徐光启(1562～1633)的高度评价，全文收入《农政全书》中。其中河道疏浚部分标题为《开河法》，共计9条，简介如下：(1)照田起夫，量工给食：以往常熟水利都是当地派工，依照近水、远水、不得水和田地在10亩以下者分作四等并相应派工。但划定等别往往被地主操纵，于是上户挪为中户，中户挪为下户，近利者挪为远利，以至下层百姓出工多，受益少。耿桔认为，常熟地方农田无不得利于水利，不必分等，全部照田起夫，从而避免了流弊。①胡道静，《新校正梦溪笔谈》卷13，中华书局，1957年，第147页。(2)水利不论优免：县内有一些名门权贵，倚仗勋爵要求优免。耿桔认为，大户田多，受益水利亦多；河道通畅，享受交通便利亦多于一般百姓，因此应一律出工。(3)准水面高程算土方多寡和分工次难易：施工河段要按河道浅深和长短分段编号，分别计算水上土方和水下土方数量分派工作。水上土方一目了然，而水下土方往往容易作弊。例如有人在下游河道水下打坝，拥高上游水位，因此，要特别细心。(4)分工定宕：分派工段，要依据水利施工图，斟酌出工村落与施工场地远近，要使远近适中方好。(5)堆土法：如散堆，必须远离河岸20步(10丈)开外；若用以修筑圩岸，必须即时夯筑坚实，不能留待日后；如田亩中有河沟或洼地，也可用弃土垫平。图4-2样桩、信桩位置示意图(6)考工法：验工的主要凭据是样桩、信桩和轮竿式。样桩较长，其上刻画尺寸和该处应浚丈尺，钉入河心，桩顶与水面或设计水线平，故又称水平桩。信桩钉入两岸老土，顶与岸平。疏浚后，按样桩出露高度，可知浚深尺寸。而信桩可起到校核的作用，既可防止改变样桩深浅，又可避免投机者堆土于老岸以减少水下挖方。见图4—2。而轮竿式是略小于规定的河道疏浚断面的架竿。功完之后推竿入水，顺河道下移，施工是否合式一目了然。见图4—3。开挖完成后放水再次检验施工深浅是否如式。检验办法有一种称作木鹅漂流法。所谓木鹅是鹅头小船，下垂与设计深度相等的木条，木条下用铁片等重物包裹。铁片起稳定和平衡作用。其上拴长绳，“两岸拽之，循水面而进，遇鹅扑处，则土高水浅处也”。(7)分管员役：疏浚工人组织千百长法。施工工段每百丈设一百长，每千丈设一千长，在其管段立桩书写应管丈尺，以示激励。“千百长非身家才干兼全者不能服众”。(8)立章程，赏勤罚惰，以示鼓励：每千丈施工段建一施工进度和质量档案，定期核查。如按时按量完成者，给一赏功单；如管区内分作十分，一分不及格者罚有关小夫，二分不及格者并罚百长，三分不及格者并罚千长，“庶章程既立，赏罚明而民自鼓舞，莫敢耽延矣”。见图4—4。图4-4功单式（选自《农政全书》）(9)干河甫毕，刻期齐浚支河，以期小流域内干支皆畅通无阻。至于工程经费，“干河之大者，量给官银。支河则专用民力焉”。耿桔的9条办法是当年塘浦疏浚施工经验的总结。(二)宁夏灌渠开挖疏浚施工宁夏引黄灌溉创始于秦汉。当地干旱少雨，有灌溉则有丰收。虽然黄河中游河水含沙量不及下游之巨，但对于渠道坡度较缓的灌溉渠道来说，淤积仍然是灌区维护的首要问题，因此，“每岁之中，尤以春浚为首务。旧例按田出备夫料，于清明日开工，立夏日放水。竭此一月之勤劳，以收终岁之利济，成规俱在，班班可考”①，可见当地疏浚成规由来已久。乾隆十七年(1752)甘肃巡抚杨应琚将疏浚施工归纳了12条办法，“勒之石，以告后之官斯土者”，主要内容是：(1)“分塘须5丈为定，以便查点也”：渠道疏浚分段进行，各段(塘)同时施工。每段人夫25人。背土(重笼)工人由左面出渠，空笼工人由右面入渠。(2)“民夫不许影折代充，以免虚旷也”。(3)“锹锨背笼不许破坏碎小也”：施工工具有固定规格，不许擅自改小。一般一人一锹铲土可供五笼运输，仍需按远近相应调剂。(4)“堆土宜相度263问岸形势也”：堆土应在离岸6尺以外，并应使左右两岸高低相等。(5)“各工料宜留心稽查也”：凡用料之处均系险工，渠长有用挂甲(只敷衍外表)、戴帽(只做顶层)等办法偷工减料，应仔细查验。(6)“挖高垫低，遇冻重修之弊宜除也”：渠道弯道之凸岸边淤积较高，凹岸则冲深，施工时不许挖高垫低。遇有冻土难于开挖，应做标记，待立夏放水的前5天，再统一疏浚如式。(7)“上下工必须相照应也”：务使渠底深度大致相同。(8)“支渠陡口宜严督修理坚固也”。(9)“挑浚宜复旧制也”：渠道疏浚深度以往定有标准，在标志处各工段都安放刻有准底二字的底石，疏浚务必到底。(10)“渠口下石子急宜挖除净尽以清水口也”：宁夏引黄各渠为提高引水高程，往往渠口向河上游修筑湃岸。湃岸由卷埽筑就。卷埽中有土石料压重。卷埽损坏后其中石块堆积在渠口上下。因此，每年整修湃岸时，需同时清理渠口上下的石子。此处系通渠咽喉，水利同知要亲自督察勘验。(11)“各工人夫宜详察变通也”：渠道状况逐年不同，疏浚难易也有变化，需因地因时制宜，相应调整。(12)“各处桥、闸、飞槽(渡槽)、暗洞(涵洞)宜严督修整坚固也”。(三)河道人力开挖与疏浚开挖河道历史久远，大禹治水采用以疏导为主的治河方略，其主要工作当是开挖与疏浚。土方开挖技术的文献记载至北宋始详。①清，杨应琚，渠务条款，《渠务良规》，光绪丁酉仲春祝维城选刻本，第14页。本段以下引文均出自该书。1．开河技术规范北宋年间黄河在今豫北和鲁西一带多次北决，当时有人从国防等因素考虑，曾三次回河东流，有开新河的实践。此外，堵口合龙时，也有在淤高旧河道的河槽上开挖深槽，然后逼河水部分入旧河道，以减轻龙口处水势集中的巨大压力。总结了这许多开河的经验，在《河防通议》中专设“开河”一节。主要技术要点如下：第一，开河须先勘验地形水势：“自古但遇开河，宜于上流相视地形，审度水势，测望斜高”①。第二，冬季备料，春季解冻后开挖。第三，施工时在与旧河相接处留一隔堰，以利新河道干地施工。当新河挖成后，于涨水时节开隔堰，乘水势冲去隔堰。第四，新河与旧河方向垂直或斜交，新河开挖施工方法有所不同。如欲将黄河全入新道，尚须于上游修挑水坝，将主流挑至新河方向，这样也便于旧河自然淤塞。北宋开河施工法成为当时的施工规范。时至清代，开河规范更其细密，乾隆年间成书的《修防琐志》第四卷专论引河开挖，共计33条之多，涉及引河规划、土方测量与计算、施工组织与用工、开河方法、排水方式、土壤种类与工具配备等等。当时人认为，在黄河滩地上开挖引河，是解除下游河溜顶冲险工的有效方法，而且河成之后，原有对岸险工险情将彻底解除。但引河主要适用于黄河河南段，此区河势宽阔，土脉虚松，易于冲刷，做引河最为有益。而江苏段的河道相对较窄，河岸多属胶泥，河道较少弯曲，引河有“十分九不成之说”。而引河长者数十里，短者数里，如若不成，浪费很大。引河成败关键主要在河头位置的选择。这是由于，引河是为解除河道扫弯顶冲凹岸出险，而在凸岸所开的分水引溜河道。凸岸滩地虽然出露水面之上，但近滩河道仍在水面之下，难以挑挖河形，因此，“若贪近省费，不远寻迎溜可接之处安立河头，纵河以告成，断不能掣溜入河，一经开放，立见淤填”②。为保证大溜顺利改入引河，往往需要在上游对岸修做挑水坝，逼使水溜改向引河。“总之，凡挑引河须随黄河大势开挖，俾河头迎溜，河尾泄水，中间弯处急溜冲刷，渐次河岸倒卸；或再于河头筑接水埽坝，河尾筑顺水埽坝，对河筑挑水埽坝，更为万妥”③。见图4-5引河布置图。引河开挖，由于在河床之内，排水十分重要。排水方式有多种，如在施工场地四围开沟截断水脉，四角挖井，汇水于井内以便戽干；或分段施工；或在场地中间开挖龙沟一道，龙沟宽二尺，深二尺。施工时先挖一边，俟深二三尺再同时开挖另一边。始终保持两边相差二三尺。如此，方不致雨大误工。④一俟引河挖成，再将河头河尾隔堰挖开，必要时，再将船只在进口下游边一字排开，导主溜进入引河。2．运河人力清淤挖浅唐宋汴河自黄河引水，东南达于淮河。黄河浑水必将淤积运道。北宋汴渠为国脉所系，运输地位异常重要，为保障汴渠顺利通航，制定有每年疏浚的制度，并在汴渠渠底埋放石板，作为疏浚深度的标准。⑤每年疏浚，习以为常。汴渠淤积得到控制，因此，开封地区沥水可以通过8条水道向汴河自流排放，可见汴渠渠身呈地下河。①，②清•李