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破解千古之谜——江东古桥石桥梁古采石场探秘

2015-11-15 11:47阅读:
破解千古之谜——
江东古桥石桥梁古采石场探秘
破解千古之谜——江东古桥石桥梁古采石场探秘
江东古桥。

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江东古桥全景图。从西向东看,左为当年守卫江东古桥的护桥屋,中为西桥亭。桥上面是新添加的水泥桥面,下左第一孔为新添加的石梁,
第二孔是三条古石梁。

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江东古桥。从东向西看,前为新水泥桥,只有远处才是古桥。

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江东古桥西侧第四孔只剩一条古石梁,因中间出现裂纹,加一小桥墩支撑。

江东古桥原名虎渡桥,位于福建省九龙江北溪下游。据《漳州府志》载:初为浮桥,始建于南宋·绍熙年间(1190-1194);嘉定七年(1214年)垒石为墩,建造木桥;嘉熙元年(1237年)木桥被火烧毁,改建为石桥,桥面的石梁最长约 25、宽、厚各约1.9,重达约200多吨;明·嘉靖十八年(1539年)重修,石梁最长的24.88,宽、厚各约1.55,重达约160吨,现尚残存4条古石梁。


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江东古桥。摄于20世纪初。

江东古桥是我国古代十大名桥之一。它与泉州的洛阳桥,晋江的安平桥,福清的龙江桥合称为古代“福建四大石桥”。近年又被《世界之最》书籍列为世界最大的石梁桥。2001年经国务院批准,列为第五批全国重点文物保护单位。
关于江东古桥的传说很多,也留下许多至今无法解开的谜,其最大的谜是700多年前的南·嘉熙年间所改建的石桥,石梁最长的重达约200多吨。以当时的条件,这么重的石梁,如何把它们架上桥墩,实在令人为之惊叹与不解。即使在今天,也非易事。而这些石梁究竟来自何方,如何运载,更是谜中谜。

建造古桥必须的条件

江东古桥规模宏伟,工程巨大,所用的石材量多,所耗费的人力物力难以估算。建桥必须具备以下条件:
1、石梁必须是坚硬的花岗岩;
2、花岗岩蓄量足够多;
3、可以多点同时开采;
4、需要开采这么多的石材,只能就近取材;
5、开采出来的石材从采石场运到建桥处,只能通过水运;
6、桥址与采石场均处于潮汐可到处,并且涨落要有一定的高低潮差。
花岗岩的产地很多,品种多样,江东古桥所用的花岗岩,当地称为“鸡屎石”,质地坚硬,且比其它品种的花岗岩更有韧性,这样架设的石梁才不易折断。
估算江东古桥总用石材量约17千立方米,如果加上历次改建,则可能要加上约5千立方米。由于原石开采成条石,要去掉石皮及裂纹部分,可用部分不超过50,采石总量将达约4万多立方米。
江东古桥下游为出海口,地势较平坦,没有大型石可开采。江东古桥东侧西侧虽然也有石可采,但石质较差,不可作为石梁用。至于北溪过东溪溪口再向上游的数十公里,沿江基本为小丘陵,不具备大型开采的条件。而且已知的这些地方所产的花岗岩石质与江东古桥所用的石材不同。

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江东古桥第二孔石梁与桥墩所用石料为花岗岩。

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江东古桥第一孔桥墩所用石料为花岗岩“鸡屎石”。左上新补的石梁为花岗岩“青花岗”。

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口社村霞贯社牛路口采石场的花岗岩样本“鸡屎石”,与江东古桥用石料相同。

而江东古桥上游方约4公里的北溪支流东溪,两岸均为质地坚硬的花岗岩“鸡屎石”,延绵数公里。通过从采石场取得的岩石样本与江东古桥所用的石料比对,石质均为“鸡屎石”。从东溪溪口处上溯约6公里内,初步分析有约20处疑似古代采石场(以下简称采石场),通过实地调查,已确认其中较大型的数个采石场都在近溪口处。
开采出来的石村如果用陆路运输,小块的还可用车载,但重达约200多吨的石梁,遇到沟涧时,原有的路与桥根本就无法通过。如果为了能通过,就必须重新铺路建桥,工程量更大,可能性几乎为零。而从东溪沿岸开采出来的石材,可直接下水运到建桥处,而且运距短。

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江东古桥下游方的引水入厦门拦水坝北溪水闸。浸水痕迹显示潮差约3+

最为关键的是,在江东古桥下游未建引水入厦门的拦水坝北溪水闸之前,潮汐可至东溪,溪口处平时潮差约2多米,丰水期高潮时潮差约3多,一直涨到长泰县境的后港,为装卸大型石材及把石梁架上桥墩提供了可能。

历史传说与现状

东溪流入北溪的溪口处是福建省漳州市龙文区郭坑镇口社村霞贯社,当地流传着一个古老的传说:江东古桥建造时,运送石梁的方法不是传统的“船载石”,而是独特的“石载船”。大型石梁从山上开采出来运到溪边后,在潮水上涨时,把船绑在石梁上方,再将石梁运到建桥处。
花岗岩的比重为2.62.75,当石梁沉进水里时,由于水的浮力为1,使石梁变轻,运送的船仅需承受比重为1.61.75的质量,约等于60重量,就不用做成大船,便于在较为狭窄的东溪行驶。


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龙文区郭坑镇口社村霞贯社东溪金鸡山风光。

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金鸡山上的巨石就称为“金鸡”。

东溪溪面宽约60,但因水的流动,会造成的船只稳定性差,不利于装载。如果扩宽溪面,在采石场临溪处挖出码头,水流就会变缓,便于船只掉头及操作。从卫星地图里可以看出,采石场临溪处均有一段比相连山体低很多的平地,极有可能就是当时挖出的码头。这些码头因洪水带来的泥沙不断堆积,经过700多年的时间,形成现在的平地。山体的地质为土夹石,但这些平地的地质却不同,上游方以卵石为主,数十米后为粗砂粒,最后端为沙泥,系典型的水流搬运堆积形成。
当地村民后来平整金鸡山采石场对岸的一片土地时,上面覆盖了一层泥土,但因下层的卵石及粗砂粒不能保留水份,遇到大旱时,前、中段地块所种的甘蔗枯干,并且显现枯干程度渐变,到后端则依然青翠。由于溪面扩宽,天旱时水很浅,人畜可以趟水过溪,该处称为“牛路口”,但也可能此处曾为渡口,“路”与“渡”谐音,演变而来。
东溪农场上游方约2公里处,有一处采石场,当地叫“打鸟坑”,极有可能原叫“打石坑”,当地语言口音“鸟”与“石”接近,演变而来。

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金鸡山对岸的码头。

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口社村蓬莱社的采石场。

与霞贯社隔江相望的口社村蓬莱社金鸡山,有数个采石场,主峰一处采石场里,仍遗留着二条长约6,宽约0. 5,厚约0. 4的石料推测该石料可能就是建造江东桥桥墩所用的粗坯。现存的江东桥桥墩呈舰首形,平均通长约11,宽约5,以0.35×0.4×5.2的条石交错叠砌。如果石料粗坯稍再加工,就与现存桥墩所用的条石规格相同,极有可能是桥建成后,这多余的粗坯就没必要再费力运下来,弃于该处。因该处采石场废弃多年,已长满各种植被,现要进去相当困难。


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山路多年无人走,再也进不去了。

采石场演变成农田、鱼塘

当地的山体地质及坡度,并不具备开垦成农田的条件,但在东溪岸上,却有相当数量的缓坡农田与鱼塘,并且与相连的山体形成截面齐整的落差,少的三五米,有的竟达十多米。据当地人介绍,这些鱼塘原先也是农田,后来才改挖鱼塘。这里的山体地质为土夹石,如果挖鱼塘必然会挖出石头,但却只是挖出泥土,与旁边的山体地质不同,呈明显的沉积相。

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金鸡山旁边另一山的的采石场,山体被挖成深坑,有十多米的落差。

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霞贯社前的疑似古采石场,现在成了鱼塘。

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霞贯社前宅的疑似古采石场,现在成了鱼塘。

另外,从农业种植的角度看,这些鱼塘也不可能是用于蓄水灌溉用。因为这些鱼塘下方就是东溪,根本没有农田。虽然有些缓坡现在是农田,但如果只是为了种植而平整地块,显然工程量太大,付出与收入不成比例。在古代,这里山高路险,人烟稀少,也没有那么多的人力资源可用于开垦。
以此推断,这些缓坡农田与鱼塘,极有可能就是当年的采石场。由于江东古桥建成后,这些采石场被遗弃,下雨时流水带来的泥土填埋到里面,经过700多年的累积,形成缓坡,再变为农田,最后挖成鱼塘。

采石场遗址现状

从卫星地图上看,这些采石场主要分布于山间的谷地中,呈带状。因谷地常年被水流冲刷,石头裸落,易于开采。开采出的石料顺坡而下,直到溪边,可减少运送的成本。

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东溪沿岸疑似古采石场位置图

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霞贯、蓬莱、金鸡山疑似古采石场置及高度

东溪的溪畔,原有大量的石头,也曾被开采。从山体的走向可以看出,近溪段出现明显的断落,落差相当大,但因近期在江东古桥下游建了引水入厦门的拦水坝北溪水闸,致使坝的上游水位抬升,这些溪畔采石场大部分已被淹没在水里,只余下狭窄的条状带,并种上农作物。

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金鸡山下沿溪石头上留下开采痕迹。

金鸡山主峰的采石场区域,现在同一坡面所种的经济林,各有不同,有的种龙眼,有的种桉树。从植物生长所需的条件分析,龙眼对土质的要求较高,需要一定的含水土层,这些采石场被泥土覆盖后,土层较厚,才适合龙眼生长的条件,且形成缓坡,易于管理。桉树对土质的要求不高,未开采的坡面土层较薄,坡度大,只能种桉树。

石梁是怎样装载、运送及架上桥墩的

石梁是如何装载,石梁在运达建桥处后,如何架上桥墩,一直是个谜,并引发各种猜测。虽然也有人猜测是利用潮汐的起落来把石梁架到桥墩上,但如何把这重约200多吨的石梁转移到船上,却一直找不到可行的方法,也没有合理的解释。但如果考虑到水的浮力及潮汐的因素,就可找到解决的方法。
因石梁最长的约25,桥墩顶宽为5.3,扣除石梁搁在桥墩顶部的长度,可算出实际桥墩之间距约为20。如果做出长25,宽5,高1.5的长方形平底船,以三条船并列捆绑在石梁上面,呈十字状,船吃水深度每0.1就可承载约37.5吨的重量。200吨的石梁在水里只有约120吨,船吃水深度0.4就够了。三船并列在石梁上面,可以增加绳索捆绑的力点,增加稳定性。


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石梁开采出来运到溪边,放在低潮位时的水面下11.9的平台上,事先穿好吊绳。石梁最厚的约1.9,船吃水深度0.4,总计水中部分为2.3。当潮水上涨到石梁顶部时,将船移到石梁上,与石梁捆绑固定。当水面抬升超过船吃水深度0.4时,船就浮在水面,同时将石梁拉起。把船做成宽5,有利于对不同长度、重量的石梁进行运送。当一些长度较短、重量较轻的小石梁需要运送时,因二条船并列的宽度为10,也可运送


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石梁从东溪运到北溪后,因石梁是在船下,如何转移到船上再架上桥墩?从上面的设想中,是否也可以用相似的原理?答案是肯定的。
可先在北溪江边建二座台阶式的转移平台,使其成为一对,其间距与桥墩间距相等,水下部分满足运送石梁所需的深度,即船吃水深度加石梁高度。当石梁运到转移平台中的过道后,等潮水高位时将石梁搁置于最下层的平台上。由于高潮水位可使江面抬升约3,此时石梁底部已高出低潮水位水面0.7,第一平台可设定为高于低潮水位水面0.6。当潮水开始退下时,解开船后,石梁就留在第一平台。


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因第一平台与低潮水位时水面有0.6的空间,为将石梁送到第二平台提供了可能。石梁离开水后失去水的浮力,实际重量恢复为约200吨,三条船承载石梁后的吃水深度就会达到0.8,水上部分尚余0.7。将退出的三条船的船舱注水,使其下沉到出水部分仅为0.6,并按上面方式与石梁捆绑,只是此时已从“石载船”变为“船载石”。等涨潮时,将船舱里的水排出,即可把石梁托到高于低潮水位水面3.5、高于高潮水位水面0.5高度的第二平台。


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因江东古桥桥墩顶与高潮水位时水面约有3多的距离,再用三条出水高度3.5的船将石梁从第二平台托起。高潮水位时,高于水面3.5的石梁,已比桥墩高,就可将石梁运到桥墩间,平稳地把石梁架上桥墩。


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通过以上计算,转移平台应建为低潮水位时水面下约3+潮水高低差约3+高潮水位时水面上约0.5,总高度约为7。对于一些较短、重量较轻的石梁,可另造不同规格的船,按此方法解决。


江东古桥千古之谜的最终解开

综合以上各方面的因素,虽然从调查分析的结果可以基本得出江东古桥采石场的具体位置及运载、架设石梁的方法,但离完全破解这几百年来困扰着无数人的世界之谜,还需要相当的时间,需要做更加深入细致的工作,从科学的角度去一个个解开。诸如石质的最终分析比对、采石场遗址的开探挖掘、江东桥所处的北溪在历史上的变化、800年来水文地质的变化……等等。毕竟,这是科学,而且是涉及到天文、地理、水文、地质、物理、历史、人文及写作能力、电脑应用等多学科,缺一不可,都需要以科学的态度去认真研究。


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江东古桥西桥头。

江东古桥是前人留下的宝贵遗产,充分展示了古人的智慧,是非常值得骄傲的。江东古桥千古之谜的最终破解,将使这一国宝以崭新的面目向世界展示,为提高历史文化名城漳州的知名度做出新的贡献。

郑德鸿 2015/11/11


附相关资料:

宋绍熙元年(1190年),这里曾架过浮桥,嘉定七年(1214年)郡侯宗正少卿庄夏始建石墩木桥,嘉熙元年(1237年)木桥毁于火,于是在漳州郡守李韶倡议下,建成梁式石桥。《龙溪县志》记此石桥“广二十尺,长二千尺”,桥孔“十有五道”。

宋元时一尺合今 31.68厘米
桥长 31.68厘米*2000=621.6
桥宽 31.68厘米*20=6.216

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宋朝嘉熙元年(1237年)木桥被火烧毁。漳州郡守李韶倡议改建石桥,并捐私钱50万。里人吏部尚书颜颐仲及故守庄夏之子梦说衮成之。现拨库银万缗,又发动廷睿和尚师徒四处摹化以济之。历时三年双一个月,造成石桥,“其长三千尺,址高百尺,酾水(桥孔)一十五道,梁跨于址者五十有八,长八十尺,广博皆六尺有奇。
宋元时一尺合今 31.68厘米
石梁长: 31.68厘米*80=25.34
石梁宽、高: 31.6厘米*6=1.9
石梁体积: 25.34*1.9*1.9=87.88立方米
石梁重量: 87.88立方米*2.62.75(比重)=228.49241.67
石梁总体积: 87.88立方米*45=3954立方米

桥墩高度: 31.68厘米*100=31.68
桥墩现在长: 11.4
桥墩现在宽: 5.3
桥墩体积: 31.68*11.4*5.3=1914.1立方米
14座桥墩体积:1914.1立方米*14=26797立方米
全桥总石体积: 3立方米
桥墩26797立方米+石梁3954立方米+金刚墩+护坡墙

采石总量: 6立方米
由于原石开采成条石,要去掉石皮及裂纹部分,可用部分不超过50

根据2006年《全国重点文物保护单位漳州江东桥抢险加固方案》所实际测量结果,桥墩高度平均约为15,则计算用石量应为:
桥墩高度 平均约为15
桥墩现在长: 11.4
桥墩现在宽: 5.3
桥墩体积: 15*11.4*5.3=906.3立方米
14座桥墩体积:906.3立方米*14=12688立方米
全桥总用石量: 桥墩12688立方米+石梁3954立方米+金刚墩+护坡墙
17立方米


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明嘉靖十八年(1539年)代巡侍卿王石沙再次拨帑兴修,并由郡守顾四科募民施工,经民众努力,隔年冬,新建成石梁桥落成。“石梁长八十尺,宽、厚各五尺,酾水一十五道,一道三梁,疏之以广其道,以板石横弥其缝,广二十尺,长二千尺,皆新制也。”

明清时木工一尺合今31.1厘米
桥长: 31.1厘米*2000=622
桥宽: 31.1厘米*20=6.216
石梁长: 31.1厘米*80=24.88
石梁宽、高: 31.1厘米*5=1.555
石梁体积: 24.88 *1.555*1.555=60.16立方米
石梁重量: 60.16立方米*2.62.75(比重)=156.417165.44

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《亚热带资源与环境学报》 200801
九龙江口南港水位变化

【摘要】:根据石码站1980年以来多年潮位统计资料,分析九龙江口南港潮位变化及其原因.结果表明,近十多年来,南港低潮位持续下降,而高潮位变化不大,2005年平均潮差达4.0 m以上.大量挖取砂和径流量减少是导致低水位下降的主要原因.南港已成为受潮汐影响明显的河口潮流段,其深度基准面应按照海区性质,选用理论最低潮面.
【作者单位】: 福建省港航勘察设计院


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金鸡山北面山谷疑似古采石场。
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口社村霞贯社牛路口采石场。
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口社村霞贯社牛路口采石场。由于山体被挖出深坑,古代就在坑上建一座小石桥。
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从小石桥下看古采石声。
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东边洋近期挖路时挖出的花岗岩。
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东边洋溪对面的采石场。
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东溪农场的疑似古采石场,现在建了房屋,挖了鱼塘。
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东溪农场发电站拦水坝桥。
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