第 9 章
八达岭下的四条隧道
八达岭隧道南口端的掌子面上,炮工的凿岩进度已经连续三日落在计划线以下。工段记录簿上用蓝色铅笔划出的日进尺曲线,与红色墨水标注的计划进尺线之间,裂开一道稳定的缺口。缺口不宽,累积到旬末便是数尺的欠账。
掌子面后方,出渣的斗车在狭窄轨道上来回推送,碎石倾倒在洞外渣堆上,渣堆坡度一天比一天陡。支撑木从南口运到洞口时还带着霜痕,架木工把它们一根根送进洞内,在烟尘中拼接成拱形支护架。隧道每向前掘进一尺,这套由风箱、水泵、斗车、木撑和油灯组成的临时体系就要同步前移一尺。任何一处跟不上,掌子面就得停下来等。
那是关沟段四条隧道同时开凿的第二个年头,比通车典礼早三年有余。时间要往后推三年,才有全线贯通的仪式;
此时的关沟,还只有炮声、锤声和抽水机的响动。选线图上确定的线路,正被一段一段地从岩石里掏出来。
京张铁路由袁世凯和胡燏棻于1905年奏准筹办,预算经费五百万两白银,预计四年完工,由关内外铁路余利中每年提银一百万两投入,盈余提取之后可由庚子赔款内拨付八十万两以补还关内外铁路。这笔钱规定了工程的边界:没有无限追加的可能,每多耗一箱炸药、一根木撑、一个工班,都要在同一本账簿上找位置。总督衙门和铁路总局追问的是工期与用款,工程局能回答的只有掌子面上的进尺和账目上的支出。
后来通车时的统计显示,京张铁路全线从丰台柳村起,经关沟至张家口站,全长二百零一点二公里,共建造十四座车站、四条隧道和一百二十五座桥梁。
四条隧道全部集中在关沟段,数量不多,却占据了全线工期和成本中最敏感的位置。
南口以北,山势逐级抬升,铁路必须穿过军都山的主脊。线路可以绕开一些山嘴,却绕不开八达岭。四条隧道的名称和长度在工程局图纸上是固定的:居庸关隧道三百六十七米,五桂头隧道四十六米,石佛寺隧道一百四十一米,八达岭隧道一千零九十点五米。
四个数字并排写在关沟段纵断面图的方框内,从上到下依次排列。最下面的那个数字最大,压在军都山主脊下方,是整条京张铁路工期表上最敏感的一格。如果八达岭的进度出现闪失,后方的路基、桥梁、铺轨和车站工程都要跟着调整,全线原定四年的工期承诺将面临直接冲击。
在关沟段线路示意图上,四条隧道的相对位置并不复杂。列车从南口北上,先穿居庸关隧道,再经五桂头隧道,过石佛寺隧道,最后进入八达岭隧道。每座隧道两端都接有路基和桥涵,隧道不是孤立的山洞,而是线路穿过山体时不得不留下的一段孔道。
青龙桥站专为列车经过“人”字形展线而建,站址设在展线的折返点附近。图纸上,从南口到八达岭的线路被山体切成数段,隧道之间的路基长度有限,坡度却不断加大。
施工者面对的并非四条可以分别处理的任务,而是一条连续线路上的四个瓶颈。
詹天佑的办公室在南口,墙上挂着关沟段选线图。那张图上,八达岭隧道从南口端到北口端的直线下方,标注着从一千八百米修改为一千零九十点五米的演变过程。
修改的痕迹被蓝图覆盖,最终版本上只留下定稿的数字。但每一个看过旧方案的人都清楚,那一千零九十点五米的长度是靠“人”字形展线换来的。
线路在青龙桥附近折返,以三十三‰的坡度盘旋上升,用线路长度的增加换取隧道长度的压缩。压缩的直接利益是开凿成本的降低:每减少一米隧道,就少挖相应体积的石方,少用炸药、支护木材和人工。但代价被写进了另一本账——未来通车后,每一列火车经过“人”字形折返点时,都需要两台机车前拉后推,牵引力需求、燃煤消耗、制动风险和运行时间都在增加。
当下的工程账与未来的运营账,是同一项决策的两面。这个换算关系决定了八达岭隧道的施工方案。
缩短后的隧道长度虽然落入了当时人工开凿能力可以承受的范围,但一千零九十点五米依然是四座隧道中最长的一座。
为增加工作面,詹天佑在隧道中段的山体上方开凿了一座竖井。竖井从山顶垂直向下打通至隧道设计标高,将单一的两端对向开挖变为四个工作面同时推进。
竖井本身的开凿需要独立的提升设备、排水系统和通风手段,其成本和工期并不比隧道正洞更低。
四个工作面同时掘进,理论上的日进尺可以倍增,前提是出渣、通风和支护材料供应能够同步跟上。竖井法把一条长隧道切成数段短隧道,也把原本集中在两个掌子面上的组织压力分散到四个掌子面,再全部汇入同一套材料账和工钱账。
工程月报的记载显示,竖井底部的工作面在开挖初期确实达到了预期的进度。
南北两侧正洞的掌子面上,炮工在石英岩中钻出炮眼,装填炸药,引爆后由出渣工清运碎石。
洞内的照明依靠油灯和烛火,通风靠手摇风箱和自然气流,遇到炮烟积聚时,掌子面上的工人只能暂时退到洞外等待。排水系统由木槽和临时水沟组成,地下水从岩缝中渗出,汇集到洞底后用水泵抽出。这套体系的每一个环节都依赖人工操作,而人工操作的效率又受到洞内闷热、潮湿和烟尘的制约。竖井提升了工作面的数量,却没有改变洞内作业的基本条件。出渣跟不上,爆破出来的石方就堵在掌子面后方;
通风跟不上,炮烟散不尽,下一班就无法进入;支护跟不上,破碎岩层随时可能塌落。
所谓日进尺,从来不是钻机或铁锤单独决定的数字。居庸关隧道的地质条件很快成为第一道难题。
隧道穿越的岩层以石灰岩为主,夹杂着石英岩脉。炮工在石灰岩段可以按计划推进,遇到石英岩脉时,炮眼的钻进速度急剧下降,炸药的消耗量却成倍增加。
工程局的采购账目中,炸药支出项在1907年秋季之后出现了一条明显的上升曲线。
与炸药消耗同步增加的,是炮工的工钱结算争议。石英岩硬度超出预期,同样长度的炮眼需要更多的工时和炸药,包工头据此要求按实际消耗结算工钱,而工程局最初的标准是按进尺计酬。
双方在掌子面上僵持了数日,最后由詹天佑批注了一份补充规定:在石英岩段,炮工的工钱按药量与进尺综合计算。
这份批注写在当月的工程月报空白处,旁边附有一列当月九个工作日的炸药消耗数字。工钱标准的一行改动,背后是掌子面上每凿进一寸都要重新核算的成本。五桂头隧道只有四十六米,是四座隧道中最短的一座。
按正常进度,它可以在数月内贯通。隧道虽短,两端接线的路基却要穿过关沟最窄处的一段河谷。
隧道贯通后,铺轨工作仍需等待路基成型。石佛寺隧道一百四十一米,地质条件相对稳定,进度保持在计划线附近。
四座隧道的进度并不一致,八达岭因长度和地质的叠加因素,始终是最慢的一座。
工期表上,八达岭隧道不能单独延后,它的贯通时间决定了关沟段铺轨的顺序,也决定了后续车站和桥梁的施工窗口。工程局在月度会议上不断比较四条隧道的进尺,实际是在比较哪一处瓶颈会先把总工期拖住。
在八达岭隧道北口端,工作面推进至山体深处后,岩层裂隙水显著增加。水泵需要昼夜不停地将积水排出,一台水泵的故障就意味着掌子面被淹。
有一段时间,北口端的掌子面因抽水不及被迫暂停十余日。工程月报上记载了这次停工的原因和处理过程:调集备用泵两台,增设临时水仓,加派抽水工轮班。
停工期间,南口端的掌子面继续掘进,两端进度差距进一步拉大。詹天佑在日记中记下了南北两口进度的差异数字,并对工期做了重新估算。
估算的结果没有写在日记里,但从后续下发给各工段的指令来看,八达岭隧道的贯通时间被允许适度延后,而铺轨和架桥工程则相应调整了先后顺序。
一项工期调整要牵动材料调拨和工班安排,不是总工程司在图上改一个日期就能完成的事。
支护木材的消耗是另一项持续上升的支出。隧道穿过断层破碎带时,岩层松散,开挖后需要立即架设木撑,否则随时可能塌落。木撑的间距在破碎带段从常规的一米加密到半米,甚至更密。
采购账目中,支护木材的支出项在1907年冬季达到峰值,南口料场的木料堆存量一度见底,不得不从关内外铁路沿线紧急调运。
调运的运费和木料本身的价格一并计入隧道工程成本,使八达岭隧道的单位长度造价远高于关沟段其他工程。
木撑是消耗品,也是安全线。加密木撑意味着成本上升,减少木撑则意味着掌子面上的人要冒塌方的风险。
工程局在这个选择上没有太多余地。塌方事故的记录出现在工程月报的多个页面上。
最严重的一次发生在八达岭隧道南口端,破碎带岩层在开挖后未能及时支护,顶部塌落约十余立方米。当时掌子面上的工人已撤至安全区域,未造成人员死亡,但有两名工人的腿部被碎石砸伤。伤者被送往南口的工地诊所,医药费和工钱补偿由工程局在专项项下列支。
詹天佑在事后的现场勘察记录中注明,该段岩层需要改变支护方式,由常规的木撑改为密集立柱加横梁的方案。这一改动增加了木材用量,此后该段未再发生同类塌方。事故处理的结果写进了支护方式和账目,而不是只留在月报的事故栏里。
1907年深秋,八达岭隧道南口端的掌子面上发生了一次意外。炮工在装填炸药时,一枚炮眼的引信被碎石压住,未能及时点燃。
按规程,未点燃的炮眼需要等待足够时间后再行处理。一名炮工急于推进,提前返回掌子面检查,引信延迟点火,炸药爆炸。
炮工当场身亡。这是八达岭隧道施工期间有记录的死亡事故之一。工程局按惯例向家属发放了抚恤金,并在月报中记录了事故经过和处理结果。
抚恤金的数额写在支出账目上,与炸药、水泥、木材的支出并列在同一本账簿中。
詹天佑在日记中对此事只有简短的记录,提到炮工因炸身亡并已饬抚恤。
一条人命在账簿上表现为一笔抚恤支出,在工程进度表上则是一次短暂的停工。
工地继续向前掘进,掌子面上的炮眼第二天还要接着钻。工人队伍的状态,在隧道施工期间始终是工程局关注的问题之一。
掌子面上的工作环境高温高湿,炮烟和岩尘长期积累,工人的体力消耗极大。工段实行三班轮换制,每班工作八小时,但实际上因出渣和支护的衔接,工人的实际在洞时间往往超过八小时。
工钱按工种和班次计算,炮工、出渣工、木工、抽水工各有不同的标准。包工头与工程局之间的结算按月进行,账目上列出了工种类别、出勤日数和应发工钱。
在实际执行中,工钱拖欠和伙食质量问题不时出现在工段报告的“工人反映”栏目中。这些条目篇幅不长,语气克制,通常是“据工头报,某月工钱尚未结清”或“伙房反映,米面供应不足”之类的简短记录。
詹天佑对这些条目的处理方式,是在月报空白处批注处理意见,然后由工程局的相关部门跟进。隧道里的技术问题需要工程判断,工钱与伙食的纠纷则需要账目和制度来消化。两者同时压在总工程司的案头。
四条隧道的贯通时间,在工程月报的连续记录中可以复原。居庸关隧道最早贯通,五桂头隧道和石佛寺隧道紧随其后。
八达岭隧道最后贯通。从竖井开挖到正洞全部打通,八达岭隧道经历的时间超过了原计划。
贯通后的隧道内部,木撑尚未拆除,轨道道床还未铺设,照明和通风系统仍需要继续运行,直到线路正式通车前的最后阶段。
隧道的贯通并不意味着工作的结束,只是将工程的重心从洞内转向洞外——铺轨、架桥、建站、通车准备,每一项都需要同样的组织能力和成本控制。
对工人来说,隧道贯通也并不意味着离开关沟,他们中的许多人被编入铺轨队和架桥队,继续在同一个工段上干活,继续从同一个包工头手里领工钱。隧道的总耗资在工程决算中占据了关沟段预算的最大份额。
炸药和木材的支出,人工的支出,设备折旧与停工损失,事故抚恤另列,这些项目在决算表中分列,最终汇入一条总额线。这条总额线与当初选线时为缩短隧道长度而付出的坡度代价并列,构成京张铁路关沟段工程的两本账:一本是已经支出的,一本是未来运营中将要支出的。
两台机车在“人”字形折返点上推拉列车的场景,在通车后的每一天重复上演,而隧道内的石渣和尚未撤走的支撑木,则继续留在山体内部。
缩短一千八百米到一千零九十点五米,省下的是开凿时的人工、炸药和支护材料,增加的是运营时的牵引力和燃煤。
这个交换不是抽象的技术选择,它落在每一张采购单、每一份工钱结算和每一次列车爬坡的煤耗上。
竖井法常被当作八达岭隧道按期贯通的关键。竖井确实增加了工作面,把一条长隧道变成几个短段同时推进。
但竖井本身需要提升设备、排水设备、通风设备和材料运输,井底与正洞连接处的支护同样需要木材和人工。四个工作面同时掘进,意味着炸药、木撑、斗车、水泵和工班都要按四份准备。
任何一项供应脱节,多出来的工作面就会变成多出来的停工点。工程局在竖井施工期间增加了材料调拨的频次,南口料场和关内外铁路沿线之间的运输安排随之加密。这些簿记和调度工作没有出现在选线图上,却决定了竖井能否真正提高日进尺。把成功归因于某一项设计或某一个人的判断,会漏掉掌子面后方那套每天都在运转的材料账、工钱账和运输表。
四条隧道的长度差别很大,施工组织的难点却相似。居庸关隧道遇到石英岩脉,炸药消耗和工钱结算随之上升。八达岭隧道遇到裂隙水和破碎带,抽水与支护费用持续增加。五桂头隧道最短,却受制于两端路基的进度。石佛寺隧道地质稳定,进度相对平稳。四条隧道同时开凿,把关沟段变成一处需要持续比较、调度和结算的工地。
工程月报上的日进尺数字每天更新,计划进尺线却很少变动。实际进尺低于计划时,工段要在下个月的安排中补回;补不回来,就要调整后续工程的顺序。工期压力不是一句口号,它体现在每一份月报的对比栏里,也体现在每一笔追加采购的审批单上。
隧道贯通后,工段报告上出现了一组新的数字:各隧道内剩余的木撑数量、待清理的石渣方量、待铺设的道床长度。这些数字被逐项登记,然后由工程局的相关部门分派后续任务。
关沟段聚集的工人人数达到了开工以来的最高点。这些工人从隧道施工转向铺轨和架桥,但工钱标准、伙食供应和安全管理的制度并未同步调整。工段报告中的“工人反映”栏目,在隧道贯通后的数月内条目数量逐渐增加,涉及的工种从炮工、出渣工扩展到铺轨工和架桥工。账目上列出的工钱支出总额继续攀升,伙食和医药费的专项支出也在同步增加。
隧道的掘进阶段结束了,隧道施工期间形成的大规模工人队伍并未解散,他们转移到关沟段的其他工程上,继续消耗着同一本账簿上的数字。石渣从洞内运出,工钱从账上支出,伤者的医药费列在专项栏下,包工头的结算单还要等到月底才能核清。隧道已经打通,账却没有结完。