中东铁路桥隧遗产的特质与价值研究

张晶 Zhang Jing

刘松茯 Liu Songfu

1 引言

1898 年，经过长达五年的修建，沙皇俄国在中国东北地区完成了一条贯穿现今蒙、黑、吉、辽四省区，呈丁字形相交的铁路大动脉——中东铁路[1]7（图1）。它是我国长线路铁路的最初始形态，是我国跨区域、大尺度线性工业遗产的典型代表。2018 年入选第一批“中国工业遗产保护名录”[2]。中东铁路覆盖区域广、地形复杂，沿线需要建设的桥梁和隧道等设施数量多、难度大。桥隧建筑作为一种特殊的工业遗产类型，目前国内外对其研究并不多，中东铁路管理局于1903 年组织编撰的《中东铁路结构与标准图集》（Aльбом сооружений и типовых чертежей китайской восточной железной дороги 1897-1903）和《中东铁路画册》（Aльбом сооружений китайской восточной железной дороги1897-1903）收集了中东铁路桥隧的设计图纸及施工现场风貌照片，但作为中东铁路遗产重要组成部分的桥隧建筑，至今还未有系统的研究成果问世[3]77-78，[4]24-27。因此，有必要对其综合特质和突出的普遍价值进行深入挖掘，以填补这一空白。

2 中东铁路桥隧的技术背景

2.1 铁路桥梁

18 世纪工业革命推动了蒸汽机车的发明和铁路运输的兴起，铁路桥梁、隧道等也应运而生，为人类留下了丰厚的铁路桥隧遗产。1825 年，世界第一条铁路（斯托克顿-达林顿）在英国启用，全程21 km，其中跨越刚勒斯河的铁桥成为史上最早的铁路桥梁。1850 年，英国建成的布列坦尼亚铁桥以460 m 长和140 m 主跨长迎来了大跨度铁路桥梁时代。19 世纪后期，美国伊兹大桥以464 m 长和158 m 主跨长成为世界上首座大跨度钢桥。英国在1890 年建成的福斯桥，以1 624.58 m 的长度成为当时世界第一长铁路桥，其主跨长达521.21 m。1901 年，英国格伦菲南高架桥的建成标志着世界钢筋混凝土铁路桥梁建造的开端[3]81。

相比西方国家，中国铁路事业起步晚了半个多世纪。吴淞铁路（1876-1877）是中国第一条营运铁路，全长14.5 km，建有小型木桥15 座[4]6，拉开了中国铁路桥梁史的序幕。随后唐胥、奉榆、唐津、芦汉等铁路建设了一些钢桥，长达670.6 m 的滦河大桥和851.7 m 的大凌河大桥等少量特大桥是其中的典型代表。还有一些仿照传统木桥建造的木构铁路桥梁，以台湾淡水河木桥为最，长达465.5 m[4]35。

2.2 铁路隧道

现代隧道施工技术得益于爆破工具的使用和19 世纪的产业革命，铁路的出现进一步推动了其发展更新。1826 年，英国修建了世界第一条长达770 m 的泰勒山单线隧道和2 474 m 的维多利亚双线隧道。瑞士在1882 年建成了圣哥达隧道，其1.5 km 的长度成为当时世界最长的铁路隧道。1871年，法国首次应用风动凿岩机代替人工凿孔，开凿了长达12.9 km 的仙尼斯峰隧道。中国的第一条铁路隧道是1890 年建成的台湾狮球岭隧道[5]10。随后在京汉、正太等铁路沿线修建了一批隧道。

3 中东铁路桥隧的技术特质

中东铁路横贯中国东北多个省区，总长2 489.20 km，途经42 条江河、6 座山岭。为跨越这些自然障碍，沿线架设了39 座钢梁桥和42 座石拱桥，开凿了10 条石隧道。现存钢桥5 座、石桥16 座、隧道5 条。

3.1 钢梁桥的结构技术

钢梁桥是中东铁路桥梁先进结构的集中体现，连续简支钢桁梁结构尤其适用于建设特大桥。当时中国建设的凌河、滦河等几座特大铁路桥均采用了这种结构，但都是平弦钢桁梁。曲弦钢桁梁是于1900 年在平弦钢桁梁结构基础上改进而成的[3]97-98（图2），大大增加了简支钢桁梁结构的单跨跨越能力，该结构在1901 年就被应用到了中东铁路特大桥梁的建设中[4]36。据统计，中东铁路桥沿线共建有特大桥5 座，均采用连续简支钢桁梁结构，其中应用曲弦钢桁梁结构的有3 座，以第一松花江大桥最具代表性（表1）。

图1 中东铁路总体线路图（图片来源：《中东铁路结构与标准图集》Aльбом Сооружений и Типовых Чертежей Китайской Восточной Железной Дороги 1897-1903）

图2 第一松花江大桥全貌图（图片来源：同图1 ，第136 页）

位于哈尔滨的第一松花江大桥全长1 028.80 m，共19 跨，最大单跨78.48 m[6]135，是中东铁路沿线长度最长、跨度最大的单线铁路桥[7]23（图2）。该桥采用连续简支钢桁梁结构，由19 榀连续钢桁架铆接而成，自南岸市区一侧起始，依次为1 跨33.08 m上承钢桁梁，连续8 跨78.48 m 曲弦下承钢桁梁，1 跨34.60 m、8 跨34.58 m 和1 跨34.29 m 上承钢桁梁。钢桁架均是在波兰华沙铁工厂预制后，航运到建桥工地进行拼装架设的（图3）。桥面铺设的单线轨道每米重32 kg[4]37。大桥共有20 个桥墩、台（图4），采用块石砌筑后，外用规则花岗岩料石镶面，坚固美观。自北岸起始，2-10号为小墩，11-19 号为大墩，墩身均为圆端型。桥墩顶部为墩帽，用于与上部每一榀钢桁架的简支连接。为减缓回暖期大块浮冰对桥梁的撞击，特在12-18 号大墩承台迎水面设破冰棱。大墩施工采用气压木沉箱工艺建设水下墩柱（图5）。北岸桥台基础采用石砌内灌混凝土的构造方式，既稳固桥端，又能节省水泥用量（图6）。

3.2 石拱桥的结构技术

传统石拱桥多以单跨形式跨越小河流。在当时欧美国家铁路桥梁的建设中，石桥只是以石栈桥形式出现[3]78，中国其他铁路的桥梁建设中也未出现石制铁路桥[4]7。但俄国人却借鉴传统石拱技术，利用铁路沿线丰富的石材资源创造性地设计建造了大量连续多跨铁路石拱桥，在当时是非常罕见的大规模工程。这些石拱桥以连续拱券作为主要承重结构，从拱顶到拱脚，横截面逐渐增大，使拱脚与桥墩顶部的接触面积加大，从而减小了拱券的侧推力以巩固连续拱结构的承重体系。据《中东铁路结构与标准图集》统计，桥长超100 m 的中东铁路石拱桥共7 座（表2），其中穆棱河与绥芬河大桥为典型代表。

穆棱河大桥（图7）在今作为中东铁路沿线最具代表性的石拱桥，由10 孔净跨12.80 m 的连续拱券构成（图8）。拱券以整石起拱，呈对称的抛物线形，抹灰后外砌一圈拱石，顶部砌拱心石强化装饰效果[8]29。大桥桥墩、台采用矩形条石逐层排列砌筑，外用规则花岗岩石镶面。墩身在迎水面砌有1 ∶4 斜坡圆棱角破冰棱，底部为石砌扩大基础，承接拱券受力。被称为“远东第一桥”的绥芬河大桥是中东铁路最东端且动工最早的石拱桥（图9），桥长151.64 m，共5 孔，净跨21.83 m。桥身附带多个砌筑装饰相同的小券洞，既增强了防洪能力又可减少用材。

还有少量石桥应用了钢筋混凝土材料。以南线111.16 km 处的石桥为例。该桥由净跨6.40 m 的连续2 跨构成，采用弧形较扁平的钢筋混凝土实腹式板拱结构。混凝土拱板由水泥、沙子和碎石以1 ∶2.5 ∶5 的比例制成，拱板内沿跨长方向以0.34 m 间距均匀分布钢筋以增大抗拉受力（图10）。

3.3 石砌隧道的施工技术

中东铁路沿途山地较多，铁路当局修建了一批石砌穿山隧道。据统计，共建有石砌隧道10 条（表3），其中西线（滨州线）2 条，东线（滨绥线）8 条。这些隧道的洞口宽约8.75 m，高约7.5 m，均于1903 年修建完成。至今保存完好且最具代表性的是兴安岭隧道。

兴安岭隧道位于西线兴安岭展线和兴安岭站之间，东西走向，穿越了大兴安岭主峰，是扼守中东铁路的咽喉工程。其施工难度巨大，凝聚了中、俄、意三国技术人员的智慧和广大中国劳工的汗水[9]36。

因受工期限制，兴安岭隧道采用风动凿岩机双向同时开凿的施工方式。尽管地势复杂，劳作环境恶劣，隧道最后还是不谬分毫地顺利贯通[9]37。该隧道最重要、最大量的工程是“砌石”。当时俄国国内石匠匮乏，从意大利招募了500 名。整个隧道均由纯石材砌筑而成，以坚硬的花岗岩作承重结构。

表1 特大桥建设概况统计（L ≥500 m）

图3 钢桁架安装现场（图片来源：《中东铁路画册》Aльбом Сооружений Китайской Восточной Железной Дороги 1897-1903，第40 页）

图4 第一松花江桥墩、桥台分布图（《中东铁路结构与标准图集》Aльбом Сооружений и Типовых Чертежей Китайской Восточной Железной Дороги 1897-1903，第135 页）

图5 木制沉箱制作现场（图片来源：同图3 ，第44 页）

图6 北岸桥台石砌内灌混凝土基础,（图片来源：同图4 ，第136 页）

图8 穆棱河大桥立面与剖面图细部（图片来源：同图4 ，第97 页）

图9 绥芬河大桥（图片来源：同图4 ，第100 页）

图10 钢筋混凝土实腹拱结构石桥立面图与剖面图细部（图片来源：同图4 ，第106 页）

表2 中东铁路石拱桥建设概况统计（L ≥100 m）

隧道内宽8.96 m，高7.32 m，铺双轨，单线行车。往满洲里方向的线路为12‰的上坡坡度，东西隧道口高差36.90 m。东西入口拱顶上部筑有秘密防御工事，内部为扇形单兵步枪射击孔（图11）。道口墙体为规则石块砌筑，抹灰后表面采用不规则石板拼贴，纹理清晰自然（图12）。

4 中东铁路桥隧的价值阐释

铁路桥隧作为中东铁路遗产的重要组成部分，其钢桥、石桥及隧道的特质体现了突出的普遍价值（Outstanding Universal Value，OUV）。以下从科技价值、历史价值、艺术价值和社会价值四方面进行阐释。

4.1 科技价值——科技成果应用的见证

中东铁路桥隧采用的技术是当时世界科技成果的集成体。部分桥隧在结构选型、建造材料、施工技艺等方面展现的创新成果，见证了人类工业化社会取得的重大科技进步。

在结构上，中东铁路第一松花江大桥运用了当时世界上最新型的曲弦简支钢桁梁结构。相比于完全平弦的简支梁结构，如唐津铁路的滦河大桥，第一松花江大桥的结构构件节间变短，跨径增长，进一步减轻了桥面系的自重，使大桥具备了跨越更宽河流的能力。与同时代欧美国家建设钢桥普遍使用的无铰钢桁架拱和悬臂钢桁梁结构相比，曲弦简支钢桁梁结构减短了桥梁单跨跨径和矢高，增加了连接的跨数，具有减轻桥梁自重、节省钢材、轻便灵活等特点（表4），代表了当时世界铁路桥梁结构建造的先进水平。

在材料上，中东铁路部分石桥开创了国内利用当时新兴的钢筋混凝土材料建设铁路桥梁的先河，为后续钢筋混凝土铁路桥建设提供了借鉴实例。钢筋混凝土是20世纪初国际上推广使用的新兴建筑材料，1901 年英国格伦菲南高架桥开启了钢筋混凝土铁路桥梁建设的新领域。但中国国内同时期，仅在中东铁路建设的部分石桥承重结构中可见，是将钢筋混凝土材料应用于中国铁路桥梁建设的最早实例。此外，中东铁路的第一松花江大桥、第二松花江大桥、清河大桥、浑河大桥等铁路桥桥台的局部基础结构中，也应用了混凝土材料。

图11 兴安岭隧道设计图纸（图片来源：《中东铁路结构与标准图集》Aльбом Сооружений и Типовых Чертежей Китайской Восточной Железной Дороги 1897-1903，第23 页）10a. 横剖面；10b. 纵剖面；10c. 1 号剖面；10d. 2 号剖面

表3 石砌隧道建设概况统计

图12 兴安岭隧道道口风貌（图片来源：《中东铁路画册》Aльбом Сооружений Китайской Восточной Железной Дороги 1897-1903，第60 页）

在施工工艺上，中东铁路第一松花江大桥在桥墩基础施工中采用了世界最先进的气压木制沉箱沉井工艺（图13），是继滦河大桥后在国内第二例采用该工艺的铁路桥梁。由于地处东北寒冷地区，该桥水下桥墩的沉箱沉井工艺颇具地方特色，反映了当时最高的科学建造水平。冬季江水冻结时在墩位上建造木沉箱，再开挖下沉至设计高程[4]36。因小墩墩位均在浅滩台地上，故在枯水期可就地制造双孔八角木沉井。为保证桥墩坚固可靠，沉箱和沉井施工时必须密不透水，抵抗严酷的江上环境。当时大桥桥墩水下施工仅用时6 个月便圆满完成了18 个要求严苛的沉箱与沉井制造任务，创下了当时严寒环境下大规模桥墩冰面施工最快的世界纪录，在世界桥梁史上大放异彩。

在施工方式上，同时期欧美国家均采用单向开凿的施工方式，中东铁路兴安岭隧道在当时的勘测施工技术水平下，创造性地采用双向对接开凿的施工方式，并在最后实现了无误差对接，这在世界长线铁路隧道史上都堪称创举。兴安岭隧道作为中东铁路上施工难度最大、复杂度最高的工程，为后续隧道施工提供了成功的样本。此外，兴安岭隧道的施工中还以最新型的风动凿岩机代替传统的人工凿孔，极大提高了贯通速度和质量。兴安岭隧道的成功开凿体现了超越时代的工程水平。

4.2 历史价值——重大历史变迁的见证

中东铁路桥隧遗产距今已有100 多年历史，承载着丰富的历史信息，是重大历史变迁的物化见证。它们见证了中国近代史及铁路桥隧史的发展，据现有的可靠史料对比分析，部分桥隧的长度创下了当时中国之最，是中国乃至世界铁路桥隧史上的重要里程碑。

（1）第一松花江大桥是中国近代史上第一座长度超越千米的跨江大桥，是中国铁路桥梁跨度之巅[7]23。与《世界桥梁发展史》中统计总结的20 世纪国外铁路桥梁的长度相比，第一松花江大桥是当时国际上第二长的特大铁路桥，总长仅次于排名第一的福斯大桥（表5）。大桥现今已有118 年的历史，保存仍较为完整，2013 年被认定为全国重点文物保护单位，2016 年改作城市观光步行桥。此外，以《中国铁路桥梁发展史》为佐证[3]24-27，当时中国建设的特大钢桁梁桥共10 座，中东铁路建设总量占达50%，浑河大桥、第二松花江大桥、嫩江大桥和清河大桥的桥长也均位居国内前列（表6），在中国铁路桥梁史上具有重要地位。

（2）穆棱河大桥是中国近代史上第一座铁路石拱桥，以174.03 m 成为当时世界上最长的铁路石拱桥。传统石拱桥多以单跨形式跨越小河流，石桥在铁路桥梁中最早也只是以石栈桥形式出现[3]90-92。穆棱河大桥以连续拱券结构使铁路石桥在更宽的河域上实现了长度的突破。此外，以国内外现有的可靠史料为据[3]90-92，[4]27-33，截至1903 年，长度超过百米的铁路石拱桥均出自于中东铁路[4]27，绥芬河和蒲西河大桥分别以151.64 m 和145.58 m 的长度位居前列，同时绥芬河大桥也是当时单跨跨度最大的铁路石拱桥。

（3）兴安岭隧道是中国近代史上第一座建设长度超越千米的铁路隧道，也是中国最早修建的大规模隧道工程[9]36。以目前现有的可靠史料为据，截至1903 年，其以3 078.76 m 的长度位居世界铁路隧道第四，也是当时国际上最长的单线铁路隧道（表7）。作为中东铁路最伟大的工程杰作，兴安岭隧道不仅在其道口两侧刻有始建年份“1901”和建成年份“1903”的年代标记，甚至中东铁路公司铸造的纪念章也将其作为代表图案。如今它已超龄使用50 年，仍是连接大兴安岭东西唯一的铁路大动脉。

4.3 艺术价值——时尚艺术传播的见证

桥隧建筑是中东铁路的重要组成，是以俄国为代表的西方时尚艺术传播到中国东北地区的重要传播载体和媒介，是中外艺术文化交流的国际大通道之一。哈尔滨地处远东，之所以获得“东方小巴黎”的美誉，离不开中东铁路这一重要的交通路径。随着中东铁路的建设，西方艺术文化如文学、电影、音乐、工艺美术、建筑等源源不断地通过这条国际大通道输入到中国东北地区，对东北地区艺术文化的多样化发展起到了促进作用。

同时，作为艺术的传播载体，桥隧建筑立面汲取了欧美大陆风靡一时的新艺术运动的装饰元素，兴安岭隧道口立面上的曲线装饰、女儿墙、同心圆与三条竖线等构图要素是其中的典型代表（图14，图15）。此外，新艺术运动所提倡的技术与艺术文化统一的思想也体现在了桥梁空间构成与造型审美中，如第一松花江大桥横亘于江面，上方坚固美观的钢桁架和底部具有自然优美弧度的桥墩柱有节奏地排列延伸，特别是中间部分曲弦钢桁架构成的优美大气的曲线轮廓，使整个大桥兼具力量美感与韵律柔情，体现了新艺术运动自然形态的曲线风格特点。1962 年对大桥进行全面大修时仍然保留并延续了这一艺术特点。

4.4 社会价值——异化复归转换的见证

在历史上，中东铁路是沙俄掠夺我国东北丰富资源、侵占我国东北的统治工具。但如今这条铁路大动脉仍在为我国社会经济发展发挥重要作用。这种异化与复归正是中东铁路社会价值的重要体现。

沙俄建设中东铁路的初始目标是为了图谋我国东北地区，进而争霸世界。在经历了40 余年动荡的社会环境后，中国于1952年收回了中东铁路的所有管理权。如今，桥隧建筑作为中东铁路的重要遗存，有的经改造后服务于现代化的铁路运输，如穆棱河大桥在1989 年改为公路桥，而兴安岭隧道仍旧是我国东北部边境的交通要道（图16）；有的虽已不再发挥交通作用，如第一松花江大桥（图17），但作为观光景点，在促进当地的文化旅游等方面仍发挥着重要作用。更为重要的是，铁路桥隧是中东铁路建设的关键环节，它们的成功建设使中东铁路穿行的区域更为广袤，拓宽了欧亚大陆贸易的地理范围，客观上改善了东北地区社会经济发展滞后的整体面貌，加快了我国东北地区工业化的历史进程，为以哈尔滨、长春、沈阳、大连等铁路沿线城镇群的经济崛起提供了有力的交通支撑，见证了一段社会发展史，具有重要的社会价值。

表4 与第一松花江大桥同时代的国内外代表性铁路桥信息概览（截至1903 年7 月）

表5 世界铁路特大桥建设概况（L ≥1 000 m，截至1903 年7 月）

表6 中国钢桁梁结构铁路特大桥建设概况（L ≥500 m，截至1903 年7 月）

表7 世界铁路隧道建设概况统计（L ≥3 000 m，截至1903 年7 月）

图13 第一松花江大桥桥墩基础施工现场（图片来源：同图12，第43 页）

图14 兴安岭隧道西道口正立面（图片来源：《中东铁路结构与标准图集》Aльбом Сооружений и Типовых Чертежей Китайской Восточной Железной Дороги 1897-1903，第23 页）

图15 兴安岭隧道东道口正立面（图片来源：同图14 ）

图16 兴安岭隧道保存现状（ 图片来源：https://touch.travel.qunar.com/bookElement/6946044/2674221-2）

图17 第一松花江大桥现状图（图片来源：张晶摄影）

5 结语

本文旨在解析并研究中东铁路沿线桥隧的主要特质和突出普遍价值。这些杰出的案例从创新的结构选型、新型的材料应用、先进的施工技艺等方面代表了当时世界铁路桥隧建设的最高技术水平，是当时先进科技成果应用的集中体现。它们是我国铁路桥隧史的重要组成部分，更是世界铁路桥隧史的重要见证和人类科技史研究的实物素材。作为中国线性工业遗产体系的重要构成要素，中东铁路沿线桥隧展示了我国东北地区科学、艺术、社会等方面的发展演变，是不可多得的建筑文化遗产。对中东铁路桥隧遗产的整体保护就是保护东北铁路大动脉的根基，应予以高度重视，为中东铁路申报世界文化遗产的长远目标做前期准备。