卢沟桥的选址与营造技术研究

孔祥萸 李卫 张龙

摘要：建成于金明昌三年（1192年）的卢沟桥是中国厚拱厚墩式多孔联拱石桥的杰出代表和重要实物遗存。近年来，在对该桥的保护与展示工作中，除关注历史文化价值外，也愈发突出其作为水利遗产的科技价值。本文通过现状调查与历史文献、影像档案的梳理分析，结合罗哲文、孔庆普等学者的早期调查报告，对卢沟桥的选址与营建过程进行了研究， 指出古代中国华北地区太行东麓南北大道、金中都的位置关系以及永定河游摆不定的下游河道是卢沟桥选址的重要因素；图解再现了卢沟桥的结构逻辑与营造过程，明确了对铁柱穿石、顺水曲面、整石基础等构造做法的认识，以期为卢沟桥当代科学的保护与展示工作提供参考。

关键词：卢沟桥；选址；构造；营造技术；铁柱穿石

卢沟桥位于北京城西南永定河上，东接宛平城，西向太行，全长约266.5米②，桥身中宽约9.3 米，桥基、桥墩主体以及部分望柱、栏板仍是金代遗存，是中国现存最早、保存最完整、跨度最长的厚拱厚墩式多孔联拱石桥。

卢沟本为燕京南之巨堑，渡口之设由来已久，跨河南下通往中原地区，继续北上可达蒙古高原、松辽平原、燕山腹地，卢沟渡口即为几条全国性驿路交汇的枢纽。石桥建成前，以车渡[1]、架设临时性的小桥或浮桥③等方式过河，虽便易却不任重载，且易受水势影响。

金皇统元年（1141年）议和后，“南朝”与“北朝”之边界由白沟河正式南推至大散关—淮河一线，贞元元年（1153年），金海陵王迁燕京定为中都，以之为南下取宋的跳板，燕京成为中国北方地区的政治中心。由于纵贯全国的运河系统已在唐末战乱中失修淤塞，加之大定十年（1170年） 议决卢沟金口通京师漕运遭遇失败[2]，中都水运不通，悉仰赖陆运，卢沟渡口联络南北交通的效用愈发关键。《金史 ．世宗本纪》中有载：

“大定二十八年五月诏，卢沟河使旅往来之津要，令建石桥，未行而世宗崩。大定二十九年六月，章宗以涉者病河流湍急，诏命造舟，既而更命建石桥，明昌三年三月成，敕命名曰广利。[3]”

卢沟桥经世宗、章宗两代的筹措，于明昌三年（1192年）建成，处金中都城正西，运输相对便捷，也避让了城东南至漷县的大片低洼湖泽以及紧邻城西南水头庄、柳村一带的泉沼（图1）。桥初名为“广利”，取“广利天下”之意，后改称“卢沟桥”，历元明清三代，一直是自北京城横渡永定河，南下中原的最重要陆路门户④[4]。

1961年卢沟桥与宛平城一起作为近现代革命史跡被公布为第一批全国重点文物保护单位，其作为抗战纪念地的历史价值得到较为透彻的研究与展示，但作为金代桥梁重要实物遗存的历史与科学价值却一直未被充分地挖掘与阐释。20世纪60至90年代初，茅以升、罗哲文、孔庆普等专家学者基于当时的数次维修工程，分别对卢沟桥从历史沿革[5]、结构与构造[6]、新中国成立后的修缮史[7]、建造技术和力学性能[8]等角度进行了探讨。本研究参考王璧文先生整理的《清官式石桥做法》以及其他地方志、水利工程专志（如《河工器具图说》《文昌桥志》）等材料，旨在先贤的研究基础上，图示卢沟桥的结构体系与建造过程，深化对卢沟桥的选址、营建与相关工艺的科学认知，为正在改造更新的卢沟桥博物馆展示提供参考。

一、择址定基——地坚势缓

明代曹英为狄道州永宁桥做记，将桥工之始总结为“ 殚心思， 审地形， 视水势， 鸠材工”[9]，建桥首要审视地形及水势，再需选用合适的材料及工法。桥梁定基多是根据对自然规律和建造经验的总结：在旧桥位置继续修桥，若旧桥易毁，则另谋新处。

卢沟桥跨卢沟，即今永定河，《水经注》中㶟水，或称桑干河。卢沟上游穿行于山区，地形陡峻、水流激荡；下游宣泄于平原，河床疏软、善冲善淤。卢沟河道辽代以来进入“动乱时期”[10]，《金史·河渠志》称其“水性浑浊”[11]， 此后河性愈凶，灾害愈烈，在地势平坦、土质疏松的下游冲积平原上，河道迁徙不定、易于冲决。

河道稳定、水流缓、地势坚、河面狭是桥梁择址的重要因素。清人王履泰纂《畿辅安澜志》考察永定河形势称“桑干河水上游势狭，别无迁移， 故可以建桥”[12]。从现代永定河北京段地质调查资料看，上游官厅山峡段高山绵亘，山势陡峭，河流曲折，洪水暴涨暴落，下游段则属于典型的游荡型河道[13]，而中游三家店至卢沟桥段为冲积扇区高坡降辫状河，是山区河道与平原河道的过渡，水流相对上游放缓；此外，卢沟桥附近河床沉积物为天然级配砂石[14]，地质条件相对下游也更为坚实[15] （图2），因而基础稳固，相对适宜建造永久性的桥梁工程。

卢沟桥的选址一方面考虑了南北大道沿太行山东麓，自西南延向金中都交通形势，另一方面则是总结了此前在卢沟渡口建造浮桥的经验，权衡地质水文条件，相对靠近上游取其坚，又稍许远离出山口避其冲，故为便利、稳固之所在。

二、结构选型——厚拱厚墩

卢沟桥为厚拱厚墩结构的十一孔联拱石桥， 这种结构形式的优势主要体现在以下三点：一是结构安全方面，厚拱厚墩的重型结构增大了桥体自重，适应径流季节性不均且有封冻期的北方河流，也能更好抵御怒水冲破。二是通行条件方面，多孔联拱的形式既能适应大跨度河面，也平缓桥面，利于骡马大车运输。三是承载力方面，拱桥比梁桥更充分发挥石材的力学性能，增大拱厚比也进一步提升了桥梁整体的承载力。

全桥由桥基、桥墩桥台、桥身、桥面以及桥上围护结构五部分组成，根据早期调查报告以及实物考察，将卢沟桥的整体结构体系及各部分构造图解如图3。

三、构造与施工技术

（一）桥基——铁柱穿石

卢沟桥采用了整体石砌的基础结构，桥基总厚度约2米，东西贯穿全桥，南北超过墩长，采用块形不规则的青石及少量花岗岩石板平砌六、七层，内贯铁柱，外围巨石[16]。结合卢沟枯水期长且水位较低的气候水文条件⑤及1991年开展基础开挖探查工作时探明的明矾灌缝、石灰注浆的构造形式推测，卢沟桥的基础部分应采用干修法施工。

干修法以排水为先，因文献中缺少明确的施工记录，仅从卢沟桥的基础形式和周边环境来看， 有两种可能的做法：一为堰水，这种做法是直接在准备造桥的河床投入沙囊做堰分水（图4），筑两侧桥基时分水至一侧，筑中心桥基时做人字堰向两侧分水，之后安装水柜、抽水排空、清理河基、砌筑墩台⑥，相对省工。一为绝水，即枯水期在原有河道旁另开新道，分流导水后在原河道中筑桥基， 施工完毕后再引流归道，适用于季节性河流和水网地区的小河流[17]。

桥基石板横向间以银锭铁连接，竖向间用成排成列的铁柱穿插[18]（图5、6），这种连接方式即为“铁柱穿石”。结合现场考察[19]，桥基“铁柱穿石”的做法是将铸铁圆柱穿透四至六层打孔石板，在铁柱与石板间隙灌石灰膏，圆柱大致成行列布置，间距1米左右（图7）。这种做法使得桥基石材的竖向连接得到加强，更具整体性，避免基石流失造成基础塌陷。从力学性能方面考虑，整石桥基的承载力有冗余[20]，但基于当时的技术条件， 由于构造较厚、整体性较强，虽为浅基础，沉降相对均匀，结构更加安全可靠。

（二）墩台护岸——分流顺水

桥墩、桥台作为直接承受并传导拱的推力的构件，是桥体稳固的重要保障。卢沟桥全桥共10 个桥墩，间距由两端向中心渐增。墩长约17.93 米，前尖后方，形似船只，其中迎水尖台长约7 米，顺水方台长约2.43米（图8），属厚墩形式，

自重较大且能单独承受两侧拱脚推力；东西两侧为八字展宽的雁翅型桥台，长约20米。

桥墩筑于桥基之上，每墩独立施工，以切割的花岗岩板平砌，拱脚以下累石3层，拱脚以上累石16～17层，底部周围有2层护石培护。石材横向间以银锭铁、铁锔等勾连，经仪器探测，内部也有铸铁圆柱贯穿[21]。

桥墩迎水侧做直角尖形缓冲流水的直接作用力，分水尖端头附铸铁“斩龙剑”，下端插入桥基前护刃石，上端插入盖顶石，以破流冰；墩顶有6 层盖顶石，下2层出挑，其上逐层后缩，轮廓线脚富有层次。迎水、顺水两侧桥墩与桥身连接处，均自拱脚线以上至第一块券脸石之间砌平滑曲面过渡而非斜角，即此构造即 “顺水曲面”（图9），以之引导水流，减小对桥身的冲击。

桥台、护岸石材新旧不一，系多次整修所致。桥台翼墙以青石板平砌，上有两层石灰土墙， 竖砌石板围护。护岸用虎皮石砌法，仪器探测石墙厚约2米，背后填石灰土[22]。

（三）桥身——密锢实筑

桥身有11个半圆形拱券，净跨度约13.5米， 券石厚約1米，为厚拱形式。券洞过水并传递桥面荷载至桥墩，是桥身稳定性和承载力的重要保障。据桥头清康熙年间《重修卢沟桥碑记》，康熙七年（1668年）水啮桥身，补修桥东第一、二两孔⑦。1986年再次修补各券，按旧式新作石材修补、更换部分风化严重的券脸石、龙门石、吸水兽石件。

桥身施工需先搭拱架以承托未安装的拱顶石（图10），然后发券。厚墩多孔石拱桥一般准备多套拱架，按一定次序同时施工来缩短工期（如文昌桥施工备三套拱架，施工顺序为由中间向两岸）。

拱券用框形纵联式砌法，自下而上在拱架上搭接券石，空其中一石以待合龙，楔入拱顶石后两边隆起则合龙成功，即一石紧，则全甃之石紧， 否则须整体重砌。各券券石用厚度相等的青石， 虽未最大利用拱结构力学性能，但形制统一，便于加工。券石间使用银锭铁和少量铁锔连接（图11），银锭铁的布置方式为“每块券石背面2 个，上端2个；龙门石只背上2个”[23]，石工密实坚固⑧。券脸石正面刻菱形錾纹，龙门石凿形做吸水兽。

发券完成，自桥墩以上在拱间砌山花墙，以青石板平砌，上下收分增加稳定性[24]。山花墙用石也称撞券石，连接处以铁件加固。墙内填掺有粗质石灰或碎砖的砂砾石、砂黏土[25]，形成自重较大的实体结构，传递桥面荷载（图12）。

（四）桥面——层层叠压

卢沟桥桥面分河身桥面与雁翅桥面两部分。河身桥面部分整体平缓，桥面中央较东西两端稍高， 坡度约为0.8%，长约213.15米，宽7.5米（包括栏杆地栿和仰天石在内共宽9.3米）；雁翅桥面部分坡度较大，东侧坡度约5.4% ，西侧坡度约4.5%。

桥面易损，历代常有维护⑨[26]，早非原状，根据修缮记录还原1968年以前的桥面构造，有桥面伏石、仰天石、压面石、垫层、地栿石、缘石、桥面石等层次。桥身外缘仰天石下置桥面伏石，凸出山花墙；压面石、垫层、桥面石各层自下而上平铺，桥面石外侧为缘石、地栿石（图13）。

最下层为压面石，能够均匀传递荷载，压面石板间用少量银锭铁连接，嵌填石灰，上以石片掺铸铁块做垫层，灌满纯石灰[27]。桥面石平铺，两侧铺装缘石，外侧铺地栿石，通过铸铁圆柱将地栿石、仰天石穿透桥面伏石连至山花墙，圆柱位置大致沿栏杆中线，间距80～110厘米[28]。桥面伏石、仰天石、压面石、缘石和地栿石皆以青石为料，桥面石为花岗岩条石，面层地栿石、缘石、桥面石等为1986年大修期间参考民国时期旧照新制石料重铺，仅中央保留部分旧料。桥面伏石外沿下部削去一棱，仰天石外侧雕刻卷叶云头纹样装饰，其余石料均平整做糙。

（五）桥上围护结构——精雕细琢

卢沟桥桥上围护为栏板式栏杆，是卢沟桥艺术价值的集中体现，极具装饰效果，又经历代修葺替换，是不同时期审美与工艺的反映。

地栿石、栏板、望柱之间主要以仔口及榫卯方式相连，地栿石上开栏板槽、望柱槽、圆形卯孔，望柱两侧有长卯，栏板两侧有长榫（图14）， 主要选用砂岩类石材，用料较杂且新旧不一。

两侧栏板、望柱的数量不对称，应是修葺所致。栏板共计279块，南侧139块，北侧140块， 内作立枋、寻杖、瘿项、裙板几部分，雕云纹、净瓶仿寻杖式栏杆，外侧平整做糙；望柱共计281 根，南侧140根（桥身109根，桥西侧八字折柱16 根，桥东侧八字折柱15根），北侧141根（桥身109根，桥东西两侧八字折柱各16根），柱身刻盘子，柱头仰复莲座上为形态各异的石狮。东西两端头有抱鼓石各二，做靠山兽，东为顶桥石狮，西为顶桥石象（图15）。

四、结语

卢沟桥作为金中都、元大都、明清北京城的西南门户之桥，既承载国都物流运输之重用，又是使旅往来必经之所、军事要冲必争之地，历代均不惜物力营建与维护——基础、墩台用料坚实，桥身、桥面石工致密，栏板、望柱极尽雕工之繁。卢沟桥集不同年代工艺于一身，反映自金代以来的石桥建造技术，是我国古代厚拱厚墩式多孔联拱石桥的重要实例。

择基选址方面：卢沟桥的规划建造阶段在总结前代建造经验的基础上，顺应当时的交通形势， 充分考虑地质与水文条件，从而确定相对适宜的建造位置以为永久，体现古代工匠选址智慧。

结构选型方面：卢沟桥以厚拱厚墩的重型结构，保障桥梁自身结构安全、满足通行条件又提升承载力，是对桥梁建设目的，气候、水勢等自然条件以及社会经济技术条件的综合考量。

建造工艺方面：卢沟桥以桥基、桥墩桥台、桥身、桥面、桥上围护结构的顺序依序施工。桥基用干修法做整石基础，以铁柱穿石、铁件勾连的工艺加强了整体性；桥墩采用分水尖、顺水曲面的构造减小水流冲击；桥身选用厚拱形式，搭拱架发券，再筑山花墙、填拱间料逐步夯实加重，保持稳固；桥面由桥面伏石、仰天石、压面石、垫层、地栿石、缘石、桥面石层层叠压铺设；桥上栏板、望柱、抱鼓石等雕刻精美，石材衔接紧密。

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（责任编辑：袁子茗）