北京小清河桥局部垮塌是为了保护卢沟桥而做出的牺牲——北京小清河桥局部垮塌分析-

北京小清河桥局部垮塌是为了保护卢沟桥而做出的牺牲——北京小清河桥局部垮塌分析

作者：王锐英

一、永定河洪水和小清河桥垮塌情况回顾
中新网北京7月31日17：42分报道 (记者杜燕陈杭)：7月31日下午网传持续强降雨致卢沟桥坍塌。中新社记者与丰台区核实，因永定河分洪，造成了小清河桥坍塌，并非卢沟桥塌陷。
据北京市水务局报道，本轮降雨形成的最大洪峰7月31日午后出现在永定河卢沟桥拦河闸。据北京水文部门监测，最大洪峰为4649立方米/秒，是自实测记录以来的第二位（第一位为1924年发生的4920立方米每秒）。
7月31日零点起，卢沟桥拦河闸开始提闸小流量泄水，至凌晨逐渐加大下泄流量。

当日卢沟桥洪峰不仅流量大，而且上涨特别迅速。31日中午前后到14点，从500立方米/秒上涨到峰值4649立方米/秒仅用4.5小时，其中从2000立方米/秒到4649立方米/秒仅用1.5小时。流域内干支流多次出现洪峰，三家店至卢沟桥两次洪峰间隔时间仅30分钟。至此时，永定河卢沟桥拦河闸33孔闸门全面开启泄洪，其中18孔排向永定河主河道，流向卢沟桥下；15孔泄洪进入小清河，通过小清河桥流入下游的大宁调蓄水库和1998年建成的永定河滞洪水库，该水库又分为马厂水库和稻田水库两部分，三座水库的总库容达到8000万立方米。7月31日开启小清河分洪闸后，永定河管理处同时对三座水库进行调度，截至8月1日8时，已分蓄洪水7500万立方米，最大限度发挥了蓄洪调峰作用。据新闻报道，一位北京市民向记者提供在当地的朋友拍摄的现场视频证实，7月31日下午2点多，小清河桥发生坍塌。正是拦河闸刚刚开启最大泄洪之后（小清河桥位于拦河闸下游900米处）。北京市水文总站于31日15时升级发布永定河流域洪水橙色预警：预计31日15时至17时，永定河流域永定河将出现橙色预警标准洪水，现升级发布洪水橙色预警。请市民远离河道，确保自身安全。其实，此时最大洪水不是将出现，而是已经发生了。

然后我们看到北京丰台区宣传部、丰台区防汛办、丰台区融媒体中心消息：受永定河分洪影响，致卢沟桥西侧的小清河桥局部坍塌。区防汛办提醒，目前永定河河道在行洪，广大市民务必远离河道，确保安全。
央视新闻总台记者介绍，经初步判定，北京丰台区小清河桥的垮塌是因强降雨导致永定河水激增，开闸泄洪后，分洪过程中水势凶猛，以致小清河桥第四跨的桥墩被冲垮。整个桥体被冲垮之后（此话不准确，不是整个桥体！），当时在桥上的一些车辆被不幸冲至洪水中。据此前画面显示，一些被冲走的车辆车灯仍开着，但车上是否有人、现场伤亡情况如何，还在进一步了解当中。

二、小清河桥的历史和结构特点

上世纪七十年代的小清河桥

小清河桥头的空中岗亭（已经拆除）

小清河桥，曾经称名：小清河铁桥，位于卢沟桥西约150米，处于永定河的分洪河道的减水坝上。据罗英《中国桥梁史料》记载，它建成于清光绪二十年（1894），与兰州黄河铁桥的建造年代相近。该桥由法国人设计和承造，为下承式钢桁架桥，采用螺栓联接。桥两旁装有铁带跨镂花灯柱，颇为美观。

据《再续行水金鉴·永定河编》：光绪十九年（1893）六七月间，瓢泼大雨连下多日造成永定河河水狂涨，浪高超过卢沟桥顶丈余，桥栏板被冲毁数十块（参见今日琉璃河桥水毁情况）。大浪还将卢沟桥西岸石堤冲倒四十余丈，洪水溃堤，冲向小清河、哑巴河等。

琉璃河桥被洪水几乎淹没

决堤之水，使大兴、良乡、涿州等地区顿成泽国，灾民流离失所。翌年初（1894），河道官员勘定永定河上下游治理方案，在卢沟桥以西的小清河正对卢沟桥位置建设减水坝，以分泄永定河洪水入小清河。工程由中、法工程技术人员共同勘察设计，减水坝口宽五十丈，龙骨、金刚墙、两面石堤等俱用大石料砌成，工程于二月开工，五月十五日竣工。此减水坝合当一处过水道面，接通卢沟桥西向大道。河道官员们此时发现“该处地当孔道，伏秋减坝泄水，文报行旅，未免阻滞。拟建钢桥一座，长五十丈，寛一丈六尺，可过三千斤重之大车。” 1894年秋天，横跨小清河上的钢梁木板桥建成，与减水坝共同经受住了当年洪水的考验，人们在钢梁木板桥以东、卢沟桥以西路北的空地上建立一座大王庙（今岱王庙）予以庆贺。

据《北京地方志》小清河桥记载：“小清河桥位于卢沟桥迤西150米处，属于卢沟桥路上的一座桥梁，因跨于小清河上而得名。该桥始建于清朝光绪年间，初建为钢桥，系法国人所设计，这是北京地区建成的第一座公路钢桥。全桥为8 孔、7墩，上部结构为简支下承式钢桁架，桥面为双层木板。另据记载，所架设的钢梁桥，当时是向外国订购，汛期后运到，临时靠渡船通行，待钢梁架好后，铺上木板，设计载重1.5吨（人们也称木板桥）。桥长165米、宽4.95米。光绪二十年（1894年）九月建成。1937 年“七·七”事变中，东起第三孔钢桁架被炸毁，后用装配式钢桁梁修复。因桥面较窄只能单车行驶，故在桥头设有起落板式信号（俗称洋旗），用人工控制车辆通行。1950 年木桥面磨损严重，中央人民政府指令北京市人民政府修理。即由市建设局将全部桥面用厚木板予以更换，同时改桥头交通信号为红绿灯。从此该桥由河北省管辖划归北京市建设局养护。”

这座钢梁木板桥使用了60余年，1957-58年，将钢梁与木板拆除，进行上部结构改建，原有桥墩完好，至今仍发挥作用。又过了20年，1971年为扩宽道路和桥梁，在其南侧增建同样跨度的钢筋混凝土T形连续梁桥，下部墩台和基础为钢筋混凝土。从此小清河桥变成两座并列、结构不同、相同一体的桥梁。

桥梁北侧：1958年，在原有旧桥石砌基础墩台上改造，上部结构为变截面钢筋混凝土连续 T 梁（横向三片），梁高1.05~2.2m，4跨一联，全桥共2联8跨。

桥梁南侧：1971年，在旧桥位置向南扩建，采用钢筋混凝土扩大基础和桥墩，上部结构采用桁架肋拱结构（横向四道）以加宽桥面，拱脚为固结，取旧桥长度，共8跨。

三、小清河桥垮塌原因初步分析

1、洪水对桥梁的危害

桥梁最害怕洪水，排在第一位的最大威胁是墩台、基础被冲刷、掏空所造成的破坏，严重时将导致桥墩歪闪、垮塌，引发上部梁体的破坏。小清河桥中部的垮塌大概率就是中心桥墩基础被冲刷破坏，桥墩歪斜，引发上部结构的损坏。

排在第二位的威胁是桥头堤岸和桥台后背被洪水冲刷破坏，不仅冲走桥头道路，甚至将桥台冲倒，导致桥梁也损坏。因为此处是桥梁刚性结构与道路柔性结构的交界地带，往往最为薄弱，也是建造者最容易忽视的地方，特别是洪水不见得从堤岸开始冲刷，而是漫上桥面的洪水从桥上向桥头低矮的道路动手。注意洪水不是只向一个方向有规律的流动，这叫平流或层流，而是打着漩涡冲动性地形成紊流，先搅动再冲刷，很厉害！历史上房山琉璃河桥、涿州永济桥就多次毁于此种情况。

看看卢沟桥桥头摆放的沙袋，这个位置代表很多河道堤防被洪水破防的关键位置——桥头往往很低，为了顺接道路又低于防洪堤的高度。如果洪水漫过卢沟桥，历史上曾经发生过，大水将冲入宛平城，或者继续冲入宛平城以东，宛平城隧道下面的五环路将被淹没。

卢沟桥安稳度过今年特大洪水的威胁

永定河洪水和卢沟桥防洪沙袋的防护措施

排在第三位的是洪水及其漂浮物对桥梁的顶托和冲撞。平时河里的流水都在向下游流动，水流对桥梁都有向下游方向的巨大推力。当发生洪水时，水深加大，因为浮力的顶托——桥梁包括砖石、混凝土桥梁都受到巨大浮力的作用——减轻了桥体重量，同时伴随水流和裹挟的沙石的横向冲撞，以及伴随洪水发生的风浪冲击，放大了冲击力度，尤其当桥孔被树木、杂物堵塞时，大水的压力、浮力和冲击力，漂浮物的冲撞力（冬季凌汛时就是巨大浮冰）同时起作用，并且相互配合，共同发力，桥梁就危在旦夕了。

排在第四位也是与第三位破坏因素共同作用的是振动，是由洪水的波浪发起的振动，在大海里游过泳的人感受最深，这种波浪振动频率很低、振幅很大、动量大，破坏力也大。越是河水宽阔、水量巨大之时，使得站在桥上的人都会感受到桥梁在发抖！

2、小清河桥局部坍塌原因分析

小清河桥中心部位，应该同时受到上述一、三、四几种因素的同时作用而垮塌的。其自身的内因大致看来，有三个：一是桥墩基础早有损坏，可能不严重，但经受不住巨大洪水的冲击，尤其当水流紊乱和侧向冲击桥墩。二是桥墩和上部桥梁的结构有损坏有薄弱点，但最达的因素是重量不够，桥比较“轻浮”，尤其桁架肋拱很大的减轻了桥梁重量，压不住巨大水头了。三是河底原为减水坝形成的海墁比较高，形同门槛，海墁上下游两边向河底呈斜坡下降，大水来时增加了河水冲击力度和造成漩涡淘涮的可能性，相对卢沟桥，也没有扩大过水断面的可能。

大家可能都听到或看到了这么一条消息：

@北京铁路（京铁发布）消息：受华北地区持续强降雨影响，永定河水位不断上涨，为保障桥梁和线路安全，铁路部门组织两列共93辆大型车辆驶上京广线跨永定河5号铁路桥，采用“重车压梁”的方式，确保桥梁安全。

铁路重车压梁的镜头，上图为京广线永定河桥（网络图片）

其实这就是增加桥梁重量，减少洪水浮力、冲击力和振动力的联合作用，是简单有效的桥梁防洪措施。对比卢沟桥，卢沟桥此次并没有经受特大洪水的考验，因为小清河分洪减少了永定河主河道洪水，减轻了对卢沟桥的冲击。在这一点上，完全可以说：小清河桥是为了保护卢沟桥做出了牺牲，因为小清河命中注定要为卢沟桥分洪而存在的。

但是，站在卢沟桥角度看问题，卢沟桥天生就是一个巨人，是一座具有极重重量的重力式连拱石拱桥。卢沟桥能够延续存在了830年，经受过无数次大洪水的考验，大家不要忽略石造的桥栏望柱和数不清的石狮子，它们都是有利于增加卢沟桥的重量的，对压制洪水的威胁，每个狮子都是做出了贡献的。当然还有众所周知的六层巨石板压住的船型分水尖、斩妖剑，桥墩下游巨大的凤凰台、铁柱贯底的基础和海墁石还能够抵抗洪水漩涡造成的巨大冲刷。

其实，小清河桥的桥墩虽然薄弱一些，但也是重力式的，就是每个桥墩都能够独立支撑桥梁，不会因为一个桥墩坍塌，导致多米诺骨牌效应，引发其它桥孔的破坏。你看小清河桥仅仅坍塌了局部三孔，其它墩柱也是经受住了考验的。

小清河桥的牺牲也有外在的不利因素作怪：一是洪水确实太大，超过了它能够承受的压力。二是河流紊乱形成斜向甚至横向的水流冲击着桥墩，这应是最主要的因素。一般情况下，沿河流方向比较长、顺桥方向比较窄的桥墩都害怕横向水流的冲击。导致小清河桥下水流紊乱的因素之一，本文推测来自新建的丰台高铁西高架桥之永定河桥，该桥在小清河桥上游160米至360米范围内，有一排10余座桥墩呈弧线形，巨大桥墩间距一般情况下为25米，横跨小清河和永定河。流速极快的洪水经过这些类似水工结构物“丁字坝”的桥墩时，水流自然受到“调治”，转而向着左岸冲击。特别是左岸偏偏又是斜向着小清河桥方向，水流遇到河岸就会折射形成向着小清河桥桥墩的侧向冲击力，这段最强水流的距离可能不会超过160米，使其经受了更加严峻的考验，遗憾的是其中有一个或两个桥墩最终支撑不住了。

高铁永定河桥墩和岱王庙西侧河岸线对小清河水流的干扰（调治）以及对小清河桥梁的冲击角度、距离的估测示意

民国时期的永定河卢沟桥和小清河桥，注意在两座桥梁上游岱王庙北侧河水可以归流主河道，发洪水时，虽然小清河桥和减水坝溢流可消减部分洪峰，但对卢沟桥也具有一定的威胁

丰台高铁永定河桥修建之前

丰台高铁永定河桥修建之后致使水流发生变化推测方向

小清河桥这回没有经受住巨大的洪水考验，应该是各种因素综合性起作用的，但有必要交待拱桥尤其肋拱桥，对于桥墩的变形是敏感的。就像我国曾经大面积推广的双曲拱桥，实际上主体结构就是肋拱，桥墩稍有闪失就会导致桥拱和桥面体系的显著变化，尤其伸缩缝处、桥面部分容易发生裂缝、水毁和冻胀破坏。虽然旁边有钢筋混凝土连续T梁结构，因为两座桥梁桥面一体化了，可能形成连带的牵拽性破坏。因为没有详细实地考察，也不排除连续梁桥体的桥墩首先被冲毁的可能。

东数第三、四、五孔坍塌毁坏的小清河桥和桥北侧的高铁永定河大桥桥墩关系（图片来自网络）

小清河桥东数第三、四、五孔坍塌，中心桥墩和四、五两孔最为严重（与上图同一角度东南向西北方向拍摄的照片，来自网络）

3、最后，探讨一下卢沟桥与治河治水的关系和古桥保护建议

前面说到相对卢沟桥，小清河桥没有扩大过水断面的可能，这是什么情况呢？清朝康熙皇帝和于成龙等大臣治水，总结出一条经验：对于泥沙非常多的永定河要采取“束水攻沙”的办法，也就是通过修建两岸的坚固堤坝，将河水束缚住，同时利用河水的冲击力冲刷河床，带走沉积的泥沙，又增大了流水断面。永定河是一条季节性、泥沙含量特别多的“小黄河”，这次洪水让我们见识到了历史上的卢沟河为什么叫浑河、黑水河。大家平时看到的卢沟桥桥下，往往看不到河底的海墁石版，大多情况都是堆积的泥沙，甚至占满半个桥孔。

被沉积泥沙几乎占满桥孔的卢沟桥

如此净空的桥孔如何宣泄巨大的洪水的？秘密就在卢沟桥的构造。卢沟桥为重力式桥墩，桥身重量很重，能够抗击特别巨大的洪水的冲击。相邻的两座桥墩如同坚固的堤坝，将河水“束流”在桥孔中，整个大桥十一孔，巨大桥墩压缩了河面宽度，也即压缩了过水断面，使得河水通过桥洞时流速加大，这就增大了冲刷桥下泥沙的力度，形成“束水攻沙”的可能。每次洪水来临，将上次沉积的泥沙冲走，也就增大了桥孔的泄水断面面积，增大了排泄洪水流量。当然，其前提是桥底的海墁石要低于河床，具有足够的深度，同时也就要求桥墩基础也要修建到足够的深度，并采取大石板铁柱贯底的技术，使得桥梁无比坚固。这一点恰恰是小清河桥的弱点，它不具备束水攻沙的能力。

但是还要强调小清河桥“不得已”牺牲自己保护了卢沟桥，还有上游的水库、拦河闸等，否则以此次超大洪水全部流向卢沟桥，极有可能出现琉璃河桥面临的险况，洪水冲入宛平城的可能性也是不可预料的。

随着大气气候的巨变，对古桥保护迫在眉睫。仅仅就古桥本身来说，建议在桥梁一侧修建分水溢洪道，更深入地加固桥梁基础提高抗冲刷能力，以及持续掏挖河底，以此加大泄水断面，还有需要修建完善上游调治水流水工设施，创造性地采取措施拦截漂浮物。

本文进行的推测分析仅为一家之言，某些结论尚需实践验证，仅供有关方面参考。