詹天佑巧妙设计人字形铁路穿越八达岭

大勇大智穿越八达岭

京张铁路工程难在哪？难就难在第二段工程，而难中之难是隧道开挖。

第二段工程地势险峻，山高谷深，其中最艰险的是关沟段，需要开凿居庸关、五桂头、石佛寺、八达岭四座隧道，总长1645米。1905年，詹天佑曾在呈奏清政府的《修造京张全路办法》中指出：该段“中隔居庸关、八达岭，层峦叠嶂，石峭弯多，遍考各行省已修之路，以此为最难，即泰西（指西方各国）铁路诸书，亦视此等工程至为艰巨。”

八达岭属太行山脉，地势险峻，明代延庆州巡抚童恩曾题有“天险”二字。八达岭是居庸关的北口，与南口相对，有“北门锁钥”之称。

詹天佑设计“人”字形铁路平面图

为了加快翻越八达岭，詹天佑率领工程技术人员在青龙桥一带反复选测比较线路，以减少隧道长度。经多次研究，他匠心独运，借鉴美国早期修铁路经验，决定将线路引进青龙桥东沟设站，并在此折返通过八达岭，把铁路铺成“人”字形（也称“之”字形）折返线，用两个火车头将列车前拉后推，把线路坡度提高到33‰，从而提高了线路与隧道的高度，使八达岭隧道长度缩短近一半，从最初设计1800米缩短到1091米。这样，形成用“人”字形线路越过八达岭。为确保行车安全，詹天佑周密考虑，设置了12处“保险道岔”，防止机车制动失灵而造成溜车事故。

“人”字线定线示意图

青龙桥“人”字线定线方案

最初方案：自石佛寺西北行，开挖山洞1800米，人工挖需三年。

第二方案：由青龙桥经过黄土岭至小张家口出山，可避免经过八达岭，但此线使线路延长，且开挖石量较大，不够理想。

詹天佑最后决定：将线路由石佛寺引上山，进青龙桥东沟，然后折回，在八达岭下开挖山洞1091米，比原定山洞长度缩短近一半，形成了“人”字形线路，是当时最理想的方案。

曾有人把“人”字形线路说成是詹天佑的发明，其实这并非他的发明。“人”字形线路原为南美洲森林和矿山铁路所用，美国最早用于修山地铁路，用以节省初期投资，等通车营业有收入时再改建。詹天佑后来说，“人”字形路线总不如螺形环山路线优越，当时采用“人”字形线路是万不得已的，是在当时修路费用以及工期等条件限制下所采用的理想方案。这充分反映詹天佑为缩短工期，坚持从实际出发，勇于创新的大无畏精神。

1960至1961年，南口至康庄间修建双线。在青龙桥车站后人仍参照詹天佑的思路，修建了相同的“人”字形展线，以节省工程造价。实践证明，“人”字形展线是当时条件下的最佳选择。

采用“人”字形线路，虽然使八达岭隧道长度缩短了近一半，但开凿1091米长的隧道，在国内没有掘进机械、全靠手工开挖的条件下，依然十分艰难。当时国内修成的铁路隧道，最长的也只有300多米。

在隧道开挖前，有位叫雨宫敬次郎的日本承包商曾于1906年4月上书袁世凯，说中国若靠人工挖隧道很难完成，建议由日本包工，聘请日本钻工，用机器开挖，必能筑成隧道。金达也劝袁世凯雇用外国工程师。詹天佑一直担心袁世凯与清廷的决策者们会在洋人的蛊惑下改变主意，果真走回头路，个人名誉受损事小，“贻笑于邻国”事大。还好，不用外国人系袁世凯自己向清廷奏准的，他也不愿出尔反尔。

詹天佑明白自己此时的处境：“外国人都目不转睛地注视着我们”，自己只能成功，不能失败。他立下誓言，不打通隧道他决不离开工地，不回北京家里。他把总工程司办事处移到了南口，自己住到石佛寺村农民姬老汉家里，睡的是土坑，这里向东是居庸关、五桂头隧道工地，向西是石佛寺、八达岭隧道工地。他白天盯在隧道，解决施工中的难题，晚上在油灯下绘图计算，筹划第二天工作。

有次，詹天佑从工地回来，看见姬老汉正汗流满面地锄地。他上前问道：“为什么不买头乳牛呢？它既能耕地，又能生小牛。”

姬老汉说：“我也知道这个理，可哪有钱买牛啊！”

詹天佑听后，立即从口袋掏出自己的银元，说：“这些钱就送给你买牛吧！”老汉一家感谢不已。

乳牛生小牛，三年五头牛。此后姬老汉的家景逐渐好了起来。

一天，姬老汉喜得孙子，求詹天佑给孙子起名。詹天佑仰望蓝天 白云，俯览四周群山，好一派关沟美景，便说：“就叫‘云山’吧。”

这位由詹天佑取名的姬云山在20世纪80年代去世，生前一再对家人说，永远别忘詹公天佑啊！石佛寺村姬家后人将当年詹天佑住房保持原样，不断对来参观的旅游客人介绍詹天佑的生动事迹。詹天佑嫡孙詹同济来到祖父曾经住过的平房，受到姬家后人的热情接待，感受到村民对詹天佑的深情怀念。

1906年秋，詹天佑率领员工首先挖通了两条比较短的隧道——长4572米的五桂头隧道，长14112米的石佛寺隧道，积累了技术和经验，然后集中力量开挖工程艰巨的居庸关隧道和八达岭隧道。

卡脖子工程是八达岭隧道，长1091米，超过其他三座隧道总长。詹天佑全身心扑在八达岭隧道。

如期打通八达岭隧道，这是一场与金达、雨宫敬次郎等洋工程师比勇气、比智慧、比韧劲的艰苦较量。詹天佑明白，自己已无退路，只能奋勇前冲。

詹天佑指挥施工人员，从南北两端同时向中点开挖。

八达岭地层全是坚硬的花岗岩。开始时进度缓慢，工人们手持钢钎，挥舞大锤，日夜赶工，一个工作面每天掘进06至09米，效率低。詹天佑便采用直井凿法，从山顶中部打两口直井，其中大的竖井深33米、直径3米，分别向洞的两端开挖，这样成了6个工作面同时开挖，效率大为提高。

为加快工程进度，詹天佑大胆试验，在隧道施工中首次采用炸药炸开岩石。为确保安全，有关炮眼的直径、距离等各项指标，他亲自测算掌握，检查过目。他是中国第一位采用炸药爆破开挖隧道的人。

隧道越挖越深，他发现井内煤气很重，影响工人的操作和安全。怎么办呢？詹天佑根据夏天扇扇子的道理，设计、制作了“扇风机”，把它架设在竖井口上，通过铁管不断向井内输进新鲜空气。詹天佑还考虑到通车后隧道检修工人们的安全问题，在隧道每隔300米处修一个“避险洞”。

居庸关隧道长368米，虽比八达岭隧道短，但开挖中遇到洞顶坍石，地下涌水，工程更为艰巨。赶上雨季，洞内泥水浇下，土石坍落，地下水外涌，工人们泡在泥水中施工，十分困难。当时没有抽水机，47岁的詹天佑带头往洞外挑水。后来他和工人们研究，采用了土排水管的排水方法，减少了洞中泥水。为制服塌方，他指挥工人在开挖后立即用木头支护顶部，以小钢轨穿错其间，战胜了土石坍落。詹天佑身先士卒，艰苦奋斗，那儿有问题上那去，与工人同呼吸共命运，受到广大筑路工人的拥护爱戴。

有人说大智方能大勇，又有人说大勇方能大智。在统帅指挥施工中，詹天佑却是融大智与大勇于一身，二者相得益彰，密不可分。他凭着精湛技术，才有底气勇于挑起重担；而为国争气、挑战洋工程师的勇气，又激励他产生大智，战胜一个又一个困难。

对詹天佑来说，跨越八达岭并非最大难题；比打通八达岭隧道更难的，是来自外部的干扰，来自洋工程师们的谣言与暗箭，它有可能使清廷改变决策，前功尽弃。

1907年年初，留美同学、中国驻美国公使梁诚为詹天佑寄来一篇福斯特写的文章，文中攻击说：现在还没有任何一国的铁路工程师是从“船上毕业”的，借詹天佑曾在福州学习海军一事，讥讽詹天佑不可能成功修筑京张铁路。这些攻击反而使詹天佑更加坚定了修筑京张铁路的信心。当年4月14日，在写给美国友人摩尔斯的信中，詹天佑提到福斯特文章，写道：这条铁路是完全由中国工程司修筑的中国第一条铁路。这条铁路对中国人来说是一次考验，因为中国人一般地都被外国人尤其是租界地的外国人所轻视。我兴奋地告知你，我们已经初步取得成功，在一年内即可将33英里的铁路开办运输营业。（《詹天佑文集》第221页）

更令詹天佑愤慨的是，在詹天佑忙于八达岭隧道攻坚之际，不断有外国工程人员到施工沿线“打猎”，实则偷窥，制造谣言。1908年3月20日，詹天佑在写给粤汉铁路总工程司邝孙谋的信中不得不辟谣：“我非常遗憾，你居然相信报纸上的谣传，说有100多人在八达岭山洞内丧生，并无此事，这完全是谣言！只是未衬砌部分有坍落现象，但不关重要，而且没有一个人受伤。”谣言公然登在报上，可见詹天佑所受压力之大。

詹天佑后来在《京张铁路工程纪略》中回忆说：“始则几忘其难，继则不敢畏难，且直欲自秘其难。”已有17年施工经验的詹天佑，接受主持京张铁路任务之初是一心为国争光，在战略上藐视困难，“几忘其难”；在八达岭攻坚战中他从战术上重视困难，“不敢畏难”；面对国内外的流言蜚语，他是“自秘其难”，对外不提施工中一个个困难。詹天佑为什么要“自秘其难”呢？他担心这些困难会吓倒清政府的官员们，改变主意，把工程交给洋人而“中道而废”。

詹天佑咬紧牙关，加紧施工。他没被谣言与中伤击垮，他要以实际成果让谣言不攻自破。

1908年5月13日，居庸关城下锣鼓喧天，鞭炮齐鸣。开挖居庸关隧道南北两头的工人在中点准确地会合。经过衬砌，居庸关隧道胜利竣工!

八达岭隧洞竣工时工程人员合影（1908年）

9天后，即1908年5月22日22时30分，长1091米的八达岭隧道也终于贯通。

工期只用了18个月，在没有使用机械的情况下，不仅速度快，而且质量好。6月4日，詹天佑在给邮传部的捷报中写道：“迨开通后，测见南北直线及水平高低，均幸未差秒黍。”这就是说，分3段由6个工作面同时作业打通的八达岭隧道没有出现一点偏差，足见詹天佑及其团队的技术之精湛，工作之精细。

詹天佑捷报发出6天后，邮传部经尚书徐世昌批示予以嘉奖：

该总工程司詹道，殚心测勘，督率在工各员，勤奋开凿；在工各员，亦均不避艰险，昕夕从事，用能克期奏功，本部堂前经逐节履勘，均臻妥善，实深嘉许，著传谕奖励。

詹天佑和他的助手们共同分享着胜利的喜悦。

从美国购进的大功率马莱机车

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10月，八达岭隧道经过衬砌竣工后，詹天佑主动邀请外国工程界人士前来参观，他们中有英籍工程师金达、柯克斯和日本商人雨宫敬次郎等。这些洋工程师们以挑剔的眼光，仔细审视了隧道工程，从衬砌到通风、排水，没有挑出一点毛病，不得不被中国工程师的技术和效率所折服。詹天佑在日记中写道：

一九○八年金达到达工地参观后表示敬意。十月二十一日（即11月14日）来信说：“我在南口承招待深为感谢。你已很经济地完成了十分完善的工作，这要归功于你和部属。”

詹天佑带领中国工程技术人员和工人，先后打通了4座隧道，采用33‰的长大坡道，巧妙地运用了“人”字形线路，穿越了地势险阻的八达岭，仅用不到两年的时间，在崇山峻岭间筑就了南口至岔道城165公里铁路，并引进美国先进的新式山地专用大功率马莱蒸汽机车牵引，设置了一系列安全设施确保行车安全。国际工程界开始对中国工程师刮目相看。