詹天佑(1861——1919）

詹天佑和京張鐵路同仁在該鐵路建成時合影（前排右三為詹天佑）

　　提要：詹天佑是中國首位鐵路工程師，負責修建了“京張鐵路”等工程，被尊為“中國鐵路之父”、“中國工程之父”。詹天佑一生為我國的鐵路事業做出了巨大的開創性貢獻。1892年，在修建灤河橋時詹天佑大膽采用新方法建造橋基，成功解決了三個外國工程師無法完成的大難題；1902年秋，他擔任新易鐵路總工程師，排除困難，破除舊例，按時竣工；修建京張鐵路時，他將一些發明創造有機結合起來，創造了當時鐵路建筑史上的一大奇跡。詹天佑的科學創新精神，給后人留下了許多啟迪，尤其對我們當今的工程教育有著重要的示范作用。

留學美國專攻鐵路工程

　　詹天佑，字達朝，號眷誠。1861年4月26日(清咸豐帝十一年)生于廣東省廣州府南海縣一個普通茶商家庭，他的祖籍在安徽婺源縣(今屬江西省)。少年時的詹天佑對機器十分感興趣，常和鄰里孩子一起，用泥土仿做各種機器模型。有時，他還偷偷地把家里的自鳴鐘拆開，擺弄和琢磨里面的構件，提出一些連大人也無法解答的問題。1872年，年僅12歲的詹天佑到香港報考清政府籌辦的“幼童出洋預習班”。考取后，父親在一張寫明“倘有疾病生死，各安天命”的出洋證明書上畫了押。從此，他辭別父母，懷著學習西方“技藝”的理想，來到美國就讀。
　　在美國，出洋預習班的同學們目睹了北美西歐科學技術的巨大成就，對機器、火車、輪船及電訊制造業的迅速發展贊嘆不已。有的同學由此對中國的前途產生悲觀情緒，詹天佑卻懷著堅定的信念說：“今后，中國也要有火車、輪船。”他懷著為祖國富強而發奮學習的信念，刻苦學習，于1877年以優異的成績畢業于紐海文中學業。同年5月考入耶魯大學土木工程系，專攻鐵路工程，并刻苦學習，以突出成績在畢業考試中名列第一。
　　回國后，詹天佑滿腔熱忱地準備把所學本領貢獻給祖國的鐵路事業。但是，清政府的一些官員迷信外國，在修筑鐵路時一味依靠洋人，不顧詹天佑的專業特長，把他派到福建水師學堂學駕駛海船。1888年，詹天佑幾經周折，終于轉入中國鐵路公司擔任工程師。從此，他便獻身于中國的鐵路事業。在以后的30多年里，詹天佑幾乎沒有一天離開過鐵路，當時我國修建的每一條鐵路，差不多都和他發生過不同程度的聯系。此外，詹天佑針對中國早期鐵路建設中的混亂局面，主張建立全國鐵路統一的技術標準，首定工程規范；重視建立鐵路行車營運的各種規章制度；重視西方科學知識與工程技術詞語中文翻譯的統一與規范等。其中，他所提倡的多項鐵路工程標準一直沿用至今。長期的勞累，繁忙緊張的工作使詹天佑積勞成疾，于1919年病逝，終年僅58歲。

勇敢創新建成第一座鐵路橋

　　1890年，清政府決定興建一條關內外鐵路(今天的京沈鐵路)，總工程師是英國人金達。1892年夏，當鐵路修到灤河時，需要建造一座橫跨灤河的鐵路橋，這是清末修建鐵路以來的第一個高難度工程。
　　金達首先把修筑鐵橋的任務包給號稱世界第一流的英國工程師柯克斯。柯克斯沒有進行認真勘查便草率選擇工程地點，由于灤河水流湍急，橋基所在的河床流沙層很厚，打樁總是不能成功，橋墩更是屢筑屢塌。柯克斯無奈，將工程轉包給要價較低的日本工程師，但他連橋樁都沒打好，就被激流沖得無影無蹤了。交工日期漸漸臨近，金達又請來一個德國工程師。這個工程師僅憑主觀猜想，武斷地采用空氣打樁法，結果也沒成功，不得不“望河興嘆”。在走投無路的情況下，他們只得同意詹天佑來試試。
　　時年32歲的詹天佑勇敢地接受了歷史向他提出的第一次挑戰。詹天佑仔細察看了英、日、德三國工程師的施工現場，認真分析總結了三個外國工程師失敗的原因，然后實地調查測量。他走入茅屋，向老船工詢問灤河水流的變化情況；走進工棚，向有經驗的老工人請教施工問題；深入工地，親自勘測灤河多處的水深、流速、河床地質……掌握了豐富的第一手資料，經過縝密地比較，他重新選擇了橋址。橋梁建造中最關鍵也最困難的是橋墩的建造。他勇于創新，大膽采用了“氣壓沉箱法”來建造橋基。“氣壓沉箱”就是在底節裝一個有蓋無底的密閉工作室的沉井。再并用中國傳統的造橋方法，由潛水員潛入水底，配合機器操作，用沉箱雙腳嵌入巖石，利用氣壓排除密閉工作室內的河水，讓工人在密室作業，一座橋墩終于傲然挺立于激流之中。經過詹天佑和工人們在泥水里的摸爬滾打，橋基問題終于順利解決了。
　　巧的是當晚降了一場滂沱大雨。從灤河上游涌來的滾滾浪濤，猛烈地向橋墩發起一次次的沖擊，橋墩卻宛如中流砥柱，紋絲不動。中國人終于依靠自己的工程師，成功地設計并建成了第一座鐵路大鐵橋。一個中國工程師居然解決了三個外國工程師無法完成的大難題，詹天佑淵博的學識、過人的膽識、實事求是的工作作風和勇于創新的精神，令外國工程師大為嘆服，也讓中國人揚眉吐氣。
　　1894年，詹天佑被選入英國土木工程師學會，開始在國際上享有盛譽，他是中國工程師當選該學會的第一人。
　　灤河大橋長305米，是由中國工程師設計建造的第一座近代化橋梁，目前仍挺立在灤河之上，已經被作為文物保護了起來。

打破常規修建新易路

　　1901年清政府簽訂了《辛丑條約》，1902年慈禧太后結束逃亡返回北京，途中第一次坐火車，火車給她留下良好的印象。她提出，兩年后要坐火車到清西陵祭陵，這樣就有了為去西陵祭祀而專門修建的新易路(新城縣高碑店至易縣梁各莊)。1902年秋，直隸總督袁世凱任命詹天佑為新易鐵路總工程師，責令他在6個月內完工，以免延誤慈禧太后第二年清明祭陵。
　　盡管此路價值不大，卻是中國人自修鐵路之始，因此詹天佑仍是非常重視。詹天佑當時面臨著許多困難：一是季節不合適，整個施工期都在冬天，正是北方天寒地凍之時；二是建筑材料短缺，而且運輸十分困難；三是時間太短，工期緊迫。但是，他沒有被困難所嚇倒，而是一切從實際出發解決問題。接受這項工程后，詹天佑就開始進行周密的設計策劃，他考慮到新易鐵路不是干線，不會運行載重列車，而且只短期使用數次，因而他采用了權宜措施。首先破除了在外國鐵路建筑中路基修成之后必須風干一年才能鋪軌釘道的常規，而是對路基加倍下力氣夯實，邊修路基邊鋪鐵軌，大大加快了筑路進度，縮短了工期。其次先暫時疏鋪軌木，因為鋪軌材料運輸困難，但是又不能停工待料。再次岔道就借用關內外鐵路的舊鐵軌。最后采用木結構的便橋，因為沿路各橋梁的跨度不算太大，就暫時不造鐵橋。
　　這些措施不僅為完成這項工程贏得了時間，而且為國家節省了很多財力和物力。修建此路期間，詹天佑每天工作都在15小時以上，親自帶領全體工程人員日夜施工，終于在1903年2月，僅用了4個月的時間就使這條單線準軌鐵路竣工了。
　　雖然這只是一條短短的沒有什么經濟價值的臨時鐵路，但它給了詹天佑一個施展才華的機會，也使詹天佑增加了學識，積累了獨立主持與組織指揮整條鐵路的勘測、設計、施工的經驗，同時大大鼓舞了中國人自建鐵路的信心，為后來京張鐵路的修筑打下良好基礎。

科學創新修建京張鐵路

　　1905年，清政府決定興建我國第一條鐵路京張鐵路(北京至張家口)，英俄都想插手并威脅說，如果京張鐵路由中國工程師自己建造，將不提供任何幫助。他們原以為這么一來，中國就無法建造這條鐵路了。然而詹天佑毫不猶豫地接下了這個艱巨的任務，全權負責京張鐵路的修筑。當時英國報刊諷刺說：“中國能夠修筑這條鐵路的工程師還在娘胎里沒出世呢！中國人想不靠外國人自己修鐵路，就算不是夢想，至少也得五十年。”詹天佑頂著壓力，堅持不任用一個外國工程師，并表示：“中國已經醒過來了，中國人要用自己的工程師和自己的錢來建筑鐵路。”
　　冒著被大風打入深谷的危險，詹天佑和工程人員一起，背著標桿、經緯儀在懸崖峭壁上定點制圖。為了尋找一條理想的筑路線路，他常常騎著小毛驢在崎嶇的山徑上奔波。詹天佑白天翻山越嶺，晚上則俯身在洋油燈下繪圖計算。他制定了修筑此路越快越好的方針，以便及早完工，騰出力量支援別省自辦鐵路。開鑿居庸關和八達嶺兩個隧道時，在沒有新式開山機等設備的困難情況下，詹天佑創造性地采用兩端開鑿，中開豎井的施工方法，順利解決了難題。為了克服陡坡行車的困難，詹天佑獨具匠心，運用“折返線”原理保證火車安全爬上八達嶺。詹天佑還根據山區筑路的特點就地取材，設計了許多具有民族特色、宏偉可觀的石拱橋，實現了他自己提出的“花錢少、質量好、完工快”的要求。豐臺鋪軌第一天，工程隊列車中有一節車鉤鏈子折斷，造成車輛脫軌事故，外國人借機嘲弄與諷刺。詹天佑頂住壓力，認真研究改進車鉤，選擇了適合中國多山、地形復雜的自動式掛鉤。這些發明創造的有機結合是當時鐵路建筑史上的一大奇跡，充分展現出詹天佑的科學創新精神。
　　京張鐵路在1909年9月全線通車。這項工程被交通業界認為是當時難度最大的工程，由于詹天佑帶領全體員工發憤圖強，高標準嚴要求，不但提前兩年勝利完成，而且全路修筑費用僅是外國人估價的1/5，建筑成本每公里也只是外國工程師修建關內外鐵路的一半。京張鐵路不僅在當時貧窮、落后的中國來說是鐵路建筑上之奇跡，而且在世界鐵路史上也是前所未有的壯舉。一些歐美工程師參觀后嘖嘖稱道，贊譽詹天佑非常了不起。
　　詹天佑是一位卓越的愛國科學家、工程師，永遠是后世楷模。他那自力更生、艱苦奮斗、勇于創新的愛國主義精神，將永遠激勵我們為建設繁榮富強的現代化祖國而努力！從某種意義上而言，詹天佑將學以致用奉為最高準則，在學習西方科技的過程中始終伴隨自主創新，這對我們今天的工程教育有著太多的啟示。

(作者單位：東南大學STS研究中心)