古時川江流經巴蜀大地,在川江與岷江交匯口,入口處有一個僰道大灘,灘中礁石巨大、嶙峋,石質異常堅硬,很難鑿打,對過往船只是一個很大的障礙。
秦昭王后期(公元前256年至前251年),李冰擔任蜀郡太守,在興修都江堰水利工程的同時,對僰道大灘進行了整治。早在戰國中后期,蜀國已出現冶鐵業,可制作各種鐵器工具,李冰在幾處治水工程中,已大量使用過。但對于僰道大灘的堅石,這些鐵器根本起不了作用。李冰博采眾長,從民間群眾中找到智慧,用“堆木柴燒石”的辦法治灘。
冬季水枯,露出很多礁石,是治灘的最佳時期,千百年來治灘都是這種選擇。李冰運來大批干木柴和枯樹枝,厚厚地堆在裸露的礁石上,點火焚燒。烈火熊熊,礁石在高溫下膨脹,用醋浸濕,使其層層裂縫,最后用冷水迅速澆潑,高溫下的礁石突然遇冷,驟然收縮而爆裂、破碎,再用鐵器錘擊、鑿打。按這種方法,多次反復進行,終于把露出水面的礁石鑿平了,航道通暢起來。
明嘉靖二十一年(1542年)以來,川江西陵峽中的青灘又多次出現巖崩而斷航,前后兩次長達82年之久。明天啟四年(1624年),湖廣按察使喬拱壁帶領歸州知州楊奇珍,對青灘進行了較大規模的整治。
雖然唐代我國已發明火藥,卻基本上沒有運用到工程中,用人力鑿打礁石的難度可想而知,喬、楊兩位大人仍然采用前人燒石的辦法。不過這次燃燒的不再是木柴樹枝,改用煤炭,體積小、火力大、燃時長,發出的熱量更大。前人是把木柴堆在礁石上燃燒,這兩位大人的方法又進了一步,用人工在礁石上挖鑿一些孔洞,把煤堆在洞里燃燒,集中了熱量。達到一定溫度后,再淋醋澆水,礁石立刻脹裂一層,然后逐層這樣煅燒,直至成為可用鐵錘鑿打的塊狀。這種挖洞燃煤的辦法,可以看作是現代鉆孔爆破技術的前身。
歷史上青灘多次巖崩,塌體堆在江內成千上萬立方米,盡管兩位大人“挖洞燃煤”的辦法前進了一步,但仍很原始,想完全除去礁石實不可能,這次只是除去了幾處主要阻航礁石,僅在險灘中開出了一線航道,供船只上下。
嘉陵江為川江支流,古代是關中與巴蜀地區經濟交往的一條紐帶,也是巴蜀通往中原的主要通道。嘉陵江的險灘也很多,灘磧相望,有名的九井灘,灘中有名為蛤蟆、青牛、青塠的三大巨礁,伏在水中危及過往船只。
宋淳熙年間(1174至1189年),利州路提刑張蒙決定除去這三大巨礁,設計了一種簡單的機械,請鐵匠制作了出來。宋朝的路為一級行政區劃,相當于省,利州路都督府設在廣元市(古名綿谷縣)。提刑官主管司法、刑獄的官吏,還兼管農業和桑蠶業,古代機構設置沒有現在細,河道整治劃歸農桑,提刑官張蒙治灘不奇怪。
張蒙這種機械用三根鐵桿搭成腳架,置放在礁石上,桿頂懸吊一只大鐵錘,外形像一只大桔子,重750公斤,用鐵索連接,鐵索的另一頭由幾個人拉住,聽到“放”的口令后,拉索人一起松手,鐵錘猛然下落,朝礁石砸去,隨著口令再拉起鐵錘,又松手砸下去,一次次地直到把礁石砸破、擊碎。張蒙沒把鐵錘做成球形,是因為桔形鐵錘砸在礁石上的接觸面大,回彈小,不易滾動。
就這樣,張蒙用現在看來十分笨拙的方法,除去了蛤蟆、青牛、青塠三塊巨礁。