基于如龍橋的木拱廊橋施工工藝研究

吳明樺，沈玫吟

(1.浙江鑫直建筑有限公司,浙江 麗水 323800;2.浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 311300)

明朝柳祖康有云：“獨飛溪谷千余載,風(fēng)雨侵蝕永不朽。”一座座廊橋聳立于群山之間,猶如瑰寶,悄無聲息卻又如詩如畫。其結(jié)構(gòu)或由巨石鑿砌為梁,或由木材編織成拱,橫跨于群山峻嶺,懸崖峭壁之上,或盤旋于細(xì)水潺潺之間,與山水融為一體,畫面優(yōu)美,壯麗。拱橋上建有廊屋,是人們祭祀、游覽、行走的重要之地,山水與人文環(huán)境交相輝映。廊橋傳承千年,是我們祖先所留下的寶貴遺產(chǎn),而其中的木拱廊橋僅在我國存在,其造型新穎,工藝精湛,是我國橋梁建筑史上的奇跡,也為世界橋梁史的研究留下了寶貴的資料。

木拱廊橋利用榫卯結(jié)構(gòu)連接,未用片釘寸鐵,建造時使用材料的尺寸很小,但卻通過獨特的結(jié)構(gòu)造型形成大跨結(jié)構(gòu),這就是木拱廊橋營造工藝的獨一無二之處。在建筑學(xué)上又將這種編織成拱的結(jié)構(gòu)稱之為疊梁拱橋或貫?zāi)竟皹颉Ｒ蚱渫庑嗡撇屎?而且受力比較獨特,因此,也被稱之為“虹橋”。除了結(jié)構(gòu)造型新穎,其文化背景深厚,造型靈動,施工工藝別具一格,精致的程度遠超其他橋梁,將我國古代建筑的美感發(fā)揮得淋漓盡致。木拱廊橋是歷代手工藝人智慧的結(jié)晶,是一項很有價值的創(chuàng)造。從選材開始,到架拱,建廊屋,每道工序都極其講究,都蘊含著獨特的精湛工藝。下文就以全國迄今有確切記年、現(xiàn)存壽命最長的木拱廊橋——浙江省慶元縣月山村的如龍橋為對象,分析木拱廊橋在選材、筑拱、廊屋建造和橋面鋪設(shè)中的獨特工藝,研究其在增強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及防風(fēng)、防水的作用。

1 全國重點文物保護單位——如龍橋

如龍橋坐落于浙江省慶元縣舉水鄉(xiāng)月山村,始建于何年還是個謎,現(xiàn)存建筑修建于明末(1625年),距今已有400年歷史,是現(xiàn)存壽命最長的木拱廊橋,是浙閩兩省僅存的一座明代木拱橋。2001年被國務(wù)院列為第五批國家級重點文物保護單位,也是全國廊橋中最早列入單體廊橋建筑中唯一的國寶。橫跨舉溪,走向呈南北向,與后山的古松林依稀相連,如同龍首下頜,故而被稱之為如龍橋。

如龍橋全長28.2 m,凈跨19.5 m,拱高6.8 m,面闊6 m,廊屋9間,拱的主體結(jié)構(gòu)由數(shù)根大圓木縱橫對接而成。橋北側(cè)為鐘樓,南側(cè)為橋亭,集橋、亭、閣于一體,廊屋的中部采用如意斗拱,并層層疊加,宛如一朵盛開的蓮花。其造型優(yōu)美,技藝精湛。而頂部斗拱除作為建筑造型外,也起到了分解部分屋頂自重,加固廊屋的作用。見圖1。

圖1 如龍橋外觀圖

如龍橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工藝精湛,建筑風(fēng)格秉承了宋代建筑之風(fēng)骨, 是我國古代遺留下來的寶貴遺產(chǎn),也為世界橋梁史畫上了濃墨重彩的一筆。

2 木拱廊橋施工工藝

中國木拱廊橋的施工工藝是民間工匠在千百年的傳承和實踐中不斷積累經(jīng)驗并不斷完善的,在選用合適的構(gòu)筑材料,構(gòu)建穩(wěn)定的木拱結(jié)構(gòu)和處理重要節(jié)點等方面都有獨特的、復(fù)雜的方法和工藝。

2.1 選材

確定選址后,選材變成為木拱廊橋建造的首要工序,合理的選材則是建造木拱廊橋的重要基礎(chǔ)。對于木拱廊橋來說,幾乎整座橋都由木頭組成,每一個構(gòu)件、無論大小全由木頭制成,忽略廊屋頂部需要的瓦片,木頭即是最重要的材料。沒有一鉚一釘,全靠大量的木材鉚接而成的木拱橋,對于木材的選擇是十分嚴(yán)格和考究的。

2.1.1 樹種的選擇

木料的選擇特別講究,拱架部分的大牛頭和小牛頭選擇韌性好、硬度強的苦櫧樹為原料,其他構(gòu)件則采用杉木,最好選擇生長在山坡南側(cè)向陽的老杉樹為原料,這種杉木不容易腐爛,可以延長橋拱的使用壽命。據(jù)慶元廊橋博物館對如龍橋的記載,整座如龍橋都是用將近百年的杉樹搭建而成的。此外,在采訪木拱廊橋營造技藝項目國家級傳承人吳復(fù)勇老先生時,他說：“建木拱廊橋,最好的材料是油杉,有防腐功能,為保護梁柱不受風(fēng)雨侵蝕,在橋造好后還應(yīng)當(dāng)用生桐油上漆?！鄙紭涞臉涓杉y理較直,質(zhì)輕,結(jié)構(gòu)細(xì)致,較耐腐蝕。而且油杉樹高度可達到30 m,直徑達到1 m以上,是制造拱橋的最佳選擇。

2.1.2 木材選擇原則

吳復(fù)勇老先生還說：“木拱廊橋的選材不止是僅考慮樹種就夠了,原材料的選擇也是一個極其復(fù)雜和繁瑣的工藝,每一根木頭都需要精挑細(xì)選,在其直徑、高度、年齡、含水率上都要有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和原則。其要求用于架拱的拱木直徑為280～320 mm,高度需大于16 m,隨著拱橋的跨度的增大,所需木材的高度越高,直徑越大,木材的年齡需50～70年”。

含水率(MC)是指木材中水分的含量,以木材中水的質(zhì)量與木材干重量比值的百分?jǐn)?shù)表示。平衡含水率值將木材暴露于自然環(huán)境之中,使得含水率保持恒定,此時的含水率稱之為平衡含水率(EMC)。若建造所需的木材含水率高于平衡含水率將會發(fā)生脫水收縮,反之會吸水膨脹。而不同地區(qū)木材的平均含水量也有所不同,例如,廣州地區(qū)年平均含水量為15.1%,北京地區(qū)為11.4%。因此,含水量為11%的木材可以在北京地區(qū)使用,而在廣州地區(qū)使用則會吸水膨脹。所以說,在木材的選擇時,要根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境氣候以及廊橋的用途來規(guī)定木材的含水率,過濕容易引起腐爛變形,過干也會引起龜裂松弛。而對于含水率精確的數(shù)字算法,民間藝人主要憑借長時間積累的經(jīng)驗,用手眼觸摸觀察來判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn),后期采用露天曬干的方式予以加工使其達到合適的濕度范圍。

2.2 架拱

木拱廊橋的核心即是木拱的構(gòu)建,起拱架是木拱廊橋營造過程中,技術(shù)含量最高、施工難度最大、工序最為繁瑣的環(huán)節(jié),也是橋梁是否堅固耐用、外形美觀的關(guān)鍵所在。這種獨特的拱式結(jié)構(gòu)與梁式結(jié)構(gòu)相比,在受力上更為合理科學(xué)。荷載在組成拱的各個部分之間主要是通過縱軸線方向傳遞,拱主要承受來自縱向的壓力,橫向受彎現(xiàn)象可大大地減少。因此,即使較小的材料,拱結(jié)構(gòu)也可以實現(xiàn)較大的跨度和負(fù)載,既輕盈又美觀。

2.2.1 木拱的結(jié)構(gòu)類型

著名橋梁專家唐寰澄先生在《中國木拱橋》中指出,中國古代木拱橋可以分為六種主要類型。第一種是人字形拱,或者叫人字撐、兩節(jié)拱,這是最簡單的木拱結(jié)構(gòu),由兩組木頭并排平行若干根,依寬度決定,傾斜依靠形成人字形拱架,其上可支撐一貫通橋面長梁,或者兩短梁分別支撐在橋臺和節(jié)點橫梁上。第二種類型是八字形拱,又稱八字撐、三節(jié)苗、三節(jié)拱,與貫通長梁的結(jié)合。八字形拱給予貫通長梁提供中央兩點支撐,將兩者融為一體形成連續(xù)梁,使原有的受力狀態(tài)加以改善。同時由于貫通梁是穩(wěn)定結(jié)構(gòu),也能對八字拱進行加固。該型較為常見,受貫通長梁長度限制,一般跨度較小。第三種類型是一組八字形拱與另一組人字形拱的組合結(jié)構(gòu)。其中八字形拱為第一系統(tǒng),人字形拱為第二系統(tǒng),第二系統(tǒng)的節(jié)點橫梁給予第一系統(tǒng)的水平桿以梁的方式受荷以支撐。八字形拱雖是不穩(wěn)定結(jié)構(gòu),但人字形拱是穩(wěn)定結(jié)構(gòu),兩相扶持,使整體獲得穩(wěn)定。第四種類型是兩組八字形拱的組合結(jié)構(gòu),其中一組為第一系統(tǒng),另一組為第二系統(tǒng)。第二系統(tǒng)的水平桿較短,其節(jié)點橫梁緊壓在第一系統(tǒng)的水平桿上,而第一系統(tǒng)的節(jié)點橫梁則壓在第二系統(tǒng)的斜桿上,兩相咬合扶持,使整體結(jié)構(gòu)獲得穩(wěn)定。第五種類型是一組三節(jié)拱與另一組四節(jié)拱(四節(jié)苗)的組合。兩組拱各自都不是穩(wěn)定結(jié)構(gòu),咬合在一起后,形成整體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。第六種類型是一組三節(jié)拱與另一組五節(jié)拱的組合,兩組拱各自都不是穩(wěn)定結(jié)構(gòu),咬合在一起后,形成整體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這是閩浙地區(qū)木拱廊橋的主要類型,不論從結(jié)構(gòu)上還是藝術(shù)上都取得很高成就。

2.2.2 如龍橋中的木拱結(jié)構(gòu)

如龍橋則使用了上述第六種拱結(jié)構(gòu),即一組三節(jié)拱與一組五節(jié)拱組合。見圖2。木拱架由上下兩層組成,下層為三節(jié)拱,又名三節(jié)苗,由3根長圓木縱向連接,形成八字形拱,上層為五節(jié)拱,也稱“五節(jié)苗”,采用5根短木連接形成五折邊形拱,穿插于三節(jié)拱之中,而在轉(zhuǎn)折處布置有枋木,枋木橫貫全橋,被稱為“牛頭”。拱木端部與牛頭扣接,將拱架連接成一個整體。頂部水平拱木稱為“平苗”,以燕尾榫卯接“牛頭”,作為拱橋的梁。在拱架兩端的橋頭外壁立一排豎式排架,并通過牛頭與拱架卯接。“三節(jié)苗”“五節(jié)苗”根部形成7字形卡扣,與排架下方的牛頭相結(jié)合。為了避免兩層拱木相互交疊,使受力過于集中,將五節(jié)苗的根部另用一牛頭連接,并放置在三節(jié)苗上面。上下兩層拱木與豎排架采用交叉撐木加固,交叉撐木又稱之為“剪刀苗”,起到了穩(wěn)定結(jié)構(gòu),增強結(jié)構(gòu)整體性,消除橫向的推力,防止結(jié)構(gòu)發(fā)生側(cè)移的作用。斜撐木與橋面之間設(shè)有若干的排架,并用“小牛頭”連接,支撐橋面的縱梁,縱梁一端埋在橋臺內(nèi),另一端與三節(jié)苗連接,使其與頂部的水平拱木連為一體[1]。

圖2 如龍橋木拱結(jié)構(gòu)

2.2.3 編木工藝

如龍橋的構(gòu)造方式是現(xiàn)存的木拱廊橋構(gòu)構(gòu)造方式的代表,即采用梁木穿插的編木工藝。這種編木方式的優(yōu)點在于,彎矩完全由中梁承擔(dān),而其他結(jié)構(gòu)則只承受軸向的內(nèi)力,使得受力合理,節(jié)省材料。橋梁變?yōu)橐怨皹驗橹鳌⒕植苛簶虻氖芰Y(jié)構(gòu)特征[2]。而且每一座橋的跨度與高度不同,因此三節(jié)苗、五節(jié)苗等構(gòu)件的尺寸與搭接位置均有不同,因此,每一座橋在設(shè)計施工的過程中都應(yīng)經(jīng)過精密的計算。不容出現(xiàn)絲毫差錯,否則拱架就無法安裝。拱架包括上三節(jié)苗、將軍柱與大排架、上五節(jié)苗、上剪刀苗、“蚱蜢腿”與橋板苗等工序,所有木構(gòu)件都采用榫卯技術(shù)進行連接,以達到“縱橫相貫,穿插別壓,相互承托,受力均勻”的效果。

2.3 廊屋的構(gòu)造

“河上架橋,橋上建廊,以廊護橋,橋廊一體”是木拱廊橋的典型特征。廊屋位于廊橋之上,是廊橋的重要組成部分,起到了保護廊橋不受侵蝕,為行人提供歇腳納涼,欣賞風(fēng)景的場所,使得廊橋集交通功能與人文情懷于一身。廊屋采用木頭搭建而成,并將全部重力置于梁上,圍墻不受力,可進行任意處理。而且節(jié)點之間留有伸縮余地,可以減輕地震對于建筑的危害。而且墻體不承重,所以有“墻倒屋不倒”之說。廊屋的構(gòu)造是施工工藝在細(xì)部的體現(xiàn),廊屋雖小,卻有著許多獨具特色、精細(xì)別致的部件和制作工藝。如斗拱、藻井、屋頂、風(fēng)雨板、窗花、風(fēng)水墩、神龕等。

2.3.1 斗拱的應(yīng)用

斗拱是古廊橋木構(gòu)架中獨特的構(gòu)件,由斗形木塊和弓形的橫木組成,采用陽刻木雕斗形和弓形木構(gòu)件交錯疊置,具有傳遞荷載、挑出屋檐、縮短梁枋跨度、吸收地震能量的作用,且兼具裝飾作用。如龍橋上層層疊加的如意斗拱,見圖3。通過巧妙搭接,既體現(xiàn)了建筑的美感,又使得結(jié)構(gòu)的受力趨于合理,使得廊屋更加堅固耐用。

圖3 如龍橋的如意斗拱

2.3.2 屋頂?shù)钠露?/p>

廊屋的屋頂主要為坡屋頂,用以防御風(fēng)雨、日照,同時也承受屋頂上部的荷載。傳統(tǒng)廊屋營造稱屋面坡度為“屋架舉折”,因廊橋多建于山區(qū)丘陵地區(qū),多大風(fēng),廊橋屋面舉折多在1/2.5～1/3.5之間,較為平緩。

2.3.3 風(fēng)雨板

如龍橋橋身外壁鱗疊三層風(fēng)雨板,橋欄處風(fēng)雨板上開啟圓形、桃形、扇形小窗用作采光和眺望。風(fēng)雨板是木拱廊橋防風(fēng)防雨的重要工具。木拱廊橋多坐落于溪流縱橫的山谷之處,周圍重巒疊嶂、群山環(huán)繞,橫風(fēng)大,斜雨多。為保護廊橋內(nèi)構(gòu)建不被風(fēng)雨侵蝕,工匠多用風(fēng)雨板將整個廊屋封閉起來,僅留的狹小窗花用于采光。然而,這不僅給橋體帶來了更大的壓迫力,也影響了采光和觀光功能。如何在保護風(fēng)雨板傳統(tǒng)樣式和改進風(fēng)雨板解決弊端之間作出抉擇是一個艱難的題目。

2.4 橋面的鋪設(shè)

大部分廊橋的橋面鋪設(shè)材料為磚或石材。在橋面自下而上依次鋪設(shè)箬葉、木炭最后鋪設(shè)面磚或卵石。這種在橋面與橋面板之間布設(shè)隔離層的做法,可以通過隔離層的吸濕性防止橋面受潮腐爛,同時由于隔離層的出現(xiàn),增加了橋面的透氣性,而且布設(shè)隔離層也可增加橋梁的自重,也有阻燃、防火的作用,一舉多得。

3 木拱廊橋的保護

木拱廊橋是我國非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的瑰寶,是民間工匠幾百年來與自然斗爭中產(chǎn)生的寶貴財富,是古代木結(jié)構(gòu)橋梁的活化石,是我國傳統(tǒng)施工技藝的杰出代表,更是木結(jié)構(gòu)橋梁發(fā)展的巔峰之作。但是，現(xiàn)存的木拱廊橋數(shù)量卻逐漸減少,僅存100多座。因此,科學(xué)保護與合理修繕已經(jīng)迫在眉睫。

3.1 科學(xué)保護

3.1.1 廊橋保護存在的問題

古建筑木拱廊橋主要面臨以下問題。第一,木拱廊橋是民間工匠的智慧結(jié)晶,是靠師徒口耳相傳的民間工藝,是全憑工匠實踐經(jīng)驗建造的。這種古老技藝隨著時代的發(fā)展也漸漸流逝,難以傳承,這使得廊橋日后的修繕難度增大。第二,社會經(jīng)濟的發(fā)展,對城市、農(nóng)村的開發(fā),干擾廊橋周圍的生態(tài)平衡,引發(fā)災(zāi)害,加速古廊橋的破壞。第三,廊橋保護資金的缺乏,現(xiàn)階段的廊橋保護和修繕資金主要來源于當(dāng)?shù)鼐用竦哪季韬蛺坌娜耸康馁Y助,政府撥款困難,沒有穩(wěn)定的資金來源。第四，缺乏有效的保護管理機制,廊橋的保護全靠人的自覺自主,沒有專門的人性化管理和監(jiān)督。此外,缺乏應(yīng)急保護系統(tǒng),遇到狂風(fēng)暴雨河水翻漲的時候,沒有緊急搶險的措施。

3.1.2 保護對策

著眼于問題,主要提出以下對策。首先,積極宣揚這種寶貴的民間工匠傳承技藝,對這方面有突出成就和貢獻的民間藝人給予資助,鼓勵更多的知識人才去實踐學(xué)習(xí),傳承老一輩的智慧結(jié)晶,將這種工藝發(fā)揚光大。第二,正確處理古建筑保護與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系,由于遺產(chǎn)具有不可再生的性質(zhì),因此要將對遺產(chǎn)的保護放在首要位置,杜絕對遺產(chǎn)進行破壞或者進行不必要的修復(fù),以尊重其真實性、完整性為原則,同時要避免進行過度的商業(yè)化用途,平衡遺產(chǎn)保護與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系[3]。第三,拓寬資金來源的渠道。相關(guān)的地方領(lǐng)導(dǎo)要積極向上級申請國家級遺產(chǎn)文物保護資金,加大宣傳,積極與各大企業(yè)溝通,吸引更多的民間捐贈。第四,建立完善的保護機制和緊急遇險系統(tǒng),實現(xiàn)專人看護,定期維護的保護機制。

4 結(jié) 語

木拱廊橋精細(xì)的選材,獨特的木拱結(jié)構(gòu)以及廊屋構(gòu)造是獨特的、寶貴的工藝。一座木拱廊橋的建造需要上百道工序,是民間工匠靠其半個世紀(jì)積累的經(jīng)驗和技術(shù)用手一點點打磨堆砌而成的。沒有超前的科學(xué)技術(shù),沒有先進的機器設(shè)備,他們靠著祖輩傳承的技藝,用雙手延續(xù)了這項獨特的民間工藝。廊橋的保護不僅僅與其自身的命運相關(guān)聯(lián),也與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展及文化的傳承息息相關(guān),它不僅僅是古人留下的寶貴遺產(chǎn),更是一個地區(qū)時代精神的體現(xiàn),是一個地區(qū)風(fēng)俗文化的重要標(biāo)志,它是細(xì)水長流、潤物無聲的,是關(guān)系人心的,它與我們的生活息息相關(guān),使我們找尋到與過去之間的聯(lián)系、自己的根系。

[1] 陳云根.浙南木拱廊橋結(jié)構(gòu)與起源探析[J].文化史論,2002,20(11):66-70.

[2] 黃續(xù).論中國木拱廊橋建筑的營造技藝及其保護策略[J].藝術(shù)百家,2013(增刊) :87-90．

[3] 唐留雄 ,胡記芳.浙南古廊橋"世界遺產(chǎn)"價值分析與保護開發(fā)[J].浙江學(xué)刊,2005(5):218-221．