于興保
生土材料,指以原狀生土為主要原料,無需焙燒僅需簡單加工便可用于房屋建造的建筑材料。以生土作為主體結(jié)構(gòu)材料的房屋通常被稱為生土建筑。
1 傳統(tǒng)夯土建筑形成條件
從中國傳統(tǒng)沿用的以‘土木之功這一作為所有建造工程的概括,就可以看出生土與木材一樣,在我國傳統(tǒng)營造技術(shù)和建筑文化遺產(chǎn)中,具有舉足輕重的地位。以生土為主要材料的建造傳統(tǒng),在我國擁有數(shù)千年的歷史,分布也十分廣泛。根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2010-2011年在全國農(nóng)村開展的建國后最大規(guī)模的農(nóng)房現(xiàn)狀抽樣調(diào)查顯示,傳統(tǒng)生土材料在民居建設(shè)中的應(yīng)用遍及各個(gè)省份,且目前依然具有極高的分布率。利用該材料建造而成的生土建筑具有就地取材、生態(tài)環(huán)保、建造簡單、造價(jià)低廉等特點(diǎn)。其中,夯土建筑作為生土建筑中最重要的組成部分,在我國村鎮(zhèn)建設(shè)中具有十分重要的優(yōu)化價(jià)值和推廣潛力。
黃土高原位于黃河中游,包含秦嶺以北,長城以南,烏鞘嶺以東,太行山以西的廣大地區(qū),橫跨山西全省和陜甘兩省的大部,寧夏回族自治區(qū)和內(nèi)蒙古自治區(qū)西南部,甚至還涉及青海省東部和河南省西北部一隅之地。是世界上黃土地貌面積最廣、形態(tài)最典型、類型最為多樣的區(qū)域。該地區(qū)黃土厚度大,土質(zhì)均勻,地層全而連續(xù),發(fā)育亦較典型。以石英構(gòu)成的粉砂為主要成分的黃土,顆粒較細(xì),土質(zhì)粘度較高,粘聚力和抗剪強(qiáng)度較強(qiáng),具有良好的整體性、穩(wěn)定性和適度的可塑性。
與此同時(shí),黃土高原地區(qū)是我國乃至世界上水土流失最嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境最脆弱的地區(qū)。其境內(nèi)地貌復(fù)雜,溝壑所占面積可達(dá)總土地面積的50%。該地區(qū)常年干旱少雨,地下水資源十分匱乏,氣候類型以干熱和高寒為主。除了上述諸多自然因素,收入低下、教育及技術(shù)水平限制等社會(huì)因素也極大增加了民居建設(shè)難度。在此背景下,千百年來該地區(qū)形成了用“土”這一唯一豐富的資源來建造房屋的傳統(tǒng)。因此,夯土建筑成為本地區(qū)分布最廣、歷史最悠久的建筑形式之一。
2 傳統(tǒng)夯土建筑類型分布
由于黃土高原地區(qū)范圍廣闊,民族文化類型眾多,所面臨挑戰(zhàn)也存在諸多差異,夯土建筑也具有多樣性的特點(diǎn)。就建筑形式而言,主要夯土建筑類型主要可分為以下幾種。
夯土箍窯。夯土箍窯廣泛分布于寧夏、隴中、隴東等地區(qū),是該地區(qū)人民長期以來適應(yīng)自然社會(huì)環(huán)境的產(chǎn)物,由最傳統(tǒng)的居住形式之一-靠崖窯和地坑窯發(fā)展而來。傳統(tǒng)箍窯多為面南一字型排列布局,三聯(lián)排較為常見,也有個(gè)別地區(qū)呈現(xiàn)四聯(lián)排或五聯(lián)排的形式。建造過程中,對于1.5m以下的承重墻體多采用夯土夯筑,1.5m以上部分采用土坯砌筑起拱,起拱完成后頂部可抹草泥進(jìn)行防水保護(hù)處理。部分經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)會(huì)在頂部砌筑瓦片,而陜西、山西等地則會(huì)覆蓋1-1.5m原土后進(jìn)行夯實(shí)。由于箍窯不需采用木材等做屋蓋,相對其他傳統(tǒng)夯土建筑類型造價(jià)較為低廉?,F(xiàn)新建箍窯多用作儲(chǔ)物、廚房等附屬空間,也有部分地區(qū)依然延續(xù)傳統(tǒng)用以居住。
坡屋頂結(jié)構(gòu)合院民居。主要分為單坡與雙坡,廣泛分布于豫西、山西、陜西、甘肅及寧夏西海固等地區(qū)。從布局上來看,坡屋頂結(jié)構(gòu)合院民居分為一字型布局、二字型布局院、三合院及四合院幾種類型。合院民居主房多坐北朝南,且最為高大。由于不同地區(qū)氣候、文化、材料等因素差異,其建筑形式又有所差別。晉陜地區(qū)年降雨量相對較大,房屋坡度較陡。由于黃土滲透性較強(qiáng),故廈房多做成單坡以向院內(nèi)匯集雨水。同時(shí),該地區(qū)夏季較為炎熱,因此院子較為狹窄用以遮陽。此類民居外觀較為高大厚重,可同時(shí)起到防盜、防風(fēng)沙的作用。而甘肅、寧夏等干旱少雨地區(qū)坡度則逐步減緩。從建造方式來看,坡屋頂合院民居院墻及房屋后墻、山墻2m以下部分多采用夯土墻結(jié)構(gòu),2m以上部位及前墻采用土坯磚砌筑。
藏式密肋平屋頂夯土合院民居。該類型比較有代表性的建筑形式為夯土莊廓。本文涉及的莊廓的所屬地區(qū)特指仍然處于黃土高原邊緣地帶的青海河湟或甘南部分地區(qū)。此類民居多建有高大的夯土圍墻,在圍墻內(nèi)部建設(shè)房屋居住。其外表厚重樸實(shí),極少開窗,多在南院墻設(shè)置門洞。堂屋為其最主要建筑,多坐北朝南,其他輔助空間分布在堂屋兩側(cè)。高大厚重的院墻除了可以用于防御以外,還可以抵擋春冬的風(fēng)沙。在實(shí)際建造過程當(dāng)中,一般先將莊墻夯筑完成,后進(jìn)行內(nèi)部建造。內(nèi)部房間多用土坯做圍護(hù)結(jié)構(gòu),用木構(gòu)架承重。莊墻一般高約3米,自上而下有收分。待莊墻完成以后,需在主房后墻即莊墻上挖槽埋柱以固定屋架。
夯土堡子。主要存在于隴中、隴東和寧夏西海固地區(qū)。該建筑四周以厚重高大的夯土墻作圍墻,圍墻四角多建有角墩,外立面僅保留一大門。常規(guī)堡子圍墻底部厚度可達(dá)3m,頂部寬可達(dá)1.5-2m,高可達(dá)5-6m。而形制較大堡子圍墻底部寬為6m,頂部可達(dá)2m,高可達(dá)11m。較大堡子內(nèi)部多分院而居,而形制較小堡子則多為一字型排列數(shù)排。該類型建筑主要功能依然為防御,同時(shí)也可用于防范風(fēng)沙。現(xiàn)存堡子多為建國前建造。建造時(shí)也一般將堡子高大外墻先夯筑完成,在對內(nèi)部房屋進(jìn)行建造。
3 代表性夯筑工藝夯筑工具施工方法
(1)椽筑法
椽筑法泛指利用椽子來當(dāng)主要夯筑模具的夯筑工藝。該工藝具有操作簡單、廉價(jià)節(jié)約的特點(diǎn),在黃土高原地區(qū)分布最為廣泛。采用此工藝完成墻體表面多存在椽模留下的層狀肌理,模板無需請工匠專門制作,僅靠村民或鄰里幫工即可完成模板加工及架設(shè),墻體夯筑完成后模具可直接用作屋架建造。該工藝主要可分為以下兩類:
一類利用由立桿、椽條和撐木作為夯筑模板夯筑的營造工藝。椽條用來做夯筑時(shí)側(cè)模和端頭模(端頭模也有地區(qū)用竹夾板或木板等代替),側(cè)模椽子長度多為3m,直徑約10cm。立桿用于夯筑土墻時(shí)固定橫向椽條,而撐木則用以加固端頭模板。對于常規(guī)夯土墻體,在放完線并做完基礎(chǔ)以后,在待夯筑墻體兩側(cè)各埋入兩根立柱。然后在立柱內(nèi)側(cè)將橫椽與其連接,作為夯筑側(cè)模。橫椽與立桿之間要打進(jìn)木楔子用以控制墻體厚度。一般每邊側(cè)模由四根椽條組成。豎椽埋在夯筑段兩端,作為夯筑端頭模。每夯筑段約2.6m。
另一類是利用椽條、芨芨草或谷草等作為夯筑模板夯筑的營造工藝。與上述工藝不同的是,該做法無需立桿加固,只需將椽子用芨芨草或谷草等當(dāng)?shù)爻R姴牧线M(jìn)行對拉處理。夯筑完成后將對拉的芨芨草等鏟斷,取出椽模上翻。
椽筑法采用夯錘高多為0.8m左右,夯桿底部為一實(shí)心鐵夯或石夯,上部為一橫向手柄。
施工過程中,在模板架設(shè)完成以后,將土料倒入模板當(dāng)中。每層倒入虛土約12cm。先將其用腳初步踩實(shí),后用夯錘夯筑。夯筑一般先從角部開始,走之字形將所有面完成。每個(gè)夯擊點(diǎn)需夯筑兩次。夯筑完成后每層約壓縮至8cm。該類模板完成墻體一般存在明顯收分,底部約50-60cm,頂部約40cm,與土坯磚長度一致。傳統(tǒng)夯土建筑工藝中椽筑法對人工數(shù)量要求較低,組織比較靈活,農(nóng)忙時(shí)期,僅靠一名工匠也可完成土墻夯筑。而理想工作人數(shù)為4-5人。其中1-2人運(yùn)料,1人上料,1-2人夯筑。若人員配置合理,該做法施工效率較高。
洞口處理主要有兩種辦法,一是預(yù)留法,在架模時(shí)即將洞口預(yù)留,安裝好門窗之后在其頂部砌筑土坯磚。另一個(gè)辦法是挖余法。夯筑時(shí)將過梁夯筑在指定位置,后將洞口挖出。夯筑完成后,椽筑法室外大部分不做任何處理。只是對于黃土高原邊緣地帶土壤中含沙量較高地區(qū),由于分層易侵蝕,一般將其鏟平。對室內(nèi)部分一般在其干燥以后將其鏟垂直。后將其表面抹泥。抹泥一般分兩層,第一層為長草泥,第二層為粉碎草和的泥。隔墻也有用夯土建造的,處理方法與上文類似。
(2)板筑法
板筑法在黃土高原局部地區(qū)也有存在,主要可分為兩類:
一類為短板版筑法,模具主要由立桿、木板等組成,模板架設(shè)方式類似于椽筑法中第一小類,不過需將椽筑法中的橫椽用厚約50mm的木板代替。待夯筑完成后,木板可直接用于門窗制作等,因此也比較經(jīng)濟(jì)節(jié)約。此類工藝跟椽筑法類似也可進(jìn)行收分處理,主要分布在隴中等部分地區(qū)。
另一類為長板板筑法,主要分布在甘南藏族自治州及青海河湟地區(qū)等黃土高原邊緣地帶。該地區(qū)藏族人口分布較多,多采用長板夯筑(每塊板長度可達(dá)5m)。與第一類板筑法不同的是,該做法可多塊長板并用,一次性將待夯筑墻體一圈支完,數(shù)十人同時(shí)夯筑。其立柱間距約1.5-2m一對,夯筑前需將一圈全部立好。此類工藝也存在收分處理,對結(jié)構(gòu)安全較為有利。
板筑法采用的夯錘主要有兩種。一種夯錘與人同高,木質(zhì),兩端均有夯頭,大夯頭一端主要用于夯筑墻體中間部分,小夯頭一端主要用于夯實(shí)墻體邊緣部位,使墻體表面夯實(shí)度較高。另一種夯錘呈“T”字型,手柄約為0.8m高,夯頭較長。
板筑法模板架設(shè)方式類似于椽筑法。與其他夯筑方式相比,藏區(qū)長板版筑法相對比較靈活,若人員充分,可數(shù)十人一起夯筑,速度較快。該做法存在收分,對墻體強(qiáng)度較為有利。
采用板筑法的大部分地區(qū)墻體底部多用石頭或磚砌筑,防水防潮效果較好。該做法門窗洞口處理等方式與椽筑法類似。
4結(jié)語
多樣的傳統(tǒng)夯土建筑類型及其營造工藝充分適應(yīng)了本地區(qū)的資源條件與各種挑戰(zhàn),體現(xiàn)著我國各地區(qū)人民的居住智慧,成為我國傳統(tǒng)文化的有機(jī)組成部分。
(作者單位:西安建筑科技大學(xué))