中國傳統(tǒng)生土營建工藝中夯土工藝的發(fā)展與應(yīng)用

李廣林

（北京建筑大學(xué)，北京 100044）

生土營建在我國有著數(shù)千年的歷史，分布亦十分廣泛。中國建造傳統(tǒng)中常以“土木之功”作為所有建造活動的概括，由此可以看出生土與木材一樣在我國的建造傳統(tǒng)中有著舉足輕重的地位。由于不同時期、不同地域的人文環(huán)境，自然環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展的差異，我國傳統(tǒng)生土營建工藝又有著多種方式，根據(jù)國際生土建筑中心的研究統(tǒng)計，全世界對于生土材料的應(yīng)用可被歸納為整體筑造、土磚砌筑、輔助材料3大應(yīng)用類型，以及夯土、土墼、土坯、草泥剁墻、覆土、木骨泥墻等18類材料加工形式，在我國常見的傳統(tǒng)生土營建工藝主要包括夯土、土墼、土坯、草泥抹面、木/竹骨泥墻、覆土等6種類型。夯土作為其中應(yīng)用范圍最廣的類型至今在部分地區(qū)仍有使用。隨著人們對于生土建筑以及生土材料研究的不斷深入，這一中國傳統(tǒng)營建工藝極大地克服了其本身的固有缺陷，如今能夠滿足人們的基本要求，同時又因其具有特殊的肌理效果以及一定的藝術(shù)性，近年來又逐漸走入大眾的視野之中，主要應(yīng)用于鄉(xiāng)土民居、公共建筑和室內(nèi)設(shè)計等相關(guān)領(lǐng)域，使得傳統(tǒng)的工藝又煥發(fā)了新的生命。

1 中國傳統(tǒng)夯土營建工藝

1.1 原始夯土工藝

生土，指以原狀土為主要原料，無須焙燒僅需簡單機(jī)械加工，便可用于房屋建造的建筑材料。其傳統(tǒng)形式包括夯土、土坯、泥磚、草泥、屋面覆土等。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]。夯土是生土營建中常見的一種方式，顧名思義是利用夯錘將生土材料在模板內(nèi)擊實成型，作為建筑墻體或者樓地面層[2]。目前有文獻(xiàn)記載的最早利用夯土工藝進(jìn)行建造的建筑遺址為興隆洼文化遺址（B.C.6300—B.C.5400）[3]，夯土工藝的早期應(yīng)用主要用于水平地面，通過夯實黃土形成坡道來解決室內(nèi)高差問題。同時期的山東淄博后李文化遺址中，半地穴房屋室內(nèi)地面也采用夯土作為下部墊層。隨后在母系氏族社會，以農(nóng)耕為主的經(jīng)濟(jì)體系下，人們提出了定居的要求，穴居的形式在黃土地帶得到迅速的發(fā)展，但是夯土工藝的發(fā)展受到地理環(huán)境和經(jīng)濟(jì)技術(shù)的限制一直處于早期應(yīng)用于水平地面的階段，例如仰韶文化半坡遺址（B.C.4900—B.C.3800）的發(fā)現(xiàn)，夯土工藝仍然主要用于地基處理，將回填土夯實做柱基。但是在半坡建筑發(fā)展時期，由于工具加工技術(shù)的進(jìn)步，木材在這段時期得到大量的應(yīng)用，建筑類型由穴居向半穴居、地面建筑發(fā)展，形成了以木構(gòu)為骨干的原始建筑土木混合結(jié)構(gòu)體系也就是木骨泥墻、草泥抹面等生土營建工藝。

隨著社會分工的愈發(fā)明顯，私有制的逐漸鞏固，社會財富和政治權(quán)利的日益集中，人們之間的矛盾激化，為了保護(hù)統(tǒng)治階層和氏族集團(tuán)的利益，筑造城池便成了不可缺少的社會需要和建筑活動了。但是在原始社會時期由于技術(shù)水平的限制，土和木便成了最簡單、最易得的建筑材料，在此階段夯土工藝得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。我國最早的古城遺址為湖南澧縣城頭山古城遺址（B.C.4000—B.C.2 800）[4]，城垣以黃、灰二色膠泥夯筑而成，中間塞以卵石，夯層厚度為10～20 cm。由此可見夯土工藝已經(jīng)由水平地面的應(yīng)用延伸到城垣夯筑，同時較為進(jìn)步的是卵石的添加體現(xiàn)了原始社會人們已經(jīng)開始了對于骨料的使用。在四川新津縣寶墩古城遺址中（約B.C.2500）發(fā)現(xiàn)部分城垣頂部以卵石疊壓，夯筑工具已使用板狀夯具和棍，板痕大多寬10 cm，長50～58 cm，深0.2 cm[4]。由此可見現(xiàn)代夯土工藝中常用的壓頂措施已經(jīng)在當(dāng)時以一種極為簡單的方式所利用，卵石壓頂?shù)氖褂脴?biāo)志著夯土工藝逐步走向成熟，新的夯具的出現(xiàn)代替原始的卵石拍打的夯筑方式也為重要進(jìn)步。

筑城活動的進(jìn)行過程中，造屋的建筑活動亦沒有停止。在大河村仰韶文化遺址（B.C.3900—B.C.2900）中發(fā)現(xiàn)了采用料礓石粉、黃沙和少量黏土合成加工并經(jīng)火烤形成的居住面[3]，居住建筑的營建工藝較筑城工藝更為精細(xì)耐用，出現(xiàn)了早期的級配土料。

在版筑夯土工藝出現(xiàn)之前，原始社會對于夯土工藝的應(yīng)用仍處于較為原始的階段，原材料的選用仍然采用原狀土，后期加入木炭、卵石、陶片等骨料稍顯進(jìn)步，依目前考古發(fā)現(xiàn)，夯筑工具根據(jù)夯窩的深度與寬度等特征，可以大致推斷出仍是以河卵石等天然石材為主，無論從生產(chǎn)工具還是施工方式上都沒有明顯的突破。

1.2 版筑夯土工藝的出現(xiàn)與發(fā)展

版筑夯土工藝的出現(xiàn)為后來中國傳統(tǒng)夯土工藝的形成與成熟奠定了重要的基礎(chǔ)，版筑夯土工藝的出現(xiàn)以及固定模板技術(shù)的成熟都是夯土工藝發(fā)展與廣泛應(yīng)用的重要轉(zhuǎn)折點。目前發(fā)現(xiàn)最早使用版筑夯土工藝的考古遺址為鄭州西山發(fā)現(xiàn)的一處仰韶文化晚期的城址，也是黃河流域發(fā)現(xiàn)的年代最早的史前城址。西山仰韶文化城址（B.C.3300—B.C.2800）主要采用楨搟技術(shù)解決模板支撐問題，應(yīng)用縱向排列模板的方塊版筑法筑造城墻[5]。繼西山仰韶文化城址發(fā)現(xiàn)版筑夯土工藝之后，版筑夯土技術(shù)的又一考古實例為新密古城寨王灣三期文化遺址（B.C.2600—B.C.1900），其將西山仰韶文化城址采用的楨搟技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，已經(jīng)初步形成了固定模板的一整套技術(shù)方法，即在夾持模板的兩側(cè)搟木對應(yīng)的柱端，用繩索拴系固定[5]。據(jù)目前已發(fā)掘遺址考證，此種版筑夯土工藝在當(dāng)時廣泛使用于筑城活動中，諸如山西襄汾陶寺、河南登封王城崗、淮陽平糧臺等遺址均有明顯此類方法應(yīng)用的證據(jù)遺存。

夏商時期由原始社會進(jìn)入到奴隸制社會階段，為保證統(tǒng)治階級的利益筑造更加穩(wěn)固的城池的需求變得更為迫切，同時在這一時期金屬冶鑄業(yè)的出現(xiàn)與發(fā)展為版筑夯土工藝的發(fā)展奠定了社會基礎(chǔ)與技術(shù)基礎(chǔ)[5]，充足的勞動力以及青銅器的使用使得夯土施工以及模板加工變得更為簡單，因此催生了版筑夯土工藝的廣泛傳播與趨于成熟?？脊虐l(fā)掘的鄭州商城（約B.C.1500）便是當(dāng)時版筑夯土工藝技術(shù)應(yīng)用的例證，通過對其城墻的考古研究發(fā)現(xiàn)有明顯的腐朽木板痕跡遺存，表明當(dāng)時夯土工藝已經(jīng)采用墻體兩側(cè)固定木模板中間填土夯打的基本形式。另一較為進(jìn)步的是，通過考古發(fā)現(xiàn)當(dāng)時已采用橫向分段版筑法進(jìn)行施工，這是夯土工藝施工的一項重大進(jìn)步，這種方法可以保證同一時間集中大量勞動力進(jìn)行施工，提升施工效率的同時保證了施工質(zhì)量。其次，鄭州商城已發(fā)掘的城墻均為較為峭直的城墻，這一現(xiàn)象表明，增補(bǔ)與削減的夯土加工工藝在當(dāng)時已能成熟運用。同一時期的盤龍城商城采用了縱向方塊版筑法進(jìn)行營造，亦為夯土工藝的一種常見施工形式。經(jīng)過春秋戰(zhàn)國時期的廣泛應(yīng)用與經(jīng)驗積累，版筑夯土工藝逐漸走向成熟，在洛陽東周王城（B.C.700）遺址中發(fā)現(xiàn)“穿棍”的遺存，是以往考古發(fā)掘中未曾發(fā)現(xiàn)過的，經(jīng)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，此種應(yīng)為用于懸臂支撐模板的一套工藝。此外燕下都遺址、齊都臨淄遺址等也提供了大量實例佐證。

因此至戰(zhàn)國時期一整套完整的扶攏模板的技術(shù)出現(xiàn)與使用，是版筑夯土技術(shù)完全成熟的標(biāo)志。以草腰牽引膊椽扶攏模板，以穿棍懸臂支撐模板的體系基本形成。其次在部分地區(qū)，城墻筑造中已局部采用在墻體內(nèi)鋪設(shè)木構(gòu)網(wǎng)和繩構(gòu)網(wǎng)的配筋技術(shù)，以增強(qiáng)城墻的堅固性。由戰(zhàn)國時期發(fā)展成熟的這一套技術(shù)體系一直沿用到中國封建社會晚期且僅有局部變更[5]。

1.3 中國傳統(tǒng)夯土工藝的成型

隨著奴隸制度的瓦解與封建制度的確立，為加強(qiáng)中央集權(quán)與君主專制，統(tǒng)治者筑高臺修宮室的需求變得更為廣泛，夯土工藝得到廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用于修筑臺基、防御工事及房屋墻體，此時出現(xiàn)一種“蒸土筑城”的施工工藝，即將筑城所用的土在使用前進(jìn)行太陽暴曬，以去其堿性使城墻堅固耐久，另一種做法即在施工時用熱水和泥，使土質(zhì)均勻，提高夯筑的密實性以此來提高墻體質(zhì)量[6]。雖夯土工藝得到廣泛應(yīng)用，但是仍然沿用版筑夯土工藝并無創(chuàng)造與革新，主要應(yīng)用實例有秦咸陽遺址、戰(zhàn)國趙南長城遺址，漢長安城未央宮遺址等，即（圖1）。隨著木構(gòu)建筑的發(fā)展，以木結(jié)構(gòu)為主，土木結(jié)合的構(gòu)造方式是我國古代建筑主要的特征之一，早期奴隸主與君主的宮殿多為兩種建造方式：一種為木骨泥墻；另一種則為版筑夯土或土坯砌筑。然而隨著榫卯技術(shù)的發(fā)展以及建筑形制的限制，木建筑逐漸占據(jù)我國古代建筑的主要地位，自盛唐開始，宮殿、壇廟、陵墓、大型宅邸等建筑多以木結(jié)構(gòu)為主，夯土、土坯等技術(shù)多用于建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)之中。但是由于生土材料的經(jīng)濟(jì)性與易得性，其后來多被用于民間房屋的建造，僅在門洞、勒腳等關(guān)鍵部位采用磚石材料，以增加房屋整體的耐久性。

自古以來，土、木便相輔相成出現(xiàn)在我國傳統(tǒng)建造活動中。由于生土建筑自身蓄熱性能好，因此木結(jié)構(gòu)的發(fā)展與成熟并未完全限制夯土工藝的發(fā)展與應(yīng)用。夯土工藝的沒落應(yīng)從明代開始。早在戰(zhàn)國時期，我國便有了磚砌墻體，多用于井壁、下水道及墓室等地。自唐代開始，磚包砌的做法出現(xiàn)，該做法主要用來保護(hù)城門洞附近的夯土墻。明代，制磚技術(shù)有了空前的發(fā)展，使得磚的產(chǎn)量劇增，磚已不再是昂貴的建筑材料。其次，石灰制黏結(jié)材料的發(fā)展也為磚砌建筑的發(fā)展提供了動力。

自明代始，夯土工藝逐漸消失。除北方寒冷地區(qū)及部分農(nóng)村地區(qū)之外，多數(shù)營建活動被磚石與木構(gòu)建筑代替。但因明代石灰燒制技術(shù)的發(fā)展與普及，夯土工藝常以添加熟石灰的方法增強(qiáng)夯土墻的強(qiáng)度、防潮能力及耐水性能，亦算是夯土工藝在此時期的發(fā)展與進(jìn)步，此方法一直沿用至現(xiàn)代夯土工藝之中。

值得一提的是，自清代以來由于所用模板類型的不同在民間將版筑夯土工藝分為兩種：一種用板材為模板稱為“板打墻”亦即后來的版筑法即（圖2）；另一種用木桿或椽子為模板稱為“椽打墻”即后來的椽筑法即（圖3），兩種方法在民間都有廣泛應(yīng)用，因地制宜，各有優(yōu)勢。至明清時期我國傳統(tǒng)夯土工藝已發(fā)展成型，在各種營建活動中都有廣泛的應(yīng)用，形成了一套完整的集模板加工安裝、土質(zhì)甄別與選擇、骨料與添加劑確定和夯筑工具加工制作于一體的施工工藝技術(shù)體系，為后來現(xiàn)代夯土技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)（表1）。

表1 中國傳統(tǒng)夯土營建工藝發(fā)展脈絡(luò)

2 現(xiàn)代夯土營建工藝的發(fā)展與應(yīng)用

2.1 現(xiàn)代夯土營建工藝的發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新以及建筑工業(yè)的發(fā)展，越來越多的新型材料出現(xiàn)在建筑行業(yè)的各個領(lǐng)域，隨之而來的是建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展。然而，目前建筑領(lǐng)域常用的混凝土材料、鋼材料因其高耗能、生態(tài)性差等問題，受到越來越多專業(yè)人士的重視，人們正積極尋找新的生態(tài)材料來取代傳統(tǒng)建材。

近年來，人們的環(huán)保意識逐漸提高，綠色生態(tài)可持續(xù)發(fā)展成為建筑行業(yè)的主流，生土材料因其生態(tài)性與可持續(xù)性重新獲得人們的青睞。從生態(tài)文明和可持續(xù)發(fā)展的觀念出發(fā)，當(dāng)代許多建筑師重新審視并利用生土這一古老的建筑材料，已有相當(dāng)數(shù)量的建筑師和建筑實踐進(jìn)入大眾視野，夯土工藝也因此獲得了新的突破與發(fā)展。

早在幾十年前，國外就開始了對現(xiàn)代夯土工藝的研究，主要集中在生土材料機(jī)理以及夯土機(jī)具優(yōu)化更新等方面，并取得了突破性的研究成果，使得生土建筑在防水、耐久及抗震等方面克服了固有缺陷，形成具有廣泛應(yīng)用價值的理論體系。

我國對于生土建筑的研究自20世紀(jì)80年代開始走向復(fù)興，隨著近30年的發(fā)展，目前我國現(xiàn)代夯土工藝已有實質(zhì)性的突破與應(yīng)用。通過借鑒國外先進(jìn)的理論體系，并使之與我國傳統(tǒng)的夯土營建工藝傳統(tǒng)智慧相結(jié)合，形成了適用于我國的完備的現(xiàn)代夯土營建工藝?yán)碚摷笆┕んw系。

材料方面：施工之前應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行土質(zhì)粒徑檢測結(jié)合國外理論模擬計算出最優(yōu)的土、砂、石級配，同時借鑒我國生土營建的傳統(tǒng)，加入熟石灰、麻刀等添加材料，大大提升了夯土墻體的整體強(qiáng)度，使其在抗壓抗震等方面有了本質(zhì)性提升。

機(jī)具方面：采用現(xiàn)代模板體系，使模板整體剛度得到質(zhì)的飛躍，也使夯土墻體不易出現(xiàn)變形。夯筑工具由原來依靠人力的手動夯錘轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代氣動/電動夯錘，在增強(qiáng)夯擊力度的同時，也解放了人力，由勞動密集型向機(jī)械化施工轉(zhuǎn)變（表2）。

表2 中國傳統(tǒng)夯土營建工藝與現(xiàn)代夯土營建工藝對比

2.2 現(xiàn)代夯土營建工藝的應(yīng)用

2.2.1 在鄉(xiāng)村建設(shè)中的應(yīng)用

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快以及新型建筑材料的發(fā)展，我國越來越多的鄉(xiāng)村地區(qū)將原有建筑進(jìn)行拆除新建，致使鄉(xiāng)村風(fēng)貌急速惡化。同時，新建房屋也給原本就不富裕的村民帶來了更重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。而現(xiàn)代夯土工藝以其絕佳的生態(tài)性和經(jīng)濟(jì)性在鄉(xiāng)村建設(shè)中扮演著越來越重要的角色。此外，我國廣大鄉(xiāng)村地區(qū)不同程度地留存有生土營建傳統(tǒng)，現(xiàn)代夯土工藝作為生土營建傳統(tǒng)的有機(jī)發(fā)展與創(chuàng)新，是對鄉(xiāng)村地區(qū)更新建設(shè)的文脈傳承，能夠做到既保護(hù)傳統(tǒng)鄉(xiāng)村建筑風(fēng)貌，又能滿足現(xiàn)代新農(nóng)村居民的日常生活需求。

為進(jìn)一步減少鄉(xiāng)村建設(shè)的經(jīng)濟(jì)壓力，目前農(nóng)村地區(qū)建設(shè)多使用改良后的鋼框竹膠板模板體系，這種體系雖沒有鋁鎂合金模板體系的穩(wěn)定性及精準(zhǔn)度，但是其加工方便、成本低廉等優(yōu)勢更適合于我國農(nóng)村地區(qū)。經(jīng)測算，現(xiàn)代夯土工藝營建的農(nóng)宅較之磚混結(jié)構(gòu)農(nóng)宅來說每平方米造價相當(dāng)，但其較之磚混結(jié)構(gòu)農(nóng)宅的生態(tài)性優(yōu)點是不言而喻的。

目前，現(xiàn)代夯土工藝在鄉(xiāng)村地區(qū)推廣應(yīng)用的難點在于：村民思想觀念難以轉(zhuǎn)變，村民仍然普遍認(rèn)為土房子沒有磚房子穩(wěn)固，沒有瓷房子美觀，對現(xiàn)代夯土工藝持懷疑態(tài)度。但是隨著人們思想觀念的轉(zhuǎn)變，現(xiàn)代夯土工藝也將逐漸在鄉(xiāng)村建設(shè)中得到更為廣泛的應(yīng)用。

2.2.2 在公共建筑中的應(yīng)用

生土建筑以其獨特的經(jīng)濟(jì)性與生態(tài)性在鄉(xiāng)村建設(shè)中有著大量的應(yīng)用實踐。除此之外，因夯土墻體施工方式的特點，使表面有明顯層次肌理，呈現(xiàn)一種厚重粗狂之美，給人以溫暖親近的心理感受。同時，其又可作為某些地區(qū)建筑文脈的載體，因此被建筑設(shè)計師作為一種既傳統(tǒng)又特殊的建筑材料應(yīng)用于現(xiàn)代建筑設(shè)計之中，主要作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，著重其肌理效果的表達(dá)（圖4）。但因夯土墻體其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及耐久性能在某些情況下不能滿足公共建筑的相關(guān)要求，因此通常情況下會在土料中加入適當(dāng)比例的水泥、熟石灰等材料，以增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及耐久性能，若水泥比例超過總體積的5%，則夯土墻的生態(tài)性能就會大大降低。

為保證夯土墻的生態(tài)性能，同時又增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及耐久性能，通常會采用墻體內(nèi)預(yù)埋鋼筋、加設(shè)構(gòu)造柱以及表面涂刷保護(hù)劑等做法。此外，對于現(xiàn)代夯土工藝有較深入研究的奧地利建筑師馬丁.勞齊先生已研發(fā)并掌握預(yù)制裝配式夯土墻體的施工工藝。機(jī)械化工廠預(yù)制加工、現(xiàn)場裝配的施工工藝極大地簡化了夯土墻體的施工流程，是目前最為先進(jìn)的現(xiàn)代夯土工藝做法，國內(nèi)目前仍未掌握相應(yīng)施工技術(shù)。

2.2.3 在室內(nèi)裝飾中的應(yīng)用

近年來，現(xiàn)代夯土工藝應(yīng)用由建筑的承重結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)逐漸擴(kuò)展到室內(nèi)裝飾領(lǐng)域，夯土墻體的結(jié)構(gòu)性、耐久性被弱化，其藝術(shù)性愈發(fā)重要。不同于通常所見的夯土墻體，室內(nèi)設(shè)計領(lǐng)域追求其獨特的肌理效果在室內(nèi)空間的運用。因此，夯土墻體也從原本的50 cm左右的厚度減小到10 cm左右的薄壁夯土墻。薄壁夯土墻體通常情況下依附于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)墻體存在，由于其厚度為10 cm左右，因此無法使用現(xiàn)有電動/氣動夯錘，一般情況下為純手工夯筑。其施工效率較低，屬勞動密集型施工方式，更像是手工制作的一件“展品”。正是由于其為純手工夯筑，使得它的整體肌理效果處于可控范疇之內(nèi)，通常情況下可以制成類似于中國山水畫的表面肌理效果，或是一條絲帶輕盈飛舞的視覺效果，完全顛覆夯土墻體厚重粗獷的傳統(tǒng)形象（圖5）。該技術(shù)仍處于上升階段，目前國內(nèi)應(yīng)用實踐較少，隨著相應(yīng)施工技術(shù)的成熟，其市場應(yīng)用前景一片大好。

3 結(jié)束語

夯土營建工藝在我國有著數(shù)千年的歷史，是我國古代建筑技藝的智慧結(jié)晶，雖由于受到新文化、新材料的沖擊走向沒落，但其文化價值、應(yīng)用價值以及研究價值在現(xiàn)代看來依舊不可估量。隨著人們對于傳統(tǒng)文化的重視以及生態(tài)文明可持續(xù)發(fā)展政策的不斷推進(jìn)，我國傳統(tǒng)夯土營建工藝又逐漸重回大眾視野。經(jīng)過幾代建筑師的努力，借鑒國外相關(guān)先進(jìn)理論研究成果，結(jié)合我國發(fā)展現(xiàn)狀，這一傳統(tǒng)又新穎的建筑技藝在今天依舊能夠散發(fā)其獨特的光彩。梳理其發(fā)展脈絡(luò)、了解其應(yīng)用實踐，無論對于現(xiàn)代夯土工藝的推廣，還是對傳統(tǒng)文化的傳承都有著重大意義。