农村常见的夯土墙有着悠久的历史,这种墙体早在新石器时代中晚期就已经被发明出来,经过不断改良,后来成为版筑夯土墙历史时期土木结构建筑主体的承重墙。与此同时,城墙、院墙也广泛采用这种夯土墙,大行其道两千余年,时至今日仍在北方一些农村使用。
夯土技术产生与夯土墙的发明
中国北方地区多优质的黏土(黄土),这是一种优质的建筑材料。在仰韶文化时期(新石器时代中期)古代先民就已经利用木柱和泥土来制造木骨泥墙。夯土技术的出现起源于新石器时代中期地面建筑屋内居住面的踩踏硬面。
这一时期位于聚落核心位置的大型房屋常作为公共活动场所,使用人数多且比较频繁,因此在地面会经常被踩踏而形成硬面,这种硬面坚实、平整、吸水率低,在半坡遗址中还发现有用火烤屋内踩踏面的现象——“炙地”。
这种最初的无意识踩踏平整屋内地面的作用逐渐被古人注意到,发展为有意识使用工具捶打地面的行为,夯土技术由此产生。到新石器时代中期晚段很多大型祭祀遗址或聚落中心建筑的地基均为夯筑,如良渚文化祭祀坛遗址,其坛台用夯土构筑高出地面,甘肃秦安大地湾遗址祭祀用大房子内部地面用草拌泥铺置后夯实,这说明比较成熟的夯筑台基技术已经出现,为夯土墙的产生奠定了技术基础。
夯土墙相较于建筑物的夯土台基(基址),在建筑工艺上并无差别,仅仅是建筑形态不同——台基低矮而墙体高耸。不过夯土墙却并没有从夯土台基发展而来,而是起源于新石器中晚期环绕聚落的城墙修筑需求。夯土墙另辟蹊径的从城墙建造行为起源主要是因社会环境造成的,可以说夯土城墙的出现是社会历史发展的一种必然结果。
在新石器时代中晚期之交生产力进一步发展,人类社会已经脱离母系氏族进入父系氏族时期,贫富差距逐渐拉大,一些大型聚落发展为史前城市,这就是文献所载尧舜禹时期的“邦国”。为了控制周边弱小部落掠夺资源,这些邦国之间常常发生掠夺性战争,简单的环壕与竹木墙防御建筑已经不能满足城市防御需求,因此夯筑技术才脱离房屋建造而应用到城墙建造中来,产生了质变的效果。
新石器中期聚落周边一般以自然沟道为主辅以人工环壕作为防御设施,在沟道或环壕内侧应有竹木搭建的墙体,但材质易腐早已不存。
随着生产力发展人工环壕逐渐占据主流,在修筑环壕时古人有意将大量泥土堆置于环壕内侧形成高坡,这样既可以免于长距离运输又可以增加环壕内侧崖壁的高度,不过这种简单堆砌的墙体如遇降雨便很容易塌方。先民便将原先仅用于处理屋内地面的夯筑技术应用到城墙建造中来,对堆砌土坡进行人为捶打加工,夯土城墙应运而生。
从考古发现来看,在黄河、长江流域出现许多大型史前城址均有夯土城墙环绕,在陕西榆林石卯遗址城墙中还发现有埋入的人牲,这表明城墙建造也是部落中的一件大事,必须进行祭祀后才能开工以保证工程顺利进行。
夯土版筑墙的产生,以及商周时期夯土版筑技术的应用
夯土版筑技术是夯土墙发展的一个关键性技术,版筑即将土夹在两块木板中间,用杵捣坚实就成为墙。据《孟子》所载:“舜发于畎亩之中,傅说举于版筑之间,胶鬲举于鱼盐之。”商王帝武丁的大臣傅说因在傅岩(今山西平陆东)地方从事版筑,后被武丁起用,夯土版筑墙在商代已经出现。
从考古发现来看,版筑起源于仰韶时代晚期的中原地区,相关遗迹在5300-4800多年前的郑州西山古城仰韶文化城址中就有发现。从基槽留存有埋设立柱的痕迹来看,这种技术与房屋中木骨泥墙有一定的联系。到龙山时期古城墙多采用版筑法建造,如山东历城县城子崖建筑遗址、阳谷县景阳岗古城、河南淮阳平粮台、陕西榆林石卯遗址等,以河南登封县王城岗古城的城墙最具代表性。
该古城遗址的城墙西南段经过系统发掘,其上口宽4.4米,底部宽2.5米,深2.04米,建造时先开挖基槽,然后填土分层夯实,夯层的厚度不一致,一般为10至20厘米,最薄的一层6至8厘米,每层夯实后再铺置一层1厘米厚的细沙。不过此时的版筑技术仍较原始,模板简单而粗糙,且为纵向排列。
夏商时期版筑墙技术规范完善,成为城垣建筑的通用技术。夏代建筑以河南偃师二里头遗址为代表,2003年在遗址核心区外围发现城垣遗迹,均系夯土版筑,夯层薄而均匀。商代城市遗址郑州商城、偃师商城等城垣也使用版筑夯土城墙围合,此外在商代还出现特殊的高台建筑如文献中所载的“鹿台”,《史记·殷本纪》:“纣王造鹿台”,汉代学者解释:“其大三里,高千尺。”这类高台建筑用版筑夯土建墙可以承担较大重量,整体提升建筑高度。而同时期一般的宫殿、宗庙等建筑夯土台一般仅有0.8至2.5米。
战国秦汉时期版筑夯土长城
夯土结构具有保温性能好、造价低、施工简单等优点,但也存在着强度低、耐久性差、外观差等缺陷。加上中国土木结构建筑均以木柱、木梁为承重结构,即俗称的“墙倒屋不塌”,这限制了版筑夯土承重墙体的进一步发展。版筑技术到战国秦汉时期逐渐退居为城墙专用建造技术,这一时期除了列国城市的城墙外最著名的夯土版筑墙无疑当属长城。
东周列国大肆兴建长城始于春秋晚期,到战国早期达到高潮,战国时期的列国长城在山区以石块垒砌,在平原地区则以夯土版筑为主,战国长城在建造时先平整地面或专门开挖基槽,随后在地基上由下至上进行层层夯筑,每层约10至20厘米,鉴于此时金属冶铸技术有所提高,模板的锯解制作较此前容易,便可以制作一整套以穿棍或穿绳直接悬臂支撑模板,用绳索揽系模板两端,无需使用外形削减技术就可控制墙体的高度和斜度,直接筑出直立的墙壁。
从考古发现来看,战国秦汉的版筑夯土城墙仅是一面墙体,墙体上部狭窄不能行走,这种墙体仅仅起到分割阻断的作用,只有和与之配套的烽燧、亭障联合才能组成有效的战略防御系统。其中烽燧一类建筑也同样适用版筑夯土墙来承托建筑。
在西域干旱多风地区,汉代烽燧还采取植物夹层和夯土夹层互筑的技术,利用植物根茎的牵引力保持夯土墙的稳定性,这是汉代夯土墙技术的一个创新。至今在新疆、内蒙古沙漠地带还遗留有诸多汉代烽燧遗址,可见修筑技术十分高超。
夯土技术的出现起源于新石器时代中期地面建筑屋内居住面的踩踏硬面,到新石器时代中期晚段比较成熟的夯筑台基技术已经出现,为夯土墙的产生奠定了技术基础。夯土墙相较于建筑物的夯土台基(基址),在建筑工艺上并无差别,夯土墙起源于新石器中晚期环绕聚落的城墙修筑需求,夯土墙另辟蹊径的从城墙建造行为起源主要是因社会环境造成的。
夯土版筑技术是夯土墙发展的一个关键性技术,起源于仰韶时代晚期的中原地区,到龙山时期古城墙多采用版筑法建造。夏商时期版筑墙技术规范完善,成为城垣建筑的通用技术。出现鹿台一类特殊的高台建筑,使用版筑墙体承重。
战国秦汉以来因为建筑均以木柱、木梁为承重结构而限制了夯土版筑墙的进一步发展,仅仅局限于城墙和长城的修筑方面,从考古发现来看战国秦汉的版筑夯土城墙仅是一面墙体,墙体上部狭窄不能行走,这种墙体仅仅起到分割阻断的作用,只有和与之配套的烽燧、亭障联合才能组成有效的战略防御系统。汉代烽燧建造过程复杂严谨,至今仍有许多地面建筑遗址保留至今,可见其建造技术非常卓越。
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