从石峁遗址到《营造法式》——试论中国古代城墙的土体补强技术

考古工作者于2012、2016年在石峁遗址皇城台、外城东门址等处的墙体表面发现了排布规律的孔洞遗迹，并将其判定为宋《营造法式》（下文简称《法式》）所载的“絍木”，这是目前已知“絍木”最早的实例。本文以前人研究为基础，通过释读《法式》、梳理历代城址中相似的孔洞发现、参考现代岩土补强技术，从而明确絍木的功能、复原絍木的形制、探索絍木的模数规律，并应用条分法与ABAQUS软件对复原方案作边坡稳定性分析，核验复原方案的可行性。通过比较一组絍木内垂直间距与木材长度对边坡加固效果的影响规律，发现了蕴藏在石峁遗址与《法式》中未被文献记载的营建传统。

一　石峁遗址的“絍木”

石峁遗址是近年来最重要的青铜时代考古发现之一，它位于神木县城西南40余公里处的高家堡镇。石峁城址由皇城台、内城、外城三部分构成：其中皇城台是四周砌筑层阶状护坡的台城；内城以皇城台为中心，沿山势砌筑石墙，形成一个封闭的空间；外城则依托内城东南部的墙体修筑一道不规则的弧形石墙，与内城东南墙结合构成相对独立的外城区域[1]。石峁古城的发现为学界重新思考中国青铜时代的区域社会复杂化、中心与周围的互动关系等话题，提供了丰富的新材料，具有十分重要的意义。

在石峁古城皇城台和外城的城墙、墩台、马面等处的墙面上发现有许多剖面或方或圆[2]的孔洞（图一）[3]。从保存较好的皇城台东护墙北段观察，这些孔洞依据某种规则成组排布，其中一些孔洞仍可见朽木遗存，经鉴定其树种为侧柏[4]。发掘者初步判断这些孔洞“当为加固城墙的措施，起到‘木骨拉筋’、防止墙体倾斜崩塌的作用，当与《法式》中‘絍木’的功能相当”[5]。以往的研究或从社会复杂化的视角出发，认为这些“絍木”尺寸巨大，木材的开采、加工、运输、使用各方面都需要调动大量的劳动力，因此这些“絍木”反映了石峁古城具有发达的社会组织能力[6]。或笼统从建筑技术的视角出发，探讨“絍木”在石峁古城营建中所发挥的作用，推断“絍木”用于石墙不仅有助于提高墙体的结构稳定性，还在施工过程中充当“脚手架”[7]。事实上，从建筑史视角出发，石峁的“絍木”本身同样具有十分重要的价值。

图一　皇城台东护墙北段上部第二、三阶护墙（由北向南摄）

二　城址中的孔洞辨析

笔者收集并梳理了营建年代在《法式》（1103年刊行）之前，且公布有数据或图像的城址资料，发现除石峁古城以外，考古学家们还在数处城址的不同位置发现类似的孔洞遗迹。这些孔洞多沿进深或面阔方向排布，有些孔洞内还留有木灰，报告中常用“夹棍、穿杠、穿杆、穿棍、木杠”等词语命名这类遗迹现象。

依据形制与使用方式，这些遗迹现象可以分为两大类。一类洞眼或穿棍与夹板痕迹共存，穿棍作用应是固扎用于夯筑城墙木板的辅助工具，如鄢陵古城（图二∶1）[8]、大马古城（图二∶2）[9]、临淄齐故城小城西城墙T202～T205（图二∶3）[10]、燕下都西城西垣南段[11]等城址的这类遗迹。

图二　孔洞内穿棍用于固扎木板的遗迹

1.鄢陵古城西墙　2.大马古城南墙　3.齐故城小城西墙T204夯Ⅱ

另一类木骨两端多不见用板痕迹[12]，以石峁皇城台为代表，其功能是固城构件。此类遗迹还见于李家崖遗址[13]、洛阳涧滨东周城址[14]、临淄齐故城部分发掘点[15]、曲阜鲁国故城[16]、汉魏洛阳故城[17]、费县防故城遗址[18]、唐大明宫重玄门遗址[19]（附表一）。辽上京宫城城墙的简报也报道了絍木痕迹[20]，但因未披露细节信息，暂不做讨论。分布在城身不同位置的木骨，担负着不同的固城任务：李家崖东城墙（图三∶1）[21]与齐故城大城西墙T301夯Ⅲ（图三∶2）[22]在城基处发现一层“垫木”或“穿棍”遗迹，推测用于固基；汉魏洛阳城（图三∶3）[23]与费县防故城（图三∶4）[24]在夯土中部顺城身面阔方向发现多层孔洞遗迹，用于固芯；石峁皇城台、涧滨东周城址（图四∶1）[25]、齐故城大城北墙T102夯Ⅱ[26]、曲阜鲁国故城（图四∶2）[27]、大明宫重玄门遗址（图四∶3）[28]在护坡或门楼基座两侧沿城墙进深方向发现的木骨，用于固坡[29]。从城身营建时序来看，木骨所在的夯土可分为“主体”与“扩建”两种情况。

附表一　城址内固城木构遗迹数据分析　单位:m

图三　固基与固芯类城址

1.固基类李家崖东城墙外侧正视图　2.固基类齐故城大城西墙T301北段西壁剖面图　3.固芯类汉魏洛阳城北墙T1北壁剖面图　4.固芯类防故城北墙中段偏西T1剖面图

图四　固坡类城址

1.涧滨东周城址北墙北侧立面　2.鲁国故城南东门城墙东壁剖面图　3.大明宫重玄门门楼基座立面图

汉魏洛阳城与费县防故城的木骨遗迹虽用以加固位于城芯的夯土，但是，一方面顺城身面阔方向排布，且用于城身扩建或修补工程中；另一方面，汉魏洛阳城中的木骨虽有序铺设，但在费县防故城中则如补丁般将木骨补充在需要加固的地方。这些特征与《法式》记载有出入。因此，本文认为固芯木构并非“絍木”，石峁皇城台等固坡木构才属“絍木”，具有位于边坡、垂直于边坡插入、按一定距离有序分布等特点。

三　《法式》絍木与现代岩土补强技术

《法式》卷三《壕寨制度》“筑城之制”载：

城基开地深五尺，其厚随城之厚。每城身长七尺五寸栽永定柱长视城高，径一尺至一尺二寸，夜叉木径同上，其长比上减四尺各二条。每筑高五尺横用絍木一条长一丈至一丈二尺，径五寸至七寸，护门瓮城及马面之类准此。[30]

据此可知絍木的基本信息，包括垂直间距为5尺，用材长1丈至1丈2尺、径5寸至7寸，单位内铺设数量由城身高度决定，铺设在城身处。与城墙数据不同，絍木等城内构件的尺寸皆为区间，这或许与成本、场景、工匠经验等因素有关。

建筑史学家们曾尝试考证絍木，但因缺乏考古实物与图像资料的证据，研究受到不同程度的掣肘。梁思成在此条后批注“永定柱和夜叉木各二条，在城身内七尺五寸的长度中如何安排待考，絍木、膊椽、草葽和木橛子[31]是什么，怎样使用，均待考。”[32]之后的学者们从文本的角度阐释絍木，已在絍木的功能问题上达成共识，即絍木为土城墙中横向联系的木筋。如徐伯安、郭黛姮将“絍木”释为“土城墙中横向联系的木筋”[33]，陈明达将絍木解释为“城墙夯土内加固的横木筋”[34]，但目前仍缺乏对絍木数量、摆放位置、摆放方式等具体用法的探讨。潘谷西、何建中曾依《法式》绘制了城墙剖面图（图五）[35]，絍木将夜叉木与永定柱连接起来，但作者在文后补充：“若这种假设成立，永定柱、夜叉木和絍木对城墙的结构性能不起任何作用。”[36]裴强强等在丝绸之路沿线调查中发现黏土含量减少，絍木加筋层间距变小的现象，提出沿着墙身方向布置连续的永定柱、夜叉木，并与沿垂直墙身方向布置的絍木形成立体式结构的推想[37]。上述研究在探讨筑城各木构的关系时，既未体现尺寸区间这一特点，也未对力学性能进行分析，更缺乏考古发现作依据。

图五　《〈营造法式〉解读》中永定柱、夜叉木、絍木示意图

从现代岩土工程的角度，在城墙中铺设絍木的做法属于土钉支护技术。土钉支护属于土体加筋技术中的一种[38]，是以土钉作为主要受力构件的岩土工程加固支护技术。它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面层、置于面层中的钢筋网和必要的防水系统组成（图六）[39]。因为土钉支护具有施作成本低、施工方便、作用原理合理等优点[40]，它已成为继桩、墙、撑、锚支护之后又一项较为成熟的支护技术，被广泛应用于临时支护、边坡加固等工程项目中[41]。根据注浆做法，土钉可分为钻孔注浆钉和不注浆钉两类。其中，不注浆钉又被称为打入钉，是指在土体中直接打入杆件，不再注浆的施工做法[42]。

图六　土钉墙示意图

通过简要梳理《法式》中“絍木”的相关记载和现代土钉支护技术特征，可以发现石峁古城城墙上原本插入的杆件与《法式》絍木、现代土钉有许多吻合之处：其一，在建材尺寸上，石峁杆件的尺寸被推测为长约4、直径约0.3～0.33m，絍木长3.2～3.84、直径0.16～0.224m（按尺长0.32m）[43]，现代土钉一般选用长度较短（3～12m）、直径较小的杆件[44]，三者在数值上存在交集，且都为尺寸区间。其二，在垂直间距上，《法式》规定“每筑高五尺横用絍木一条”，考古发现的孔洞依单位距离分布在边坡上，《土钉支护技术规范（GJB 5055—2006）》建议任一土钉至周围邻近土钉的距离宜相等[45]，三者都遵从等距排布的原则。其三，在受力原理上，三者都是全长受力。其四，在施工方法上，石峁杆件和《法式》絍木应与打入钉相似，都采用不注浆的做法。现今除了主流的“钻孔、插钉、注浆”的施工做法，在我国南方还流行采用毛竹作为杆材，等距水平铺设的做法[46]，与石峁杆件、《法式》絍木做法不谋而合。其五，在功能上，三者都起到提高土体稳定性，进而达到加固大型土体工程的目的。因此，固坡杆件、絍木与土钉应是同类。

综合三者，本文对《法式》絍木有如下新识：

关于方向。《法式》中载“横放絍木”，如何“横”？从考古实例来看，“横”应是沿城身进深方向，即垂直于护坡或门楼基座侧边水平铺放。也说明与《法式》的“横架”[47]（进深方向屋架）属于同一术语体系。

关于立面。《法式》中仅从城身的剖面对絍木做了规定，而石峁皇城台、涧滨东周城址、大明宫重玄门几处保存较好的考古发现则补充了絍木的立面信息。絍木沿面阔方向依据一定的水平距离普遍分布在城身外侧。又因杆件多发现在城址主体工程中，这种立面与剖面的规律分布正说明“絍木”的铺设应是出于统一规划。

关于组合。因絍木与永定柱、夜叉木等构件在《法式》中记在同一条目内，此前的复原将它们结合在一起共同组成城身内的固城系统。依据已有城墙遗址资料，永定柱与夜叉木暂仅见于过梁式城门基座内，沿墩台进深方向分布，数量与墩台规模正相关，起到增强夯土整体性的作用。暂未在城身内发现横木与立木同时使用的实例[48]。因此，絍木与《法式》卷三《壕寨制度》“筑城之制”里的其他主要木构件可能并非组合使用。

四　《法式》絍木复原与土体稳定性核验

结合考古发现，参考《法式》中土体尺寸数据[49]，本文对絍木加固边坡模型进行复原（图七）。为了核验此方案的可行性、更直观地了解絍木对土坡的支护加固原理，本文采用条分法，分别计算“无絍木均质土体”（模型A）、“10尺长、5寸径宽的絍木土体”（模型B）和“12尺长、7寸径宽的絍木土体”（模型C）三组模型的土体安全系数。模型B、C絍木自城基以上5尺处始，垂直间距5尺。为方便计算，尺长从0.32简化为0.3m（后文相关模型计算同），水平间距取1m。使用ABAQUS建模，模拟土体破坏状态、展示应力应变关系。土体数据来自相关夯土遗址研究[50]；所用木材参考《法式》卷一六《壕寨功限》“总杂功”[51]所载，取“黄松”（即油松）[52]为絍木木料（表一）。

图七　《营造法式》絍木复原剖面图（单位：尺）

表一　土体与絍木力学参数表

（一）条分法计算安全系数

条分法是被广泛用于工程实践中分析土坡安全性的简便算法，配合Auto CAD制图和Excel即可方便地得到精确的土坡稳定性安全系数解答。主要计算步骤如下：

1. 确定滑动面

使用Auto CAD绘制土坡的剖面图（图八），土坡边坡比为1∶4[53]，查表确定β1=25°、β2=37°，M点位于坡顶之下2H深处，距离坡脚水平距离4.5H，连线OM并在其延长线上选取若干个点作为不同滑弧面的滑动圆心Oi，以OiA为半径，绘出经过坡脚的滑弧面，滑弧面以上土体部分为滑动土体。

图八　滑动土体滑弧面示意图（单位：m）

2. 滑动土体划分土条并计算安全系数Fs,i

首先将滑动土体部分划分为若干个宽度为b的土条进行分析，b值可取滑弧半径R的1/10，即0.1R，每个土条内中间的高度即为土条等效高度Hi，连接Hi与滑弧的交点F与圆心Oi，同时测量OiO与OiF的夹角ai，Hi与ai逐一记录于表中（附表二）。其次，测量出滑弧中心角θ，用于计算滑弧面的弧长l （l=θπR/180）。最后，将计算得到的抗滑力矩mt与滑动力矩mk相除得到稳定系数Fs,i。

附表二　模型A稳定系数分析表

根据上述计算步骤，计算出若干个潜在滑动面所对应的稳定系数，取其中的最小值作为整体稳定系数，相应的滑动面为最危险滑动面，可从附表二中获得模型A的整体稳定系数。

而对于带有絍木的土体模型B和模型C，需要充分考虑絍木在滑动破坏时起到的加强支护作用，可参照土钉墙支护相关规定[54]。整体滑动稳定性验算可参考《土钉支护技术规范（GJB 5055—2006）》中的土钉墙加固边坡的整体稳定性计算，公式如下：

注：Ks,i表示每个滑弧面所确定的稳定系数；Wi表示每个等效土条重力；pi表示作用于每个土条的地面、地下荷载；αi表示土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角，每个土条圆弧滑动面切线的水平倾角，也是每个土条圆弧滑动面切线的水平倾角，βk表示每层絍木轴线于破坏面切线之间的夹角；c、φ表示土条滑弧面土的粘聚力、内摩擦角；Rk表示第k层絍木在滑动面以外部分li的极限抗拔承载力标准值；qk,i表示絍木与土体的极限粘结强度标准值，根据工程经验取30kPa；Shk表示每层絍木之间的水平间距。

需要说明的是，现代结构设计理论中，为了保证重要的工程结构有足够的安全储备，工程安全等级会影响安全系数的取值。而本文所述研究问题为历史上的土坡稳定性，故忽略现代设计理论中工程安全等级对安全系数取值的影响，仅考虑安全系数的物理意义。即当安全系数小于1时，边坡处于破坏状态；大于1时，处于安全稳定状态；等于1时，为临界状态。

通过计算可知，模型A的稳定系数为1.16，模型B为2.02，模型C为2.10（附表三）。絍木对土体具有明显的加固作用，且在垂直间距一致的情况下，大尺寸絍木的加固作用要优于小尺寸絍木。参考《土钉支护技术规范（GJB 5055—2006）》“支护内部整体稳定性安全系数”[55]，模型B和模型C的安全系数超过“基坑深度≥12m，安全系数最低值1.4”的标准，符合现代工程规范。

附表三　模型B与模型C稳定系数分析表

（二）土体有限元建模

有限元法是分析复杂工程土坡非常有效的方法。与条分法相比，可以通过建模，基于合理的力学假设，真实反映土体性状、应力应变过程、流体渗透分析、模拟填土或开挖造成的边界条件改变等。计算结果常与条分法互相验证。

本文以模型A和模型C所对应的位移云图和应变云图为对照组，以比较絍木加固前后，土体的应力（单位体积上的力）、应变（单位体积上的变形）情况。土体模型的断面为等腰梯形，尺寸参考前文据《法式》复原的边坡模型（按尺长0.3m），高度取12m，顶宽取12m，底宽18m。考虑到周围土体对土坡的承载作用，可将土坡与部分相连地基视为整体，共同考虑稳定性。根据相关工程经验，可取地基深12m，两侧延伸长均为18m，Z向厚度取10m（图九）。均质土体模型采用结构化六面体单元为主的网格划分。而在模型C中，由于絍木为圆柱体，模型内部易形成若干曲面，且絍木与土体材料属性不同，因此采用六面体单元为主、四面体单元为辅的网格划分方式。絍木与土体间的摩擦角取25°，连接面采用几何共节点共同作用。单元选取使用六面体缩减积分实体单元C3D8R。土体模型采用线性模型，并服从摩尔-库伦强度准则。土体粘聚强度记为c，土体内摩擦角记为φ，当满足τ>σtgφ+c，即认为土体破坏。模型施加荷载均为自身重力，土体重度为18.41kN/m3，絍木重度为4.15kN/m3，模型采用对称约束，指向边界的位移和绕边界的转动被固定。当土体模型处于破坏状态时，位移云图可展示滑动面情况，应变云图可确定滑动面位置。各区域颜色由红色渐变至蓝色，表示区域内产生由拉向压的变形，数值上则表现为由正向负变化。

图九　土体模型（单位：m）

从模型A破坏时的位移云图（图一〇∶1）可知，模型A在自身重力作用下，各层土体位移自上而下逐渐减小，最大位移为5.261×10-2，地基周围的土体并未发生较明显的位移。而从模型A应变云图（图一〇∶2）中，可以清楚获悉土坡在坡脚位置处应变达到最大值1.057×10-3，且该处变化梯度明显，临近破坏状态，地层最中间部分也发生了较大应变。因此，可以认为发生滑动破坏时，最危险滑动面通过坡脚。

图一〇　模型A位移、应变云图

与模型A相比，模型C破坏时的位移云图（图一一∶1）所示的整体位移分布与模型A的相近，最大位移减小为5.237×10-2，坡脚位移为3.142×10-2。由模型C应变云图（图一一∶2）可知，最危险滑动面仍旧经过坡脚处，但坡脚处应变约为7.876×10-4，地基最中间部分的应变也明显减小，絍木对加固土坡稳定性起到一定的作用。

图一一　模型C位移、应变云图

基于数据计算比较与模型分析结果，本文验证了絍木能起到支护边坡、提高城墙工程稳定性的观点，初步判定此复原方案在理论上具有可行性。

五　絍木的模数规律与特点

从剖面的视角，《法式》对絍木的长度、柱径、垂直间距做了规定，但因絍木尺寸为数值区间，所以在一组相邻的絍木间，垂直间距与木材长度存在5/12～1/2（即0.416～0.5）的比例区间。通过计算石峁皇城台东护墙第二阶护墙、鲁国故城南东门城垣护坡以及大明宫重玄门门楼基座处絍木的长度与最小单位垂直间距比值（表二），可知石峁皇城台为0.425～0.5，鲁国故城约为0.44，大明宫重玄门约为0.43，这些城址的年代虽相隔久远，但一组絍木内的垂直间距与木材长度的比值都落在了《法式》所载的比例区间内。

表二　相关城址内絍木基础数据统计表　单位:m

比例法以及比例数字是设计的核心内容[59]，两周时期的建筑各部分已有一定的比例关系[60]。为了便于记忆、运用与流传，这些数字比例往往会简化为口诀[61]，直至今日，木工尚有“周三径一不径一，方五斜七不斜七”之诀[62]。但这些具体的比例数字多不被文献记载，它们靠工匠不间断的传承和制作来延续和发展[63]。因此需要后世学者们解读古代建筑设计、古代城市规划与传世文献[64]来找寻。通过对比《法式》与相关城址数据，5/12～1/2应是絍木铺设垂直间距与絍木长度比的模数规律。

不同于单体建筑中的柱檐高度比[65]和隋唐长安城内的等边三角形布局[66]等，城身内一组絍木的垂直间距与长度的比值并非确切的数字，而是一个比例区间。相较于确切的数字，区间在各类工程规范中才是常态。现代工程中，包括土钉尺寸、土钉间距等规定[67]，都是提供参考区间而非参考值，这与大型工程的复杂性有关。其一，荷载会随施工进程发生变化；其二，土体本身成分复杂，尤其受水的影响大；其三，实际施工情况与勘察报告间可能存在误差……因此，在制定规范时，会根据经验，为施工误差提供灵活调整的空间。下文将提炼5/12～1/2这一区间的特点，并从工程理念、施工场景、工匠制度、等级制度等角度作延伸解读。

（一）工程效益的适中性

本文的“工程效益”从安全与成本两方面评估。

1. 稳定性分析

仍以《法式》卷三《壕寨制度》中的城身为模型，选取直径为5寸和7寸（0.15m和0.21m）、垂直间距为3～10尺（0.9～3m）的整数尺和长度为8、10、12、14、16尺（2.4、3.0、3.6、4.2、4.8m）共80种絍木，采用圆弧条分法计算出各自的稳定系数。

初步可知，所得安全系数远超现行工程标准，且不同数值间的差距并不大。又因絍木直径尺寸相近，对稳定系数的影响较小，所以絍木的长度与垂直间距成为影响土体稳定性关键因素，表现为垂直间距减小，或絍木长度增加，土体的稳定性都会有显著提高。将所有数据制作为热图（图一二），设定颜色从红至蓝，数据间的相关度从高至低。当垂直间距与长度比为5/12～1/2时，自间距5尺始，安全系数落在热图西北—东南对角线附近：直径5寸絍木安全系数为2.01、2.02、2.04、2.06、2.10；直径7寸絍木安全系数为2.02、2.03、2.07、2.09、2.10、2.15。

图一二　絍木安全系数热图

2. 絍木消耗量分析

现代施工成本主要由材料、人工、机械使用、管理、规费等组成[68]。由于研究对象是古代土体，可近似地采用絍木消耗量（絍木体积×数量）来衡量施工成本。

为统一衡量各个模型当中的絍木消耗量，取土坡Z向宽度为10m，絍木的水平间距为1m，土体Z向每排可安插8根絍木，则每层絍木对称布置16根。整体絍木消耗量可按下列公式计算：

注：L为絍木长度，n为安插絍木的层数。

参见图一三中的絍木消耗量计算结果，可知絍木的间距、长度、直径都是影响消耗量的因素，不同于稳定系数的是，直径对消耗量的影响更为明显。其展示的关系分布与安全系数热图基本一致，可见絍木消耗量与安全系数呈正相关。絍木垂直间距与长度比为5/12～1/2时，絍木的消耗量落在了对角线下半区域：直径5寸絍木消耗量为5.43、5.94、6.11、6.79、7.13；直径7寸絍消耗量为10.64、11.64、11.97、13.30、13.97。

图一三　絍木消耗量热图

综合上述分析，我们发现5/12～1/2在效益评估中表现出了微妙的“适中性”。这一区间的土体在增强安全性与控制成本上并非最优，多在中部浅色区域。安全系数均远超现行工程安全标准，这并非是以节约成本为目的的工程方案。当着重观察“安全系数极值列”与“絍木消耗极值列”时，会发现符合5/12～1/2区间的絍木组在安全系数最高列中消耗的木材最少，在消耗木材最低列中安全系数最佳。换言之，这一区间可以根据工程设计要求，巧妙达成工程安全与施工成本间的平衡。

这种“适中性”，一方面与施工思想有关。现代规范的制定思想是设计优先，规范提供参考范围，工程管理者可根据设计需求进行修改。但在古代，规范不仅与工程安全息息相关，还是等级制度的一部分，与灵活参考不同，会被严格推行。另一方面，与各地的施工条件有关，因地因人。如土质，本文所选土体条件较优，本身稳定性能就较好，但若参考其他土遗址，如北宋东京城顺天门遗址，据相关研究其边坡在“天然加载”和“饱和”情况下为欠稳定状态[69]，则土体稳定性数据会劣于本文土体。因此，当面临要以统一的标准应对变化的施工现场的矛盾时，古代匠人以丰富的工程经验为前提，总结出相对高的标准，留出安全余量，又在此基础上限定范围，实现控制成本的目的。

（二）模数应用的长期性

这一比例区间在新石器末期的石峁古城中，就已经以相当成熟的形式出现，到宋代在官方编纂的施工规范中留下记录。虽受城址保存状况、考古发掘计划等客观因素影响，该模数目前仅存于少量城址内，中间固然仍存缺环，但这一比例区间确实被历代城墙建造者采用。而在传统社会，一项技术被代代传承的载体是工匠。从氏族工匠到官府工匠，通过世袭制或学徒制的方式习得技艺；以具体的行业标准、崇高的职业道德和严格的匠籍制度保存技艺；又因“工则”为“工巧之元气”，依据成案为定例的规定，使得技艺得以流传[70]。因此，5/12～1/2的千年沿用是我国古代完善的工匠制度的结果。

（三）营建用材的灵活性

现存各城址内絍木的具体尺寸是不同的，说明在比例框架内，建筑用材可作灵活调整。这与工程预算、建材质量、工程设计等前期工作有关。“官方制定营缮制度的核心是维持建筑的等级制度”[71]，以工程安全为前提，筑城规范也应遵从等级制度。等级越高的城址会倾向于投入更多的财力、人力和物力，反映在絍木用材上，则是增加絍木消耗量，这点在考古发现中也有迹可循。如在絍木直径相近的情况下，东周王城北城墙内絍木的垂直间距就小于其他东周城址，这意味着建造同样高度的城墙，东周王城的固坡工程需要比其他诸侯国消耗更多的木材。《周礼注疏》载：“王宫门阿之制五雉，宫隅之制七制，城隅之制九雉……宫隅之制以为诸侯之城制”[72]，可知东周时期城址建制有等级区分，受限于城墙保存情况，目前的考古发现很难证明东周的城墙高度存在文献记载的高度差异，但是依据絍木的发现情况，确实能够看出东周王城城墙的等级更高。如此，絍木消耗量也能成为体现等级制度的指标之一，换言之，灵活设置的营建用材是为古代建筑等级制度服务的。

综上，本文初步探讨了絍木的使用规范问题，获得了一组相邻絍木间的垂直间距与木材长度存在5/12～1/2（即0.416～0.5）的比例区间的新认识。其次，尝试总结这一模数的特点，分析特点形成的影响因素——效益适中性是工程安全、营缮制度与施工成本多方平衡的结果；古代工匠制度体系则是模数能长期沿用的主因；用材灵活为我们提供了认识建筑等级制度的新角度。

六　结语

本文以石峁遗址的“絍木”遗迹为起点，结合相关考古发现、文献记载和现代土体补强技术所得结论如下：

关于其功能，絍木是顺城身进深方向自下而上水平铺设在城门基座、护墙、马面等处，具有加固城墙边坡作用的木构件。这项工程技术可视为现代土钉支护技术的前身。

关于其沿革，从考古发现来看，这种土体补强技术在我国具有悠久的历史：石峁遗址已有成熟的护坡体系，先秦时期则被广泛用于王城与诸侯国都的营建中，至初唐时期，这项技术在大明宫的建造中被完善，到北宋时期则被官方规范《营造法式》所记录。

关于其形制，絍木在《法式》中虽与永定柱、夜叉木记录在同一条目中，但在城址中暂未发现絍木与其他构件组合使用的情况。本文复原采用等长取材的方案，即筋材尺寸统一为“长1丈径5寸”或“长1丈2径7寸”。自城基以上5尺处始，沿边坡顺进深方向铺设絍木，絍木间垂直间距为5尺。此外，本文尝试采用条分法核算复原方案的边坡稳定性，ABAQUS有限元建模实现边坡稳定分析的可视化。所得结果符合目前土钉支护技术规范，初步证明了复原方案的可行性。

关于其模数，絍木的铺设具有一定规律，各城址中一组相邻絍木内，垂直间距与木材长度存在5/12～1/2（即0.416～0.5）的比例区间。这一比例的“适中性”实现了以不变的规范应对多变的现场，工程质量与工料关防的平衡。其“长期性”应是我国古代工匠制度从国家、行业、道德多维保障的结果。其“灵活性”或许是实现“匠人营国”理想中的建筑等级制度的条件之一。至此，从石峁至《营造法式》，一脉相承的不仅是岩土锚固技术的形式，还有作为设计核心的比例。这是中国先民早在新石器时代即已具备系统的数理知识和丰富的大型工程实践经验的佐证。

然而，上述结论仍有探讨的空间，需待日后验证与补充：其一，虽然考古资料为本文的研究提供了确凿的证据，但仍存在案例数量少、细节数据缺乏等限制。其二，因缺乏实验数据，复原方案无法做更系统的分析。其三，絍木的历时性变化、地域性区别、因等级产生的具体差异、同一座城池中不同部位固城技术的比较、材料、比例区间的由来等问题也暂无法做更深入的探讨。因此，本文之所得，相较于“结论”，称为“思路”更为贴切。

附记：本文缘起于中国社会科学院考古研究所董新林教授2017年11月在南京大学的“辽上京遗址考古新发现和研究”讲座。写作中得到中国社会科学院古代史研究所李新伟教授，考古研究所宋江宁教授、黄一哲博士，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）王子超博士、刘辰澍先生，同济大学张天博士，中国社会科学院大学臧雅帆博士、谢梓建先生的帮助，谨致谢忱。

阅读注释

比例的探索。王贵祥《与唐宋柱檐关系》，《建筑历史与理论》（第三、四辑），人民出版社，1984年；王贵祥《唐宋单檐木构建筑平面与立面比例规律的探讨》，《北京建筑工程学院学报》1989年第2期；王贵祥《唐宋单檐木构建筑比例探析》，《营造》（第一辑），北京出版社、文津出版社，2001年。矩形），比例在古代城市规划的运用进入学界视野。见王树声《隋唐长安城规划手法探析》，《城市规划》2009年第6期。

[1]陕西省考古研究院等《陕西神木县石峁遗址》，《考古》2013年第7期。

[2]“圆木”“圆形朽木”参见国庆华等《石峁外城东门址和早期城建技术》，《考古与文物》2016年第4期；“方形孔洞”参见陕西省考古研究院等《发现石峁古城》，第101页，文物出版社，2016年。

[3]引自陕西省考古研究院等《陕西神木县石峁城址皇城台地点》，《考古》2017年第7期。

[4]同[3]。

[5]同[1]。

[6]Jaang Li,Zhouyong Sun,Jing Shao,Min Li,When Peripheries Were Centres:A Preliminary Study of the Shimao-centred Polity in the Loess Highland,China,Antiquity,92(364),2018,pp.1008-1022.

[7]国庆华等《石峁外城东门址和早期城建技术》，《考古与文物》2016年第4期；国庆华《陕西石峁皇城台城门用功试释》，《建筑史学刊》2022年第1期。

[8]引自刘东亚《河南鄢陵县古城址的调查》，《考古》1963年第4期。

[9]引自陶正刚《山西闻喜的“大马古城”》，《考古》1963年第5期。

[10]引自山东省文物考古研究所《临淄齐故城》，图版一〇∶1，文物出版社，2013年。

[11]河北省文化局文物工作队《河北易县燕下都故城勘察和试掘》，《考古学报》1965年第1期。

[12]山东省文物考古研究所《临淄齐故城》，第74页，文物出版社，2013年。

[13]陕西省考古研究院《李家崖》，第28页，文物出版社，2013年。

[14]考古研究所洛阳发掘队《洛阳涧滨东周城址发掘报告》，《考古学报》1959年第2期。

[15]同[12]，第196、215页。

[16]山东省文物考古研究所等《曲阜鲁国故城》，第30页，齐鲁书社，1982年。

[17]中国社会科学院考古研究所洛阳汉魏城队《汉魏洛阳故城城垣试掘》，《考古学报》1998年第3期。

[18]防城考古工作队《山东费县防故城遗址的试掘》，《考古》2005年第10期。

[19]中国科学院考古研究所《唐长安大明宫》，第23~27页，科学出版社，1959年。

[20]“在夯土主墙内，还发现平行于墙体方向的木痕圆洞，直径0.12~0.15米。”见中国社会科学院考古研究所内蒙古第二工作队等《内蒙古巴林左旗辽上京宫城城墙2014年发掘简报》，《考古》2015年第12期。

[21]引自[13]，第26、27页。

[22]同[12]，第192、193页。

[23]引自[17]。

[24]引自[18]。

[25]引自[14]。

[26]因探方开在穿杠遗迹中部，所以并未将其全面揭露，只知木骨在方内的长度。

[27]引自[16]，第30、31页。

[28]引自[19]，第24页。

[29]傅熹年对此有进一步解释：“在东周王城中发现，每隔一定高度顺城之进深方向要铺设一层水平木骨，这木骨后世称为‘絍木’，其目的是防止敌人攻城时在城脚挖洞引起城身崩塌。”见傅熹年《中国科学技术史·建筑卷》，第100页，科学出版社，2008年。

[30]（宋）李诫编修、傅熹年校注《合校本〈营造法式〉》，第149页，中国建筑工业出版社，2020年。

[31]膊椽、草葽、木橛子亦见于《营造法式》卷三《壕寨制度》“筑城之制”：“每膊椽长三尺，用草葽一条，长五尺，径一寸，重四两，木橛子一枚，头径一寸，长一尺。”同[30]。

[32]梁思成《〈营造法式〉注释》，第43页，中国建筑工业出版社，1983年。

[33]徐伯安、郭黛姮《宋〈营造法式〉术语汇释——壕寨、石作、大木作制度》，《建筑史论文集》（第六辑），清华大学出版社，1984年。

[34]陈明达《〈营造法式〉辞解》，第353页，天津大学出版社，2010年。

[35]重绘自潘谷西、何建中《〈营造法式〉解读》，第206页，东南大学出版社，2017年。

[36]潘谷西、何建中《〈营造法式〉解读》，第222页，东南大学出版社，2017年。

[37]裴强强等《〈营造法式〉筑基、筑城、筑墙之制初探》，《敦煌研究》2021年第5期。

[38]陈肇元、崔京浩主编《土钉支护在基坑工程中的应用》（第2版），第3页，中国建筑工业出版社，2000年。

[39]改绘自[38]，第1页。

[40]程良奎、李象范《岩土锚固·土钉·喷射混凝土——原理、设计与应用》，第417页，中国建筑工业出版社，2008年。

[41]同[38]，第8页。

[42]程良奎、杨志银《喷射混凝土与土钉墙》，第352页，中国建筑工业出版社，1998年。

[43]刘春迎《从北宋东京外城的考古发现谈北宋时期的营造尺》，《文物》2018年第2期。

[44]同[42]，第354页。

[45]《土钉支护技术规范（GJB 5055-2006）》，第6页，2007年。

[46]吕韬等《高填方土质边坡中竹筋的应用研究》，《土木工程学报》2010年第7期。

[47]横架是位于外檐与身内柱顶之上，连接两纵架的构造。见陈明达《蓟县独乐寺》，第38页，天津大学出版社，2007年；蒋嘉元等《中国古代木构建筑之“架”：术语含义与构架变迁》，《建筑学报》2024年第6期。

[48]王文丹《辽上京宫城南门门楼基座做法初探》，《草原文物》2020年第2期。

[49]“筑城之制每高四十尺，则厚加高二十尺，其上斜收减高之半。若高增一尺，则其下厚亦加一尺，其上斜收亦减高之半，或高减者亦如之。城基开地深五尺，其厚随城之厚。”同[30]。

[50]芦苇《干旱地区夯土遗址锚杆加固锚固机理研究》，表5.4，西安建筑科技大学博士学位论文，2017年。

[51]同[30]，第466页。

[52]贾茜等《油松建筑材林最适主伐龄研究》，《中南林业科技大学学报》2020年第8期。

[53]依《营造法式》规定城高40尺，斜收10尺设置。同[30]，第149页。

[54]王树理主编《地下建筑结构设计》（第3版），清华大学出版社，2015年。

[55]同[45]。

[56]此数据来自发掘者，见国庆华《陕西石峁皇城台城门用功试释》，《建筑史学刊》2022年第1期。此外，20世纪80年代，当地老乡曾在南墩台南墙取石时将两根絍木带走，絍木1长2.5米，长径16、短径15厘米；絍木2长2.25米，长径24、短径13厘米。不知这两根絍木的位置关系。见陕西省考古研究院等《发现石峁古城》，第100页，文物出版社，2016年。

[57]此数据是将《曲阜鲁国故城》图一五导入Auto CAD中，依据比例缩放后测量南侧完整夯棍所得。

[58]此处宋尺长度取0.32米。见刘春迎《从北宋东京外城的考古发现谈北宋时期的营造尺》，《文物》2018年第2期。

[59]乔迅翔《宋代官式建筑营造及其技术》，第146页，同济大学出版社，2012年。

[60]傅熹年《中国科学技术史·建筑卷》，第94页，科学出版社，2008年。

[61]如样式雷家族的口诀，见蒋博光《“样式雷”家传有关古建筑口诀的秘籍》，《古建园林技术》1988年第3期。

[62]同[59]。

[63]傅熹年《中国古代城市规划、建筑群布局及建筑设计方法研究》，“前言”，中国建筑工业出版社，2015年。

[64]例如张十庆《〈营造法式〉材比例的形式与特点——传统数理背景下的古代建筑技术分析》，《建筑史（第31辑）》2013年第1期。

[65]王贵祥对唐宋木构建筑单体中

[66]王树声将隋唐长安城的宫城、皇城与外郭的形态解构为内含等边三角形的矩形（即

[67]《建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-2012）》，第47页，2012年。

[68]何璐《A公司作业成本法下研发中心施工项目成本管理研究》，西安理工大学硕士学位论文，2019年。

[69]李莹玉《新郑门土遗址关键部位力学性能研究》，河南大学硕士学位论文，2018年。

[70]“工则”是“则例”的意思，使已完成建筑和已制成器物的制作要求、尺寸大小、限用工时等成为有案可查、有章可循的规则和定例。见余同元《传统工匠现代转型研究——以江南早期工业化中工匠技术转型与角色转换为中心》，第34页，天津古籍出版社，2012年。

[71]傅熹年《社会人文因素对中国古代建筑形成和发展的影响》，第99页，中国建筑工业出版社，2015年。

[72]（汉）郑玄注、（唐）贾公彦疏《十三经注疏·周礼注疏下》，第1670~1672页，上海古籍出版社，2010年。

来 源：中国社科院考古研究所