夯土墻與福建土樓

福建土樓把中國(guó)傳統(tǒng)的夯土施工技術(shù)推向了頂峰，現(xiàn)已正式列入世界遺產(chǎn)目錄。對(duì)比明清時(shí)代福建土樓的夯土墻就可知道土樓人對(duì)夯土技術(shù)發(fā)展的貢獻(xiàn)。

以南靖縣典型土樓為例：圓樓懷遠(yuǎn)樓，其外墻總高12.28米，底層墻壁厚1.3米；方樓和貴樓外墻總高13米，底層墻厚1.3米；高厚比達(dá)到10:1。若按宋《營(yíng)造法式》的規(guī)定建造土樓，則底層墻厚要做到4.1-4.3米。福建土樓比宋時(shí)做法足足減薄了近3米，更不用說(shuō)在永定縣一些五鳳樓中高四五層的主樓，其內(nèi)外墻厚度不過(guò)50至60厘米?？梢?jiàn)在明末清初，福建的夯土技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了巔峰。

福建古代工匠在土樓建造中從地基處理、夯土墻用料、墻身構(gòu)造以及夯筑方法諸方面都積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。正因?yàn)槿绱耍＝ㄍ翗堑暮煌翂Σ拍茏龅竭@樣薄而又能達(dá)到堅(jiān)固和抗震的要求。

首先是夯土墻的用料。土墻以土為材料，土質(zhì)的好壞直接關(guān)系到土墻的堅(jiān)固性。福建土樓所在的地區(qū)山多土多，建樓均可就地取材。一般選用黏性較好含砂質(zhì)較多的黃土，如果黏性不夠，還要摻上“田岬泥”（又稱“田底泥”，即水田下層未曾耕作過(guò)的黏土）。一般凈黃土干燥后收縮較大，夯成土墻易開(kāi)裂，含砂質(zhì)則可降低縮水率以減少土墻開(kāi)裂，有的摻合舊墻的泥土（老墻泥）也可以減少土墻開(kāi)裂。摻黏土是為了增加黏性，保證墻體的整體性與足夠的強(qiáng)度。由于各地方土的含砂量千差萬(wàn)別，因此黃土、黏土及老墻泥的配合比例完全由經(jīng)驗(yàn)確定。通常不能直接使用生土，而要把生土與摻合的田底泥等反復(fù)翻鋤，敲碎調(diào)勻，而且翻鋤得越仔細(xì)、堆放的時(shí)間越長(zhǎng)越好。這實(shí)際上是促使土壤中的腐殖質(zhì)通過(guò)發(fā)酵流失（俗稱“熟化”），這樣的泥土版筑成的土墻強(qiáng)度高且不易開(kāi)裂。

閩南沿海土樓夯土的用料更為講究，通常用“三合土”即黃土、石灰、砂子拌和夯筑，有的土中還摻入紅糖和秫米漿，以增加土墻的堅(jiān)硬程度。這樣的土夯成的土墻鐵釘都難以釘入，經(jīng)數(shù)百年風(fēng)雨仍完好無(wú)損。此外，夯筑時(shí)對(duì)土中含水量的控制，也是保證土墻質(zhì)量的關(guān)鍵。含水量太少，土質(zhì)黏性差，夯筑的土墻質(zhì)地松散，顯然不結(jié)實(shí)；含水量過(guò)多，土墻無(wú)法夯實(shí)，水分蒸發(fā)后墻體容易收縮開(kāi)裂。通常施工中依經(jīng)驗(yàn)掌握，熟土捏緊能成團(tuán)，拋下即散開(kāi)就認(rèn)為水分合適。

其次是墻身的構(gòu)造處理。墻腳用卵石干砌以防洪水浸泡。墻厚從底層往上逐漸減薄，外皮略有收分，內(nèi)皮分層退臺(tái)遞收，一般每層減薄3至5寸（約10-17厘米），這樣在結(jié)構(gòu)上更加穩(wěn)定，又減輕了墻身的自重。為增加墻身的整體性，土墻內(nèi)還配筋，即在水平方向設(shè)置“墻骨”。通常的做法是將毛竹劈成一寸多寬（約3-4厘米）的長(zhǎng)竹片，作為竹筋?yuàn)A在夯土墻之中，墻的高度方向每隔三四寸（約10-13厘米）放一層竹筋，其水平間距約6至7寸（約20-24厘米）。也有用小松木枝、小杉木枝作墻骨的。兩枋之間配長(zhǎng)的竹筋拉結(jié)，客家人稱之為“拖骨”，即在模板底伸出，比模板長(zhǎng)一二尺（約33-66厘米）。由于夯筑中上下枋之間在各層均錯(cuò)開(kāi)以避免通縫，所以加上墻骨、拖骨的拉結(jié)使墻的整體性大大增強(qiáng)。

在方形土樓中，外墻的轉(zhuǎn)角處還要特別布筋加固，即用較粗的杉木或長(zhǎng)木板交叉固定成“L”型（當(dāng)?shù)胤Q“勾股”），埋入墻中，通常每三“版”土墻放一組“勾股”拉結(jié)，以增強(qiáng)墻角的整體性。

閩西的客家人在夯土墻施工中，有一套科學(xué)的夯筑方法，當(dāng)?shù)胤Q為“舂法”，其操作要分三階段完成：首先是沿墻的厚度與長(zhǎng)度兩個(gè)方向間隔2至3寸（約6.6-10厘米）舂一個(gè)洞，每個(gè)洞要連舂兩下，客家人稱為“重杵”；然后在每四個(gè)洞之間再舂一下，客家人稱為“層杵”，最后才舂其余的地方，“重杵”的目的是把黏土固定住，才能確保舂得密實(shí)，如果無(wú)規(guī)則地亂舂，黏土擠來(lái)擠去，厚度這么大的土墻就很難夯得均勻，夯得結(jié)實(shí)。夯好之后還要用尖頭鋼釬插入土墻，通常憑經(jīng)驗(yàn)以鋼釬插入的深度來(lái)判斷土墻夯筑的密實(shí)度，這種嚴(yán)格的檢測(cè)手段也是確保土墻質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

此外，福建土樓土墻的夯筑是分階段有序地進(jìn)行的。土樓每層的層高約3.6米，通常分兩個(gè)階段夯筑：第一階段夯筑八版，每版高40厘米，然后停一兩個(gè)月，第二階段待墻體干燥到一定程度，再夯第九版，隨之在土墻上挖好擱置樓板龍骨的凹槽，槽的深度隨龍骨的大小有所變化，以保證樓面的水平。擱好龍骨后，不等墻體干燥即可重復(fù)以上兩階段夯筑法，夯筑第二層樓的八版，如此直到頂層。這樣分階段夯筑，不僅便于挖槽，使擱置樓板龍骨時(shí)墻體有足夠的強(qiáng)度，而且又能配合農(nóng)家耕作季節(jié)，分階段地農(nóng)新生空隙施工。

因?yàn)橥翂Ω叨却?，又有相?dāng)?shù)暮穸?，由于自重和上部荷載的作用，以及本身干燥過(guò)程的收縮，整個(gè)墻體在施工過(guò)程中變形是比較大的，因此如何保證墻體變形之后仍能保持垂直，這是夯土墻施工的一大難點(diǎn)，除了施工中不斷檢測(cè)之外，客家人還從實(shí)踐中摸索出一套保持土墻垂直的經(jīng)驗(yàn)。由于日曬和風(fēng)吹的作用，土墻的兩個(gè)面干燥的快慢是不一樣的：向陽(yáng)面即先干的一面較硬，后干的一面相對(duì)較軟，在巨大的自重壓力作用下，后干的一面壓縮變形較大，因此土墻會(huì)倒向后干的一側(cè)，民間把這種現(xiàn)象形象地稱為“太陽(yáng)會(huì)推墻”。因此他們?cè)诤恢翂r(shí)，依照常年積累的施工經(jīng)驗(yàn)，有意識(shí)地使土墻微微倒向朝陽(yáng)的一側(cè)，這樣，待土墻筑好之后會(huì)自動(dòng)調(diào)整為垂直。有時(shí)剛建好的土樓還很難對(duì)夯墻質(zhì)量下結(jié)論，要待一二年后，土墻干透了若還能保持垂直、穩(wěn)定才算高質(zhì)量。這些夯土施工經(jīng)驗(yàn)直到今天還具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

除了夯土墻身質(zhì)量之外，土墻的基礎(chǔ)處理更是至關(guān)重要。通常用大卵石來(lái)砌筑基礎(chǔ)。若在土質(zhì)不理想的地方建樓，比如在淤泥地、稻田等軟土地基上建造，在如今也是一個(gè)難題。土樓高四五層，墻又厚、自重又大，只有保證整座樓的墻很均勻地沉降，才不致于造成墻體開(kāi)裂或倒塌，客家人在實(shí)踐中摸出一套用松木墊墻基的方法。

所謂夯土版筑，就是用木棒(亦稱夯杵)將黃土用力夯打密實(shí)變硬而建造起來(lái)的樓房。夯土造屋早在殷商時(shí)代就有了。從考古發(fā)掘上來(lái)看，我國(guó)這種夯筑技術(shù)的最古遺例，是在河南省湯陰縣叫做白營(yíng)子的地方，它是七八千年前的新石器末期的遺址。公元前l(fā)l世紀(jì)(商代)以后，這種技術(shù)被各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，許多規(guī)模宏大的宮室和陵墓都是用夯筑技術(shù)建造的，特別是夯土臺(tái)基成為建筑物的必有通式。在四千多年前的大禹王時(shí)代，不僅利用這種技術(shù)建造城池宮殿，而且用于修堤筑壩，治理水患?，F(xiàn)尚存河南省安陽(yáng)、鄭州等三千余年前的城池宮殿遺址，都是利用夯筑技術(shù)建造的。鄭州的商城遺址四周總長(zhǎng)6960m，采用分段版筑逐段筑成，質(zhì)地相當(dāng)堅(jiān)固。這種夯筑技術(shù)伴隨著漢民族的遷徙，從黃河流域跨過(guò)揚(yáng)子江，向江南地區(qū)傳播，直至傳播到福建省西南部、廣東省東北部、江西省南部的山區(qū)農(nóng)村。

隨著漢族南遷，從唐代開(kāi)始，福建、廣東、江西的夯筑技術(shù)逐漸發(fā)達(dá)，到了明代，福建西南部山區(qū)農(nóng)村造房屋都以粘土為主要建筑材料，并利用夯土技建造，這種夯土技術(shù)已到了巔峰水準(zhǔn)，建造的樓一般皆為三四層，高達(dá)五六層，有的高度超過(guò)20米。北宋李誡編修的《營(yíng)造法式》規(guī)定：“筑墻之制，每墻厚三尺(1尺一0．33m)，則高九尺，其上斜， 比厚減半；若高增三尺，則厚加一尺，減亦如”。而福建大部分建于明清時(shí)代的土樓，是中夯土版筑技術(shù)經(jīng)幾千年積累提高的技術(shù)結(jié)晶，是夯土文明最高成就的實(shí)物，這種夯土墻的技術(shù)水準(zhǔn)到了高度與寬度之比是25：1的登峰造極境界，可謂是對(duì)古代夯土技術(shù)的一大貢獻(xiàn)。

古代建筑、城墻及墓葬大量使用夯土墻，在考古中夯土墻有重要意義。

陶寺古觀象臺(tái)基址夯土墻

山西臨汾南襄汾縣發(fā)現(xiàn)了大約公元前2600到公元前2100年之間的陶寺遺址。2003年，在陶寺遺址中發(fā)現(xiàn)了一座大型建筑基地址：古觀象臺(tái)基址。

古觀象臺(tái)基地址的建筑形狀為大半圓形，面積約1400平方米。原有三層臺(tái)階，現(xiàn)僅存基礎(chǔ)。第一層臺(tái)基基礎(chǔ)的第一道夯土墻，也即最外側(cè)夯土墻，其外緣距圓心25米。第二層臺(tái)基基礎(chǔ)的第二道夯土墻，距臺(tái)基圓心半徑22米。第三層臺(tái)基基礎(chǔ)的第三道夯土墻，距圓心半徑12.25米。在第三道夯土墻與生土臺(tái)芯之間，筑有一道夯土柱，揭露部分共計(jì)11個(gè)，自北向南排列成圓弧狀，距圓心半徑10.5米。D11西邊D12和D13拼接為一體成一道墻。夯土柱平面以長(zhǎng)方形為多，長(zhǎng)度多為1.3米左右，寬度多在1米左右。夯土柱D1—D11之間有10到縫隙，縫寬多在0.2米。各縫之間縫中線夾角為6.5、7、7.5、8度，其中以7.5度為最多。據(jù)此推測(cè)，該觀象臺(tái)的主要功能之一可能是觀測(cè)日出以定節(jié)令。

臺(tái)基圓心，經(jīng)GPS定點(diǎn)測(cè)量，確定為：北緯35°52′55.8″，東經(jīng)111°29′55.1″，海拔572米。

首座商代都城夯土墻

商代早期都城遺址———鄭州商城是一座擁有宮城、內(nèi)城、外郭城和護(hù)城壕的規(guī)模龐大的城址，其防御體系是通過(guò)外郭城和護(hù)城壕與東部湖泊內(nèi)的大面積水域構(gòu)成的。這是中國(guó)商代最早而且是最大的一座王都，也是中國(guó)歷史上第一座建有城垣的王都，它擁有的城墻宮殿、手工作坊、祭祀窖藏、青銅禮器、防御設(shè)施和配套的供排蓄水系統(tǒng)，在中國(guó)城市發(fā)展史上有開(kāi)創(chuàng)性的地位。

鄭州商城外郭城的南面、西面是堅(jiān)實(shí)的夯土墻，此次發(fā)現(xiàn)的南、西夯土墻長(zhǎng)達(dá)6000多米，南墻和西墻的南段是護(hù)城壕。北墻距城墻10米遠(yuǎn)處也發(fā)現(xiàn)有護(hù)城壕。

陜西周原周公廟遺址夯土墻

周公廟遺址位于陜西省岐山縣城西北十五華里的鳳凰山的南麓，周公廟因唐代周公旦的祭祠而得名。在大約10平方公里的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了灰坑、建筑基址、陶片等古代遺跡與遺物。該遺址面積廣大、內(nèi)涵豐富，以仰韶文化、龍山文化、先周--西周等四個(gè)時(shí)期的遺存為主，尤以后者最引人注目。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)周代刻辭甲骨、有4條墓道的最大規(guī)模的周代墓葬群，以及圍繞墓地的夯土墻，由此判斷該遺址是一處大規(guī)模的周代聚落。

秦始皇陵夯土墻

秦始皇陵封土堆下是否真的存在地宮？這是本次科學(xué)探測(cè)所要回答的一個(gè)大問(wèn)題。曾有民間傳說(shuō)秦陵地宮在驪山里，另外也不排除封土堆下是用來(lái)迷惑盜墓者的假墓的可能性。在測(cè)量中，研究人員探測(cè)到了諸多的異常情況：由地宮開(kāi)挖后回填夯土引起的明顯重力異常以及彈性波法的反射異常；由與開(kāi)挖范圍相對(duì)應(yīng)的封土堆中的細(xì)夯土墻引起的明顯磁異常；由墓室引起的高電阻率異常；圍限在開(kāi)挖范圍內(nèi)的汞異常和由宮墻引起的重力異常和繞射點(diǎn)異常，加之已知的墓道，這些異常勾勒出一個(gè)巨大的地下建筑群輪廓。這說(shuō)明，秦皇陵地宮就在封土堆下，因?yàn)榧倌故遣豢赡苡腥绱伺涮捉ㄖ摹?

研究人員在進(jìn)行了多次磁性測(cè)定后，發(fā)現(xiàn)封土有明顯磁性，且粗夯土和細(xì)夯土的磁性也有一定差異。經(jīng)過(guò)證實(shí)，磁異常范圍與封土堆下方的細(xì)夯土墻的范圍近乎一致。由此推斷異常是有封土堆下方的細(xì)夯土墻引起。細(xì)夯土墻內(nèi)外為粗夯土。這種復(fù)雜的封土結(jié)構(gòu)也從側(cè)面證明了封土堆下方存在真墓。封土堆中存在高出地面的夯土墻，在此以前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)。

版筑夯土墻與古城墻

版筑夯土墻是我國(guó)最早采用的構(gòu)筑城墻的方法.它是以木板作模,內(nèi)填粘土或灰石,層層用杵夯實(shí)修筑成的.在長(zhǎng)城沿線,可以看到不少地方是夯土墻.它們有的是用粘土和砂,再夾以紅柳或蘆葦?shù)闹l夯筑成的.也有的地方是用土,砂,石灰加以碎石夯筑的.版筑夯土墻,她的高度一般是底厚的一倍左右,頂部寬度為墻高的四分之一至五分之一,所以城墻有明顯的收分.這種墻有一定的承載能力,它能阻止敵人步,騎兵的行動(dòng),抵抗冷兵器(刀,搶,箭等)的襲擊,并可就地取材,施工也很簡(jiǎn)便.所以隋朝以前的長(zhǎng)城,多是采用版筑夯土墻.漢代夯層在15公分左右,由于筑城術(shù)的進(jìn)步,唐代和明代筑城夯層則在30公分左右.但這種墻容易被敵人破壞,而且不耐風(fēng)雨剝蝕,天長(zhǎng)日久會(huì)自行坍倒.例如在玉門關(guān)和漢長(zhǎng)城烽臺(tái),明顯打有木筋,相隔數(shù)米并有規(guī)則,至今猶存.但是一些唐代如鎖陽(yáng)城和明代的大同古堡,一些木筋則腐爛掉,少許耐腐蝕木料則存留.蘆葦筋在玉門關(guān)大小方盤城呈規(guī)則分布,上下左右各相隔20公分左右.漢長(zhǎng)城厚度足夠容2個(gè)全副鎧甲士兵相向通過(guò),現(xiàn)存厚度在1.2米以上.城墻高度,都在8~18米左右,體現(xiàn)了筑城術(shù)整體的堅(jiān)固和技巧. 部分長(zhǎng)城也采用了版筑夯土墻方法構(gòu)筑 。

唐長(zhǎng)安的皇城、宮墻均為夯土墻，城內(nèi)的里坊也用夯土墻分隔，到了北宋夯土技術(shù)又有進(jìn)步。北宋匠作少監(jiān)李誡編修的《營(yíng)造法式》一書中就系統(tǒng)總結(jié)了當(dāng)時(shí)夯土版筑技術(shù)的成就。其中規(guī)定“筑墻之制，每墻厚三尺，則高九尺，其上斜收，比厚減半；若高增三尺，則厚加一尺，減亦如之”。福建土樓把中國(guó)傳統(tǒng)的夯土施工技術(shù)推向了頂峰。

夯土墻 [hāng tǔ qiáng]（rammed earth wall ）指用夯土方法修筑的墻。

修筑夯土墻的工具需有墻篩一副，夯杵兩根(亦稱舂杵棍)，圓木橫擔(dān)若干支，大拍板一把，小拍板若干把，繩線一盤，魯班尺或楊公尺，短木尺和三角尺、水準(zhǔn)尺各一把，鐵錘、榔鋤頭、鐵鏟、丁字鎬各一把，以及泥刀、竹刮刀、鋤頭、木鏟、簸箕若干。

墻篩以老硬杉木制作，外部略顯粗糙，但內(nèi)平整。規(guī)格一般長(zhǎng)1．5~2m，高40cm，木板厚7cm，其形狀與制磚木模相似，若建造圓土樓的墻

篩則制成弧形狀。墻篩的一端為開(kāi)放的，用硬雜木制成的“墻卡”支撐，成“H”形，非開(kāi)放的一端以“墻針”固定?！皦︶槨睘閮筛蚤绢^固定的模封，這樣墻篩能靈活拆卸，任意改變墻篩的內(nèi)空。內(nèi)空即構(gòu)筑

的土墻厚度。夯筑土墻的舂杵棍，用重實(shí)而不易開(kāi)裂的雜木制作而成，重約5~10kg。杵棍兩端一頭大一頭小，直徑約8~10cm，中間部分削至適于手握為準(zhǔn)，沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。長(zhǎng)約與人等高。墻篩內(nèi)填上虛土?xí)r用小頭夯，待夯得差不多了再用大頭夯平。大小拍板也是用雜木做成的，大拍板長(zhǎng)約lm，小拍板長(zhǎng)20cm，寬約7cm，都是圓把手，表面油光。作用是：毛墻夯成一版后，墻篩一脫開(kāi)，就用大拍板重拍毛墻兩面的墻皮，使墻面表皮硬實(shí)；小拍板則用于補(bǔ)墻修光墻面。

不同類型的夯土墻的抗剪性能及抗震性能

在單調(diào)荷載作用下，素土墻、草土墻的承載力相近，而灰土墻的承載力較低。在反復(fù)荷載作用下，三種墻體的骨架曲線變化規(guī)律相似，且極限承載力的大小也相近。與單調(diào)荷載作用下的極限荷載相比，在反復(fù)荷載作用下的極限荷載略有降低，約為單調(diào)加載時(shí)極限荷載的80% ～85%。在單調(diào)荷載或反復(fù)荷載作用下，素土墻、灰土墻、草土墻相互之間的延性系數(shù)略有差異，灰土墻和草土墻的延性系數(shù)要稍低一些?；彝翂Φ臉O限剛度要大于相同工況的素土墻和草土墻。從滯回曲線的耗能能力來(lái)看，素土墻和草土墻的耗能能力較好，灰土墻的耗能能力較差。2100433B