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。以生土作為主體結構材料的房屋通常被稱為生土建筑。
1 傳統夯土建筑形成條件
從中國傳統沿用的以‘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,在我國傳統營造技術和建筑文化遺產中,具有舉足輕重的地位。以生土為主要材料的建造傳統,在我國擁有數千年的歷史,分布也十分廣泛。根據住房和城鄉建設部于2010-2011年在全國農村開展的建國后最大規模的農房現狀抽樣調查顯示,傳統生土材料在民居建設中的應用遍及各個省份,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、生態環保、建造簡單、造價低廉等特點。其中,夯土建筑作為生土建筑中最重要的組成部分,在我國村鎮建設中具有十分重要的優化價值和推廣潛力。
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,橫跨山西全省和陜甘兩省的大部,寧夏回族自治區和內蒙古自治區西南部,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、形態最典型、類型最為多樣的區域。該地區黃土厚度大,土質均勻,地層全而連續,發育亦較典型。以石英構成的粉砂為主要成分的黃土,顆粒較細,土質粘度較高,粘聚力和抗剪強度較強,具有良好的整體性、穩定性和適度的可塑性。
與此同時,黃土高原地區是我國乃至世界上水土流失最嚴重、生態環境最脆弱的地區。其境內地貌復雜,溝壑所占面積可達總土地面積的50%。該地區常年干旱少雨,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、教育及技術水平限制等社會因素也極大增加了民居建設難度。在此背景下,千百年來該地區形成了用“土”這一唯一豐富的資源來建造房屋的傳統。因此,夯土建筑成為本地區分布最廣、歷史最悠久的建筑形式之一。
2 傳統夯土建筑類型分布
由于黃土高原地區范圍廣闊,民族文化類型眾多,所面臨挑戰也存在諸多差異,夯土建筑也具有多樣性的特點。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,是該地區人民長期以來適應自然社會環境的產物,由最傳統的居住形式之一-靠崖窯和地坑窯發展而來。傳統箍窯多為面南一字型排列布局,三聯排較為常見,也有個別地區呈現四聯排或五聯排的形式。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行防水保護處理。部分經濟條件較好的地區會在頂部砌筑瓦片,而陜西、山西等地則會覆蓋1-1.5m原土后進行夯實。由于箍窯不需采用木材等做屋蓋,相對其他傳統夯土建筑類型造價較為低廉。現新建箍窯多用作儲物、廚房等附屬空間,也有部分地區依然延續傳統用以居住。
坡屋頂結構合院民居。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。從布局上來看,坡屋頂結構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。晉陜地區年降雨量相對較大,房屋坡度較陡。由于黃土滲透性較強,故廈房多做成單坡以向院內匯集雨水。同時,該地區夏季較為炎熱,因此院子較為狹窄用以遮陽。此類民居外觀較為高大厚重,可同時起到防盜、防風沙的作用。而甘肅、寧夏等干旱少雨地區坡度則逐步減緩。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構,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。此類民居多建有高大的夯土圍墻,在圍墻內部建設房屋居住。其外表厚重樸實,極少開窗,多在南院墻設置門洞。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。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沙。在實際建造過程當中,一般先將莊墻夯筑完成,后進行內部建造。內部房間多用土坯做圍護結構,用木構架承重。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。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。常規堡子圍墻底部厚度可達3m,頂部寬可達1.5-2m,高可達5-6m。而形制較大堡子圍墻底部寬為6m,頂部可達2m,高可達11m。較大堡子內部多分院而居,而形制較小堡子則多為一字型排列數排。該類型建筑主要功能依然為防御,同時也可用于防范風沙。現存堡子多為建國前建造。建造時也一般將堡子高大外墻先夯筑完成,在對內部房屋進行建造。
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主要夯筑模具的夯筑工藝。該工藝具有操作簡單、廉價節約的特點,在黃土高原地區分布最為廣泛。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,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。椽條用來做夯筑時側模和端頭模(端頭模也有地區用竹夾板或木板等代替),側模椽子長度多為3m,直徑約10cm。立桿用于夯筑土墻時固定橫向椽條,而撐木則用以加固端頭模板。對于常規夯土墻體,在放完線并做完基礎以后,在待夯筑墻體兩側各埋入兩根立柱。然后在立柱內側將橫椽與其連接,作為夯筑側模。橫椽與立桿之間要打進木楔子用以控制墻體厚度。一般每邊側模由四根椽條組成。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地常見材料進行對拉處理。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,夯桿底部為一實心鐵夯或石夯,上部為一橫向手柄。
施工過程中,在模板架設完成以后,將土料倒入模板當中。每層倒入虛土約12cm。先將其用腳初步踩實,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。每個夯擊點需夯筑兩次。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。傳統夯土建筑工藝中椽筑法對人工數量要求較低,組織比較靈活,農忙時期,僅靠一名工匠也可完成土墻夯筑。而理想工作人數為4-5人。其中1-2人運料,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,一是預留法,在架模時即將洞口預留,安裝好門窗之后在其頂部砌筑土坯磚。另一個辦法是挖余法。夯筑時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,由于分層易侵蝕,一般將其鏟平。對室內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,因此也比較經濟節約。此類工藝跟椽筑法類似也可進行收分處理,主要分布在隴中等部分地區。
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等黃土高原邊緣地帶。該地區藏族人口分布較多,多采用長板夯筑(每塊板長度可達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,數十人同時夯筑。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,對結構安全較為有利。
板筑法采用的夯錘主要有兩種。一種夯錘與人同高,木質,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墻體邊緣部位,使墻體表面夯實度較高。另一種夯錘呈“T”字型,手柄約為0.8m高,夯頭較長。
板筑法模板架設方式類似于椽筑法。與其他夯筑方式相比,藏區長板版筑法相對比較靈活,若人員充分,可數十人一起夯筑,速度較快。該做法存在收分,對墻體強度較為有利。
采用板筑法的大部分地區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結語
多樣的傳統夯土建筑類型及其營造工藝充分適應了本地區的資源條件與各種挑戰,體現著我國各地區人民的居住智慧,成為我國傳統文化的有機組成部分。
(作者單位:西安建筑科技大學)