木結(jié)構(gòu)古建筑地基基礎(chǔ)的構(gòu)造做法

雷文亮

(太原理工大學建筑與土木工程學院，山西太原 030024)

0 引言

中國古代文明的重要組成部分之一就是古建筑［1］，古建筑物可以說是中華民族的瑰寶，甚至是世界的精華，具有極高的科學價值。古建筑根據(jù)功能的不同可以分為:園林、佛塔、寺院、廟宇、祠堂、宮廷、城池以及民居等。這些建筑物一般采用的是石塊砌體結(jié)構(gòu)或者是木結(jié)構(gòu)。其中最具有文化底蘊的應該是木結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)，數(shù)量極多，甚至很多木結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)被列為世界文化遺產(chǎn)以及中國文化遺產(chǎn)，部分還是重點的文物保護點。山西的應縣木塔以及五臺縣的佛光寺東大殿都是典型的木結(jié)構(gòu)，木結(jié)構(gòu)的建筑之所以可以保存到現(xiàn)在，主要是木結(jié)構(gòu)有著獨特的結(jié)構(gòu)體系特性。

關(guān)于地基的處理方法，我國古代的相關(guān)文獻均有記載，而且從文獻中可以看出古人對于建筑地基的處理特別的重視，如漢代的未央宮以及北京的紫禁城［2］均對地基作過處理，加強對上部結(jié)構(gòu)的承載力，防止在受重大破壞下，可以維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。木結(jié)構(gòu)建筑地基的處理方法隨著人類認識水平的提高也在從原始的僅依靠地理條件來解決發(fā)展到利用其他條件對地基進行加強處理，更好的服務(wù)于上層結(jié)構(gòu)的承重，而且對于現(xiàn)代建筑地基的處理仍具有指導性作用。

1 木結(jié)構(gòu)地基處理的方法

1.1 換土法

換土法就是在所要建造建筑物的地下測試其土的性能，若檢測得到地下的土不適于承載建筑物，則采用換土的方法進行處理，即將原先不適合承載的土挖去，然后換上無侵蝕性而且具有低壓縮性散體材料，接著進行人工夯實，一般是分層進行夯實，被夯實后的土層作為地基的土層。通過現(xiàn)有文獻的查閱，一般換土法只是替換一部分土，而沒有進行全部的換土記錄，山西五臺山現(xiàn)有的建筑南禪寺就是將柱子下面的土層進行替換，同樣只是替換了部分的土而已。還有就是采用碎粘磚土層替代原來的土層作為地基的持力層［3］，具有良好的承載能力和穩(wěn)定性，一般適用于地基土層相對比較軟弱的土層或者是土層比較復雜的，這種處理方法在現(xiàn)代建筑軟弱土層的處理方法中有異曲同工之妙。

1.2 密實加固法

密實加固法跟換土法是兩種不同的概念，密實加固法主要是應用打樁技術(shù)對土層進行加固，從現(xiàn)存的建筑物來看，這種方法適用于粉砂層的土層，跟現(xiàn)代建筑打樁地基處理方法是一致的。同時用樁的數(shù)量密度以及直徑粗細程度由場地地質(zhì)條件的不同和要求地基承載力的大小決定。古代土質(zhì)比較松軟的地帶常常采用打地樁的方法，進行土層的密實和加固，目的是形成一個堅固的持力層，持力層包括樁、土以及砂。

1.3 其他方法

我國現(xiàn)行JGJ 79-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范關(guān)于地基處理的方法進行了詳細的敘述，其中包括灰土擠密樁法、地基換填墊層法和土擠密樁法等十多種地基處理方法，它們的原理基本上是按照古代地基處理的方法進行改良設(shè)計的。它們都是采用人工方法來對原有建筑物地基軟弱土層的滲透性質(zhì)和變形性質(zhì)進行改善，主要是為了確保上層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全而提高底層地基的承載力。

2 木結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)做法

地基以上至柱根的部分被稱為木結(jié)構(gòu)古建筑的基礎(chǔ)，對維持上層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定起著牽一發(fā)而動全身的作用。隨著時間的流走，有關(guān)木結(jié)構(gòu)古建筑地基的做法也是不斷發(fā)展變化的。在古文獻中兩本文獻對于我們了解古建筑起著至關(guān)重要的作用，一本是《清代的工程做法則例》，一本是宋代的《營造法式》，《營造法式》主要是對宋代以前的建筑做了總結(jié)，其中不乏對木結(jié)構(gòu)古建筑的研究，是木結(jié)構(gòu)研究的重要參考文獻，而后來的《工程做法則例》是對明清時代的建筑做的總結(jié)，也是關(guān)于古建筑物研究的重要文獻資料。木結(jié)構(gòu)古建筑的基礎(chǔ)可以根據(jù)古建筑文獻進行分類，具體可以分為以下幾種［4］:

1)天然石基礎(chǔ)。

天然石基礎(chǔ)主要使用的是自然的巖石作為建筑物的基礎(chǔ)［5］，這種基礎(chǔ)的出現(xiàn)比較特殊。地處山西省五臺縣的佛光寺就是采用的天然石基礎(chǔ)進行對地基的處理。使用天然石作為地基必須首先對天然石的特性進行了解，然后才可以用于地基的處理，了解巖石要從巖石的構(gòu)成以及是否有足夠的承載力入手，目的是為了維護上層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2)夯土基礎(chǔ)。

夯土基礎(chǔ)作為古建筑的基礎(chǔ)同樣具有比較長的歷史，在河南省發(fā)現(xiàn)的宮殿建筑群經(jīng)有關(guān)專家學者進行考查，認為這個建筑群體基本上采用的就是夯土基礎(chǔ)，而且發(fā)現(xiàn)宮殿以及宮殿周圍的夯土的深度要深，以及夯土的結(jié)實程度相比其他處要好。鳳雛縣(地處陜西岐山)的建筑基礎(chǔ)同樣被認定為夯土基礎(chǔ)。

明代人們對地基的處理采用夯土技術(shù)的一般是將素土進行夯實，到了清代，素土夯實技術(shù)不能滿足結(jié)構(gòu)的承載力要求，但是部分少數(shù)人，一些次要建筑以及臨時構(gòu)建物還是會使用素土進行夯實基礎(chǔ)。

3)碎磚粘土基礎(chǔ)。

碎磚粘土技術(shù)的基礎(chǔ)就是夯土技術(shù)的改良方案。不再以素土直接進行夯實，一般在素土中摻雜一些碎磚、瓦片以及石渣等廢棄的粗骨料，對于建筑物的強度的提高有一定的幫助。古文獻中記載戰(zhàn)國時期的城墻的基礎(chǔ)在進行夯土務(wù)實的時候就摻雜了碎磚粘土用來提高地基的強度［6］。同樣位于山西省五臺山的南禪寺在柱地基的處理下加入了瓦片以及碎磚等物。

碎磚粘土基礎(chǔ)的具體操作方法是建筑基槽內(nèi)從下到上，碎磚和夯土分層布置，待每層夯實后繼續(xù)下一層的夯實。北京故宮的建筑群里面的城墻門座就是這么處理的［7］。

4)灰土基礎(chǔ)。

灰土基礎(chǔ)的操作就是寶黃土和白灰按照一定的比例進行拌合使用，然后鋪于基槽內(nèi)，之后分層進行夯實，這樣就形成了灰土基礎(chǔ)。灰土基礎(chǔ)常用的配合比見表1。

表1 灰土基礎(chǔ)常用的配合比

根據(jù)工程的大小以及夯實直徑的不同，大夯灰土和小夯灰土是夯筑的兩種方法，其中大夯灰土又可以分為小式大夯灰土和大式大夯灰土兩種，大夯灰土應用于各種建筑中，夯筑時，夯筑的數(shù)目(稱為“一槽”)的標準是四把以上，而小夯灰土每槽所用的夯數(shù)就更多了，一般可以分為二十四把夯、二十把夯、十六把夯，以夯筑數(shù)來確定夯筑灰土的不同。

灰土基礎(chǔ)中，還有一種比較獨特的做法就是在灰土基礎(chǔ)中加入糯米汁［8］，俗稱糯米汁灰土基礎(chǔ)。

5)砌筑基礎(chǔ)。

明代時期的建筑采用了相對先進的地基處理方法，使用砌筑體對地基進行處理。砌筑體主要采用磚塊或者是石材(方石、卵石等)砌筑的磉墩以及磚磉之間的攔土墻。用于砌筑基礎(chǔ)的灰漿的比為 3∶7 或者是 4∶6(泥漿之比)［9］。

6)筏形基礎(chǔ)。

筏形基礎(chǔ)，在現(xiàn)代建筑中有一個專業(yè)術(shù)語叫做“承臺”，方形或者是圓形的斷面形式，基礎(chǔ)是整齊的排木。適用于土質(zhì)條件不好的而且上部建筑的重量偏大的建筑物的構(gòu)造，使用筏形基礎(chǔ)可以有效的防止建筑物地基的不均勻沉降。

7)樁基礎(chǔ)。

樁基在日常生活中的很多建筑物中都可以看到，一般使用在泥土中或者是土質(zhì)相對比較柔軟土層中。跟現(xiàn)代建筑不同的是，古代的樁基是木頭制成的，而不是現(xiàn)在的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，當時認為木頭是比較堅韌的，擁有較好的耐久性能，在地下水位附近可以承受較大的承載力。

3 結(jié)語

木結(jié)構(gòu)古建筑的地基處理跟現(xiàn)代建筑的地基處理存在著一些差別［10］，主要是由于當時的社會環(huán)境以及人類對自然的認識程度決定的，是當時環(huán)境下人類智慧的結(jié)晶，具有科學性和合理性，當代建筑很多地基處理的方法都是在古建筑地基處理的方法中衍生出來的。

［1］趙廣超.不只中國木建筑［M］.北京：生活·讀書·新知三聯(lián)書店，2006.

［2］中國科學院地震工作委員會歷史組.中國地震資料年表［M］.北京：科學出版社，1956.

［3］［宋］李 誡.營造法式［M］.上海：商務(wù)印書館，1950.

［4］梁思成.梁思成全集(第六卷)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.

［5］劉致平.中國建筑類型及結(jié)構(gòu)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1957.

［6］梁思成.營造法式注釋［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1983.

［7］白麗娟，王景福.清代官式建筑構(gòu)造［M］.北京：北京工業(yè)大學出版社，2000.

［8］陳明達.營造法式大木作研究［M］.北京：文物出版社，1981.

［9］馬炳堅.中國古建筑木作營造技術(shù)［M］.北京：科學出版社，1991.

［10］喻維國，王魯民.中國木構(gòu)建筑營造技術(shù)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993.