中國傳統生土營建工藝中夯土工藝的發展與應用

李廣林

（北京建筑大學，北京 100044）

生土營建在我國有著數千年的歷史，分布亦十分廣泛。中國建造傳統中常以“土木之功”作為所有建造活動的概括，由此可以看出生土與木材一樣在我國的建造傳統中有著舉足輕重的地位。由于不同時期、不同地域的人文環境，自然環境以及經濟技術發展的差異，我國傳統生土營建工藝又有著多種方式，根據國際生土建筑中心的研究統計，全世界對于生土材料的應用可被歸納為整體筑造、土磚砌筑、輔助材料3大應用類型，以及夯土、土墼、土坯、草泥剁墻、覆土、木骨泥墻等18類材料加工形式，在我國常見的傳統生土營建工藝主要包括夯土、土墼、土坯、草泥抹面、木/竹骨泥墻、覆土等6種類型。夯土作為其中應用范圍最廣的類型至今在部分地區仍有使用。隨著人們對于生土建筑以及生土材料研究的不斷深入，這一中國傳統營建工藝極大地克服了其本身的固有缺陷，如今能夠滿足人們的基本要求，同時又因其具有特殊的肌理效果以及一定的藝術性，近年來又逐漸走入大眾的視野之中，主要應用于鄉土民居、公共建筑和室內設計等相關領域，使得傳統的工藝又煥發了新的生命。

1 中國傳統夯土營建工藝

1.1 原始夯土工藝

生土，指以原狀土為主要原料，無須焙燒僅需簡單機械加工，便可用于房屋建造的建筑材料。其傳統形式包括夯土、土坯、泥磚、草泥、屋面覆土等。以生土作為主體結構材料的房屋通常被稱為生土建筑[1]。夯土是生土營建中常見的一種方式，顧名思義是利用夯錘將生土材料在模板內擊實成型，作為建筑墻體或者樓地面層[2]。目前有文獻記載的最早利用夯土工藝進行建造的建筑遺址為興隆洼文化遺址（B.C.6300—B.C.5400）[3]，夯土工藝的早期應用主要用于水平地面，通過夯實黃土形成坡道來解決室內高差問題。同時期的山東淄博后李文化遺址中，半地穴房屋室內地面也采用夯土作為下部墊層。隨后在母系氏族社會，以農耕為主的經濟體系下，人們提出了定居的要求，穴居的形式在黃土地帶得到迅速的發展，但是夯土工藝的發展受到地理環境和經濟技術的限制一直處于早期應用于水平地面的階段，例如仰韶文化半坡遺址（B.C.4900—B.C.3800）的發現，夯土工藝仍然主要用于地基處理，將回填土夯實做柱基。但是在半坡建筑發展時期，由于工具加工技術的進步，木材在這段時期得到大量的應用，建筑類型由穴居向半穴居、地面建筑發展，形成了以木構為骨干的原始建筑土木混合結構體系也就是木骨泥墻、草泥抹面等生土營建工藝。

隨著社會分工的愈發明顯，私有制的逐漸鞏固，社會財富和政治權利的日益集中，人們之間的矛盾激化，為了保護統治階層和氏族集團的利益，筑造城池便成了不可缺少的社會需要和建筑活動了。但是在原始社會時期由于技術水平的限制，土和木便成了最簡單、最易得的建筑材料，在此階段夯土工藝得到廣泛的應用與發展。我國最早的古城遺址為湖南澧縣城頭山古城遺址（B.C.4000—B.C.2 800）[4]，城垣以黃、灰二色膠泥夯筑而成，中間塞以卵石，夯層厚度為10～20 cm。由此可見夯土工藝已經由水平地面的應用延伸到城垣夯筑，同時較為進步的是卵石的添加體現了原始社會人們已經開始了對于骨料的使用。在四川新津縣寶墩古城遺址中（約B.C.2500）發現部分城垣頂部以卵石疊壓，夯筑工具已使用板狀夯具和棍，板痕大多寬10 cm，長50～58 cm，深0.2 cm[4]。由此可見現代夯土工藝中常用的壓頂措施已經在當時以一種極為簡單的方式所利用，卵石壓頂的使用標志著夯土工藝逐步走向成熟，新的夯具的出現代替原始的卵石拍打的夯筑方式也為重要進步。

筑城活動的進行過程中，造屋的建筑活動亦沒有停止。在大河村仰韶文化遺址（B.C.3900—B.C.2900）中發現了采用料礓石粉、黃沙和少量黏土合成加工并經火烤形成的居住面[3]，居住建筑的營建工藝較筑城工藝更為精細耐用，出現了早期的級配土料。

在版筑夯土工藝出現之前，原始社會對于夯土工藝的應用仍處于較為原始的階段，原材料的選用仍然采用原狀土，后期加入木炭、卵石、陶片等骨料稍顯進步，依目前考古發現，夯筑工具根據夯窩的深度與寬度等特征，可以大致推斷出仍是以河卵石等天然石材為主，無論從生產工具還是施工方式上都沒有明顯的突破。

1.2 版筑夯土工藝的出現與發展

版筑夯土工藝的出現為后來中國傳統夯土工藝的形成與成熟奠定了重要的基礎，版筑夯土工藝的出現以及固定模板技術的成熟都是夯土工藝發展與廣泛應用的重要轉折點。目前發現最早使用版筑夯土工藝的考古遺址為鄭州西山發現的一處仰韶文化晚期的城址，也是黃河流域發現的年代最早的史前城址。西山仰韶文化城址（B.C.3300—B.C.2800）主要采用楨搟技術解決模板支撐問題，應用縱向排列模板的方塊版筑法筑造城墻[5]。繼西山仰韶文化城址發現版筑夯土工藝之后，版筑夯土技術的又一考古實例為新密古城寨王灣三期文化遺址（B.C.2600—B.C.1900），其將西山仰韶文化城址采用的楨搟技術進一步發展，已經初步形成了固定模板的一整套技術方法，即在夾持模板的兩側搟木對應的柱端，用繩索拴系固定[5]。據目前已發掘遺址考證，此種版筑夯土工藝在當時廣泛使用于筑城活動中，諸如山西襄汾陶寺、河南登封王城崗、淮陽平糧臺等遺址均有明顯此類方法應用的證據遺存。

夏商時期由原始社會進入到奴隸制社會階段，為保證統治階級的利益筑造更加穩固的城池的需求變得更為迫切，同時在這一時期金屬冶鑄業的出現與發展為版筑夯土工藝的發展奠定了社會基礎與技術基礎[5]，充足的勞動力以及青銅器的使用使得夯土施工以及模板加工變得更為簡單，因此催生了版筑夯土工藝的廣泛傳播與趨于成熟。考古發掘的鄭州商城（約B.C.1500）便是當時版筑夯土工藝技術應用的例證，通過對其城墻的考古研究發現有明顯的腐朽木板痕跡遺存，表明當時夯土工藝已經采用墻體兩側固定木模板中間填土夯打的基本形式。另一較為進步的是，通過考古發現當時已采用橫向分段版筑法進行施工，這是夯土工藝施工的一項重大進步，這種方法可以保證同一時間集中大量勞動力進行施工，提升施工效率的同時保證了施工質量。其次，鄭州商城已發掘的城墻均為較為峭直的城墻，這一現象表明，增補與削減的夯土加工工藝在當時已能成熟運用。同一時期的盤龍城商城采用了縱向方塊版筑法進行營造，亦為夯土工藝的一種常見施工形式。經過春秋戰國時期的廣泛應用與經驗積累，版筑夯土工藝逐漸走向成熟，在洛陽東周王城（B.C.700）遺址中發現“穿棍”的遺存，是以往考古發掘中未曾發現過的，經學者研究發現，此種應為用于懸臂支撐模板的一套工藝。此外燕下都遺址、齊都臨淄遺址等也提供了大量實例佐證。

因此至戰國時期一整套完整的扶攏模板的技術出現與使用，是版筑夯土技術完全成熟的標志。以草腰牽引膊椽扶攏模板，以穿棍懸臂支撐模板的體系基本形成。其次在部分地區，城墻筑造中已局部采用在墻體內鋪設木構網和繩構網的配筋技術，以增強城墻的堅固性。由戰國時期發展成熟的這一套技術體系一直沿用到中國封建社會晚期且僅有局部變更[5]。

1.3 中國傳統夯土工藝的成型

隨著奴隸制度的瓦解與封建制度的確立，為加強中央集權與君主專制，統治者筑高臺修宮室的需求變得更為廣泛，夯土工藝得到廣泛的應用，主要應用于修筑臺基、防御工事及房屋墻體，此時出現一種“蒸土筑城”的施工工藝，即將筑城所用的土在使用前進行太陽暴曬，以去其堿性使城墻堅固耐久，另一種做法即在施工時用熱水和泥，使土質均勻，提高夯筑的密實性以此來提高墻體質量[6]。雖夯土工藝得到廣泛應用，但是仍然沿用版筑夯土工藝并無創造與革新，主要應用實例有秦咸陽遺址、戰國趙南長城遺址，漢長安城未央宮遺址等，即（圖1）。隨著木構建筑的發展，以木結構為主，土木結合的構造方式是我國古代建筑主要的特征之一，早期奴隸主與君主的宮殿多為兩種建造方式：一種為木骨泥墻；另一種則為版筑夯土或土坯砌筑。然而隨著榫卯技術的發展以及建筑形制的限制，木建筑逐漸占據我國古代建筑的主要地位，自盛唐開始，宮殿、壇廟、陵墓、大型宅邸等建筑多以木結構為主，夯土、土坯等技術多用于建筑的圍護結構之中。但是由于生土材料的經濟性與易得性，其后來多被用于民間房屋的建造，僅在門洞、勒腳等關鍵部位采用磚石材料，以增加房屋整體的耐久性。

自古以來，土、木便相輔相成出現在我國傳統建造活動中。由于生土建筑自身蓄熱性能好，因此木結構的發展與成熟并未完全限制夯土工藝的發展與應用。夯土工藝的沒落應從明代開始。早在戰國時期，我國便有了磚砌墻體，多用于井壁、下水道及墓室等地。自唐代開始，磚包砌的做法出現，該做法主要用來保護城門洞附近的夯土墻。明代，制磚技術有了空前的發展，使得磚的產量劇增，磚已不再是昂貴的建筑材料。其次，石灰制黏結材料的發展也為磚砌建筑的發展提供了動力。

自明代始，夯土工藝逐漸消失。除北方寒冷地區及部分農村地區之外，多數營建活動被磚石與木構建筑代替。但因明代石灰燒制技術的發展與普及，夯土工藝常以添加熟石灰的方法增強夯土墻的強度、防潮能力及耐水性能，亦算是夯土工藝在此時期的發展與進步，此方法一直沿用至現代夯土工藝之中。

值得一提的是，自清代以來由于所用模板類型的不同在民間將版筑夯土工藝分為兩種：一種用板材為模板稱為“板打墻”亦即后來的版筑法即（圖2）；另一種用木桿或椽子為模板稱為“椽打墻”即后來的椽筑法即（圖3），兩種方法在民間都有廣泛應用，因地制宜，各有優勢。至明清時期我國傳統夯土工藝已發展成型，在各種營建活動中都有廣泛的應用，形成了一套完整的集模板加工安裝、土質甄別與選擇、骨料與添加劑確定和夯筑工具加工制作于一體的施工工藝技術體系，為后來現代夯土技術的發展與應用奠定了基礎（表1）。

表1 中國傳統夯土營建工藝發展脈絡

2 現代夯土營建工藝的發展與應用

2.1 現代夯土營建工藝的發展

隨著科學技術的創新以及建筑工業的發展，越來越多的新型材料出現在建筑行業的各個領域，隨之而來的是建筑行業的迅猛發展。然而，目前建筑領域常用的混凝土材料、鋼材料因其高耗能、生態性差等問題，受到越來越多專業人士的重視，人們正積極尋找新的生態材料來取代傳統建材。

近年來，人們的環保意識逐漸提高，綠色生態可持續發展成為建筑行業的主流，生土材料因其生態性與可持續性重新獲得人們的青睞。從生態文明和可持續發展的觀念出發，當代許多建筑師重新審視并利用生土這一古老的建筑材料，已有相當數量的建筑師和建筑實踐進入大眾視野，夯土工藝也因此獲得了新的突破與發展。

早在幾十年前，國外就開始了對現代夯土工藝的研究，主要集中在生土材料機理以及夯土機具優化更新等方面，并取得了突破性的研究成果，使得生土建筑在防水、耐久及抗震等方面克服了固有缺陷，形成具有廣泛應用價值的理論體系。

我國對于生土建筑的研究自20世紀80年代開始走向復興，隨著近30年的發展，目前我國現代夯土工藝已有實質性的突破與應用。通過借鑒國外先進的理論體系，并使之與我國傳統的夯土營建工藝傳統智慧相結合，形成了適用于我國的完備的現代夯土營建工藝理論及施工體系。

材料方面：施工之前應嚴格進行土質粒徑檢測結合國外理論模擬計算出最優的土、砂、石級配，同時借鑒我國生土營建的傳統，加入熟石灰、麻刀等添加材料，大大提升了夯土墻體的整體強度，使其在抗壓抗震等方面有了本質性提升。

機具方面：采用現代模板體系，使模板整體剛度得到質的飛躍，也使夯土墻體不易出現變形。夯筑工具由原來依靠人力的手動夯錘轉變為現代氣動/電動夯錘，在增強夯擊力度的同時，也解放了人力，由勞動密集型向機械化施工轉變（表2）。

表2 中國傳統夯土營建工藝與現代夯土營建工藝對比

2.2 現代夯土營建工藝的應用

2.2.1 在鄉村建設中的應用

隨著城鎮化進程的加快以及新型建筑材料的發展，我國越來越多的鄉村地區將原有建筑進行拆除新建，致使鄉村風貌急速惡化。同時，新建房屋也給原本就不富裕的村民帶來了更重的經濟負擔。而現代夯土工藝以其絕佳的生態性和經濟性在鄉村建設中扮演著越來越重要的角色。此外，我國廣大鄉村地區不同程度地留存有生土營建傳統，現代夯土工藝作為生土營建傳統的有機發展與創新，是對鄉村地區更新建設的文脈傳承，能夠做到既保護傳統鄉村建筑風貌，又能滿足現代新農村居民的日常生活需求。

為進一步減少鄉村建設的經濟壓力，目前農村地區建設多使用改良后的鋼框竹膠板模板體系，這種體系雖沒有鋁鎂合金模板體系的穩定性及精準度，但是其加工方便、成本低廉等優勢更適合于我國農村地區。經測算，現代夯土工藝營建的農宅較之磚混結構農宅來說每平方米造價相當，但其較之磚混結構農宅的生態性優點是不言而喻的。

目前，現代夯土工藝在鄉村地區推廣應用的難點在于：村民思想觀念難以轉變，村民仍然普遍認為土房子沒有磚房子穩固，沒有瓷房子美觀，對現代夯土工藝持懷疑態度。但是隨著人們思想觀念的轉變，現代夯土工藝也將逐漸在鄉村建設中得到更為廣泛的應用。

2.2.2 在公共建筑中的應用

生土建筑以其獨特的經濟性與生態性在鄉村建設中有著大量的應用實踐。除此之外，因夯土墻體施工方式的特點，使表面有明顯層次肌理，呈現一種厚重粗狂之美，給人以溫暖親近的心理感受。同時，其又可作為某些地區建筑文脈的載體，因此被建筑設計師作為一種既傳統又特殊的建筑材料應用于現代建筑設計之中，主要作為圍護結構出現，著重其肌理效果的表達（圖4）。但因夯土墻體其結構強度及耐久性能在某些情況下不能滿足公共建筑的相關要求，因此通常情況下會在土料中加入適當比例的水泥、熟石灰等材料，以增強其結構強度及耐久性能，若水泥比例超過總體積的5%，則夯土墻的生態性能就會大大降低。

為保證夯土墻的生態性能，同時又增強其結構強度及耐久性能，通常會采用墻體內預埋鋼筋、加設構造柱以及表面涂刷保護劑等做法。此外，對于現代夯土工藝有較深入研究的奧地利建筑師馬丁.勞齊先生已研發并掌握預制裝配式夯土墻體的施工工藝。機械化工廠預制加工、現場裝配的施工工藝極大地簡化了夯土墻體的施工流程，是目前最為先進的現代夯土工藝做法，國內目前仍未掌握相應施工技術。

2.2.3 在室內裝飾中的應用

近年來，現代夯土工藝應用由建筑的承重結構、圍護結構逐漸擴展到室內裝飾領域，夯土墻體的結構性、耐久性被弱化，其藝術性愈發重要。不同于通常所見的夯土墻體，室內設計領域追求其獨特的肌理效果在室內空間的運用。因此，夯土墻體也從原本的50 cm左右的厚度減小到10 cm左右的薄壁夯土墻。薄壁夯土墻體通常情況下依附于現有結構墻體存在，由于其厚度為10 cm左右，因此無法使用現有電動/氣動夯錘，一般情況下為純手工夯筑。其施工效率較低，屬勞動密集型施工方式，更像是手工制作的一件“展品”。正是由于其為純手工夯筑，使得它的整體肌理效果處于可控范疇之內，通常情況下可以制成類似于中國山水畫的表面肌理效果，或是一條絲帶輕盈飛舞的視覺效果，完全顛覆夯土墻體厚重粗獷的傳統形象（圖5）。該技術仍處于上升階段，目前國內應用實踐較少，隨著相應施工技術的成熟，其市場應用前景一片大好。

3 結束語

夯土營建工藝在我國有著數千年的歷史，是我國古代建筑技藝的智慧結晶，雖由于受到新文化、新材料的沖擊走向沒落，但其文化價值、應用價值以及研究價值在現代看來依舊不可估量。隨著人們對于傳統文化的重視以及生態文明可持續發展政策的不斷推進，我國傳統夯土營建工藝又逐漸重回大眾視野。經過幾代建筑師的努力，借鑒國外相關先進理論研究成果，結合我國發展現狀，這一傳統又新穎的建筑技藝在今天依舊能夠散發其獨特的光彩。梳理其發展脈絡、了解其應用實踐，無論對于現代夯土工藝的推廣，還是對傳統文化的傳承都有著重大意義。