蒲州故城明代城墙用砖量概算

□樊宁娇 周华蓉

蒲州故城明代城墙用砖量概算

□樊宁娇 周华蓉

蒲州故城作为历史上河东地区的重要城市，自北魏始建以来历经多次修葺，现存的蒲州故城城垣为明代在唐基础上所建，分为东西两城。本文拟在《数学九章》记载城身耗砖量计算方法的基础上，结合现代建筑技术，管窥蒲州故城城砖消耗量，以期达到从工程量的角度研究蒲州故城的目的。

蒲州故城明代城墙用砖量概算

蒲州故城遗址位于山西省永济市蒲州镇黄河东岸，根据《蒲州府志》、《永济县志》、《册府元龟》、《明史》等文献记载，蒲州故城始建于北魏，后经多次修葺，现存的故城西城遗址为明代嘉靖四十三年重修。经考古调查，蒲州故城现存明代城墙具体为东、南、西、北城墙以及二十个马面。为配合考古发掘，现从城砖尺寸、砌砖方法、城身及马面用砖量几方面对蒲州故城明代城墙用砖量进行概算。

一、蒲州故城城砖尺寸

根据历史文献与考古资料记载，城砖在不同的历史阶段其尺寸是不尽相同的。根据贾亭立先生整理的历代的城砖尺寸数据[1]可以分析得出结论：城砖的规格形成定制始于明代，明代以前的城砖尺寸体现在城砖的厚度上整体较薄。据《明实录》、《永乐大典》等史料记载，有明一代大规模营造城池，尤以洪武年间为最盛。较前朝而言，砖块尺寸明显增大很多，城砖的形制也开始基本确定，其中城砖的长度、宽度、厚度的尺寸基本形成了按二分之一递减的规律。依次从蒲州故城明代城墙的东、南、西、北面城墙采集城砖样本，测得数据汇总如表一。

蒲州故城西城墙局部

表一 蒲州故城城砖采样数据汇总表

根据以上数据，可以分析得出的结论是：蒲州故城明代城墙城砖大体上符合长度、宽度、厚度的尺寸基本形成了按二分之一递减的规律。由此可以大致推断出明代城池营建制度已形成一定规范。

二、蒲州故城明代城墙砖砌方法

1.“一顺一丁”法

明代开始盛行包砖城墙，砖砌方法也逐渐成熟。大多数城墙的表层包砖一般采用“丁”与“顺”相间，上、下砖行错缝的砌法，主要目的是防止城砖出现开裂现象。墙面形成“工字形”或“十字形”图案，并称为“五花墙”。砖砌方式采用“一顺一丁”，为城墙的坚固性提供了最可靠的技术支持，最重要的是减少了灰缝的面积。

根据实地调查，蒲州故城砖砌主要采用的是“一顺一丁”技术。

2.贴砌法

根据实地调查，蒲州故城内、外侧包砖的厚度为78厘米，且上下厚度相同或相近，内部倾斜于夯土墙，故其包砖形式属于贴砌。包砖技术通常可以分为同筑包砖与后包砖两种。同筑包砖亦称同砌，是外层包砖与夯土城墙同时砌筑的砖砌技术。在同砌技术中，砖墙主要起的作用类似于挡土墙，即起范的作用。正是由于这个原理，同砌的包砖墙包砖截面底部厚度较大，上部较薄，上下厚度尺寸变化较大，大体上呈上窄下宽的正梯形。贴砌与同砌相反，是在已有的夯土城墙外再包砖，包砖墙贴砌于原来墙体表面。相对于夯土芯墙的厚度来说，包砖墙的厚度较薄，并且上下厚度相差不大或者相同，内表面呈斜坡状，即与原墙体的坡度相同或相近，而且与夯土芯墙靠实，这些包砌的砖墙不是夯土芯墙的受力依托，而是依附于夯土墙的。

三、蒲州故城明代城墙用砖量

1.城身用砖总量

以《数学九章》中介绍城身定额方一丈的工程量，其用砖材消耗量的计算方法为例。《数学九章》卷7下《营廷·计定城筑》载：“置城身方一丈，自乘一百尺，于上次置下九幅，中七幅，上五幅，并之得二十一幅，乘上得二千一百尺，砖长有寸，以寸通之，为二十一万寸为实，以砖长一十二寸，乘厚二寸五分，得三十寸为则法，除实，得七千片，为城身砖数。”[2]

具体计算方法是，先计算出城身用砖总侧面积（“下一丈九幅，中一丈七幅，上一丈五幅，按九幅即九层”）再除以城砖侧面积（砖长×砖厚），最后求得城身用砖量。

运算过程如下所示：

城身用砖总侧面积=10×10×（9+7+5）×100= 210000

城身用砖量=210000÷（12×2.5）=7000

该种计算方法适用于单层包砖的城墙，对于诸如蒲州故城城墙多层包砖的情况显然用体积计算城墙用砖量的方法更为科学。再者用体积计算的方式可以忽略城墙的包砖厚度、层数，以及砌砖方法，并且更加直观。

蒲州故城明代城墙

蒲州故城城墙包砖方式大体为贴砌，上下厚度大体相同，基本呈长方体状。砖砌方式为一顺一丁。另据《蒲州府志》记载，“城周八里四十九步，高三丈八尺。”经实地测量，城墙上部宽度为7.45米。城周8里49步。遵循《通典》[3]1里=360步，1步=5尺，现存城墙为后来泥土淤积，故以文献记载为准。唐代《神机制敌太白阴经》和宋朝《虎钤经》均记载此筑城则例，大同小异。文字稍有出入的地方有：《通典》之“一尺之城”、“每一工日筑土二尺”，《神机制敌太白阴经》则分别作“一丈之城”、“每一工日筑二丈”。显然《通典》更符合实际情况。据《神机制敌太白阴经》《筑城篇》第43“一百步，计工二万七千八百二十人，余一丈土。一里，计工一十万一百九十人”，推算它遵循1步等于6尺，1里等于360步的换算原则，故舍《神机制敌太白阴经》而用《通典》的记载。《虎钤经》遵循1步等于5尺，1里计360步的换算原则。此处“积数得九十三丈七尺五寸”似为93.75立方尺的借用表示。城周8里49步=500×8+49×500÷360=4068.06（m）

城高3丈8尺=10+8÷5×500÷360=12.22（m）

按照上述《数学九章》的计算方式来计算城墙的用砖量是不可取的，因为故城的包砖不仅仅是一层，而上述典型例子则适用于计算一层包砖的城墙用砖数量。

现代建筑计量理论计算故城城身用砖量：

城砖体积（取上表的平均值）=0.395×0.11×0.2= 0.00869（m3）

城身包砖体积=（12.22-0.1）×4068.06×0.78×2= 76915.624（m3）

城身上部表面体积（铺一层砖）=7.45×0.1× 4068.06=3030.70（m3）

城身包砖总体积=城身包砖体积+城身上部表面体积=76915.624+3030.70=79946.324（m3）

城身用砖量总量=城身包砖总体积/城砖体积=79946.324÷0.00869=9199807（块）

蒲州故城明代城墙马面剖面示意图

2.马面用砖量

马面是中国古代城池军事防御的标志性建筑。“马面”一词，最早见于《墨子·备梯》、《墨子·备高临》二篇，其中所说的“行城”即为“马面”。

蒲州故城作为河东地区军事重镇，北城墙现有四个马面，从东往西分别编一至四编号，其中一至三号马面均位于东段城墙，四号位于西段城墙中部。西城墙现存一个马面，通身用砖包砌。东城墙、南城墙均有马面遗迹。根据最新考古调查，蒲州故城明代城墙共有20个马面，形制整体上呈棱台型。其中，南城墙6个，东城墙8个，北城墙4个，西城墙2个。包砖的厚度为78厘米。

城砖体积（取上表的平均值）=0.395×0.11×0.2= 0.00869（m3）

单个马面包砖体积=0.78×2×10.87×（12.22-0.10）+0.1×10.87×11.3=217.8044（m3）

马面总包砖体积=217.8044×20=4356.087（m3）

马面用砖总量=马面总包砖体积÷城砖体积= 4356.087÷0.00869=501276（块）

3.城墙用砖总量

城墙用砖总量=501276+9199807=9701083（块）

需要说明的是：第一，城墙用砖量的计算不仅仅局限于城墙主体的计算，城墙还包括诸如鹊台、座子、肩子、帽子等附属设施，城墙附属设施的计算需要扣除箭窗等洞口的体积。由于蒲州故城现存城墙上的附属设施较少且均不完整，无法精确地计算出附属设施的用砖量，所以对于此部分的研究还有待于日后补充。第二，需要减去城门的范围。城门形制多样，且外设有瓮城，且城门部分也需用砖，应该单独计算研究。

四、结论

在实地调查测绘城墙与分析《数学九章》中案例的基础上，对蒲州故城明代城墙的城砖尺寸、城砖砌法、城墙用砖量几方面进行了研究。其中，城砖尺寸符合前人研究成果，即长、宽、厚呈二分之一递减的规律，可以推断出有明一代城池营建制度已经相当完备。城砖砌法为明代典型的一丁一顺贴砌方式，既减少了砖缝面积、用灰量，也为城墙的坚固程度奠定了技术基础。城墙的用砖量是用城墙墙体与20个马面的包砖总体积除以单个城砖的体积得出，是为概算。

依据以上数据，城墙用砖总量大约为970万块。

（致谢：本文从选题到成稿，都是在恩师王晓毅先生的悉心指导下完成的。王老师是我的研究生导师，无论在学业还是生活上都给了我很大的帮助与鼓励。借此机会向我的恩师致以最诚挚的感谢！）

[1]贾亭立《中国古代城墙包砖》，《民居与传统建筑研究》2010年第6期。

[2][清]永瑢、纪昀等《文渊阁四库全书·天文算法类·数学九章》，上海古籍出版社，1987年。

[3][唐]杜佑《通典》，中华书局，1988年12月。

（作者工作单位：樊宁娇，山西地质博物馆；周华蓉，宜昌博物馆）