中国传统生土营建工艺中夯土工艺的发展与应用

李广林

（北京建筑大学，北京 100044）

生土营建在我国有着数千年的历史，分布亦十分广泛。中国建造传统中常以“土木之功”作为所有建造活动的概括，由此可以看出生土与木材一样在我国的建造传统中有着举足轻重的地位。由于不同时期、不同地域的人文环境，自然环境以及经济技术发展的差异，我国传统生土营建工艺又有着多种方式，根据国际生土建筑中心的研究统计，全世界对于生土材料的应用可被归纳为整体筑造、土砖砌筑、辅助材料3大应用类型，以及夯土、土墼、土坯、草泥剁墙、覆土、木骨泥墙等18类材料加工形式，在我国常见的传统生土营建工艺主要包括夯土、土墼、土坯、草泥抹面、木/竹骨泥墙、覆土等6种类型。夯土作为其中应用范围最广的类型至今在部分地区仍有使用。随着人们对于生土建筑以及生土材料研究的不断深入，这一中国传统营建工艺极大地克服了其本身的固有缺陷，如今能够满足人们的基本要求，同时又因其具有特殊的肌理效果以及一定的艺术性，近年来又逐渐走入大众的视野之中，主要应用于乡土民居、公共建筑和室内设计等相关领域，使得传统的工艺又焕发了新的生命。

1 中国传统夯土营建工艺

1.1 原始夯土工艺

生土，指以原状土为主要原料，无须焙烧仅需简单机械加工，便可用于房屋建造的建筑材料。其传统形式包括夯土、土坯、泥砖、草泥、屋面覆土等。以生土作为主体结构材料的房屋通常被称为生土建筑[1]。夯土是生土营建中常见的一种方式，顾名思义是利用夯锤将生土材料在模板内击实成型，作为建筑墙体或者楼地面层[2]。目前有文献记载的最早利用夯土工艺进行建造的建筑遗址为兴隆洼文化遗址（B.C.6300—B.C.5400）[3]，夯土工艺的早期应用主要用于水平地面，通过夯实黄土形成坡道来解决室内高差问题。同时期的山东淄博后李文化遗址中，半地穴房屋室内地面也采用夯土作为下部垫层。随后在母系氏族社会，以农耕为主的经济体系下，人们提出了定居的要求，穴居的形式在黄土地带得到迅速的发展，但是夯土工艺的发展受到地理环境和经济技术的限制一直处于早期应用于水平地面的阶段，例如仰韶文化半坡遗址（B.C.4900—B.C.3800）的发现，夯土工艺仍然主要用于地基处理，将回填土夯实做柱基。但是在半坡建筑发展时期，由于工具加工技术的进步，木材在这段时期得到大量的应用，建筑类型由穴居向半穴居、地面建筑发展，形成了以木构为骨干的原始建筑土木混合结构体系也就是木骨泥墙、草泥抹面等生土营建工艺。

随着社会分工的愈发明显，私有制的逐渐巩固，社会财富和政治权利的日益集中，人们之间的矛盾激化，为了保护统治阶层和氏族集团的利益，筑造城池便成了不可缺少的社会需要和建筑活动了。但是在原始社会时期由于技术水平的限制，土和木便成了最简单、最易得的建筑材料，在此阶段夯土工艺得到广泛的应用与发展。我国最早的古城遗址为湖南澧县城头山古城遗址（B.C.4000—B.C.2 800）[4]，城垣以黄、灰二色胶泥夯筑而成，中间塞以卵石，夯层厚度为10～20 cm。由此可见夯土工艺已经由水平地面的应用延伸到城垣夯筑，同时较为进步的是卵石的添加体现了原始社会人们已经开始了对于骨料的使用。在四川新津县宝墩古城遗址中（约B.C.2500）发现部分城垣顶部以卵石叠压，夯筑工具已使用板状夯具和棍，板痕大多宽10 cm，长50～58 cm，深0.2 cm[4]。由此可见现代夯土工艺中常用的压顶措施已经在当时以一种极为简单的方式所利用，卵石压顶的使用标志着夯土工艺逐步走向成熟，新的夯具的出现代替原始的卵石拍打的夯筑方式也为重要进步。

筑城活动的进行过程中，造屋的建筑活动亦没有停止。在大河村仰韶文化遗址（B.C.3900—B.C.2900）中发现了采用料礓石粉、黄沙和少量黏土合成加工并经火烤形成的居住面[3]，居住建筑的营建工艺较筑城工艺更为精细耐用，出现了早期的级配土料。

在版筑夯土工艺出现之前，原始社会对于夯土工艺的应用仍处于较为原始的阶段，原材料的选用仍然采用原状土，后期加入木炭、卵石、陶片等骨料稍显进步，依目前考古发现，夯筑工具根据夯窝的深度与宽度等特征，可以大致推断出仍是以河卵石等天然石材为主，无论从生产工具还是施工方式上都没有明显的突破。

1.2 版筑夯土工艺的出现与发展

版筑夯土工艺的出现为后来中国传统夯土工艺的形成与成熟奠定了重要的基础，版筑夯土工艺的出现以及固定模板技术的成熟都是夯土工艺发展与广泛应用的重要转折点。目前发现最早使用版筑夯土工艺的考古遗址为郑州西山发现的一处仰韶文化晚期的城址，也是黄河流域发现的年代最早的史前城址。西山仰韶文化城址（B.C.3300—B.C.2800）主要采用桢擀技术解决模板支撑问题，应用纵向排列模板的方块版筑法筑造城墙[5]。继西山仰韶文化城址发现版筑夯土工艺之后，版筑夯土技术的又一考古实例为新密古城寨王湾三期文化遗址（B.C.2600—B.C.1900），其将西山仰韶文化城址采用的桢擀技术进一步发展，已经初步形成了固定模板的一整套技术方法，即在夹持模板的两侧擀木对应的柱端，用绳索拴系固定[5]。据目前已发掘遗址考证，此种版筑夯土工艺在当时广泛使用于筑城活动中，诸如山西襄汾陶寺、河南登封王城岗、淮阳平粮台等遗址均有明显此类方法应用的证据遗存。

夏商时期由原始社会进入到奴隶制社会阶段，为保证统治阶级的利益筑造更加稳固的城池的需求变得更为迫切，同时在这一时期金属冶铸业的出现与发展为版筑夯土工艺的发展奠定了社会基础与技术基础[5]，充足的劳动力以及青铜器的使用使得夯土施工以及模板加工变得更为简单，因此催生了版筑夯土工艺的广泛传播与趋于成熟。考古发掘的郑州商城（约B.C.1500）便是当时版筑夯土工艺技术应用的例证，通过对其城墙的考古研究发现有明显的腐朽木板痕迹遗存，表明当时夯土工艺已经采用墙体两侧固定木模板中间填土夯打的基本形式。另一较为进步的是，通过考古发现当时已采用横向分段版筑法进行施工，这是夯土工艺施工的一项重大进步，这种方法可以保证同一时间集中大量劳动力进行施工，提升施工效率的同时保证了施工质量。其次，郑州商城已发掘的城墙均为较为峭直的城墙，这一现象表明，增补与削减的夯土加工工艺在当时已能成熟运用。同一时期的盘龙城商城采用了纵向方块版筑法进行营造，亦为夯土工艺的一种常见施工形式。经过春秋战国时期的广泛应用与经验积累，版筑夯土工艺逐渐走向成熟，在洛阳东周王城（B.C.700）遗址中发现“穿棍”的遗存，是以往考古发掘中未曾发现过的，经学者研究发现，此种应为用于悬臂支撑模板的一套工艺。此外燕下都遗址、齐都临淄遗址等也提供了大量实例佐证。

因此至战国时期一整套完整的扶拢模板的技术出现与使用，是版筑夯土技术完全成熟的标志。以草腰牵引膊椽扶拢模板，以穿棍悬臂支撑模板的体系基本形成。其次在部分地区，城墙筑造中已局部采用在墙体内铺设木构网和绳构网的配筋技术，以增强城墙的坚固性。由战国时期发展成熟的这一套技术体系一直沿用到中国封建社会晚期且仅有局部变更[5]。

1.3 中国传统夯土工艺的成型

随着奴隶制度的瓦解与封建制度的确立，为加强中央集权与君主专制，统治者筑高台修宫室的需求变得更为广泛，夯土工艺得到广泛的应用，主要应用于修筑台基、防御工事及房屋墙体，此时出现一种“蒸土筑城”的施工工艺，即将筑城所用的土在使用前进行太阳暴晒，以去其碱性使城墙坚固耐久，另一种做法即在施工时用热水和泥，使土质均匀，提高夯筑的密实性以此来提高墙体质量[6]。虽夯土工艺得到广泛应用，但是仍然沿用版筑夯土工艺并无创造与革新，主要应用实例有秦咸阳遗址、战国赵南长城遗址，汉长安城未央宫遗址等，即（图1）。随着木构建筑的发展，以木结构为主，土木结合的构造方式是我国古代建筑主要的特征之一，早期奴隶主与君主的宫殿多为两种建造方式：一种为木骨泥墙；另一种则为版筑夯土或土坯砌筑。然而随着榫卯技术的发展以及建筑形制的限制，木建筑逐渐占据我国古代建筑的主要地位，自盛唐开始，宫殿、坛庙、陵墓、大型宅邸等建筑多以木结构为主，夯土、土坯等技术多用于建筑的围护结构之中。但是由于生土材料的经济性与易得性，其后来多被用于民间房屋的建造，仅在门洞、勒脚等关键部位采用砖石材料，以增加房屋整体的耐久性。

自古以来，土、木便相辅相成出现在我国传统建造活动中。由于生土建筑自身蓄热性能好，因此木结构的发展与成熟并未完全限制夯土工艺的发展与应用。夯土工艺的没落应从明代开始。早在战国时期，我国便有了砖砌墙体，多用于井壁、下水道及墓室等地。自唐代开始，砖包砌的做法出现，该做法主要用来保护城门洞附近的夯土墙。明代，制砖技术有了空前的发展，使得砖的产量剧增，砖已不再是昂贵的建筑材料。其次，石灰制黏结材料的发展也为砖砌建筑的发展提供了动力。

自明代始，夯土工艺逐渐消失。除北方寒冷地区及部分农村地区之外，多数营建活动被砖石与木构建筑代替。但因明代石灰烧制技术的发展与普及，夯土工艺常以添加熟石灰的方法增强夯土墙的强度、防潮能力及耐水性能，亦算是夯土工艺在此时期的发展与进步，此方法一直沿用至现代夯土工艺之中。

值得一提的是，自清代以来由于所用模板类型的不同在民间将版筑夯土工艺分为两种：一种用板材为模板称为“板打墙”亦即后来的版筑法即（图2）；另一种用木杆或椽子为模板称为“椽打墙”即后来的椽筑法即（图3），两种方法在民间都有广泛应用，因地制宜，各有优势。至明清时期我国传统夯土工艺已发展成型，在各种营建活动中都有广泛的应用，形成了一套完整的集模板加工安装、土质甄别与选择、骨料与添加剂确定和夯筑工具加工制作于一体的施工工艺技术体系，为后来现代夯土技术的发展与应用奠定了基础（表1）。

表1 中国传统夯土营建工艺发展脉络

2 现代夯土营建工艺的发展与应用

2.1 现代夯土营建工艺的发展

随着科学技术的创新以及建筑工业的发展，越来越多的新型材料出现在建筑行业的各个领域，随之而来的是建筑行业的迅猛发展。然而，目前建筑领域常用的混凝土材料、钢材料因其高耗能、生态性差等问题，受到越来越多专业人士的重视，人们正积极寻找新的生态材料来取代传统建材。

近年来，人们的环保意识逐渐提高，绿色生态可持续发展成为建筑行业的主流，生土材料因其生态性与可持续性重新获得人们的青睐。从生态文明和可持续发展的观念出发，当代许多建筑师重新审视并利用生土这一古老的建筑材料，已有相当数量的建筑师和建筑实践进入大众视野，夯土工艺也因此获得了新的突破与发展。

早在几十年前，国外就开始了对现代夯土工艺的研究，主要集中在生土材料机理以及夯土机具优化更新等方面，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，形成具有广泛应用价值的理论体系。

我国对于生土建筑的研究自20世纪80年代开始走向复兴，随着近30年的发展，目前我国现代夯土工艺已有实质性的突破与应用。通过借鉴国外先进的理论体系，并使之与我国传统的夯土营建工艺传统智慧相结合，形成了适用于我国的完备的现代夯土营建工艺理论及施工体系。

材料方面：施工之前应严格进行土质粒径检测结合国外理论模拟计算出最优的土、砂、石级配，同时借鉴我国生土营建的传统，加入熟石灰、麻刀等添加材料，大大提升了夯土墙体的整体强度，使其在抗压抗震等方面有了本质性提升。

机具方面：采用现代模板体系，使模板整体刚度得到质的飞跃，也使夯土墙体不易出现变形。夯筑工具由原来依靠人力的手动夯锤转变为现代气动/电动夯锤，在增强夯击力度的同时，也解放了人力，由劳动密集型向机械化施工转变（表2）。

表2 中国传统夯土营建工艺与现代夯土营建工艺对比

2.2 现代夯土营建工艺的应用

2.2.1 在乡村建设中的应用

随着城镇化进程的加快以及新型建筑材料的发展，我国越来越多的乡村地区将原有建筑进行拆除新建，致使乡村风貌急速恶化。同时，新建房屋也给原本就不富裕的村民带来了更重的经济负担。而现代夯土工艺以其绝佳的生态性和经济性在乡村建设中扮演着越来越重要的角色。此外，我国广大乡村地区不同程度地留存有生土营建传统，现代夯土工艺作为生土营建传统的有机发展与创新，是对乡村地区更新建设的文脉传承，能够做到既保护传统乡村建筑风貌，又能满足现代新农村居民的日常生活需求。

为进一步减少乡村建设的经济压力，目前农村地区建设多使用改良后的钢框竹胶板模板体系，这种体系虽没有铝镁合金模板体系的稳定性及精准度，但是其加工方便、成本低廉等优势更适合于我国农村地区。经测算，现代夯土工艺营建的农宅较之砖混结构农宅来说每平方米造价相当，但其较之砖混结构农宅的生态性优点是不言而喻的。

目前，现代夯土工艺在乡村地区推广应用的难点在于：村民思想观念难以转变，村民仍然普遍认为土房子没有砖房子稳固，没有瓷房子美观，对现代夯土工艺持怀疑态度。但是随着人们思想观念的转变，现代夯土工艺也将逐渐在乡村建设中得到更为广泛的应用。

2.2.2 在公共建筑中的应用

生土建筑以其独特的经济性与生态性在乡村建设中有着大量的应用实践。除此之外，因夯土墙体施工方式的特点，使表面有明显层次肌理，呈现一种厚重粗狂之美，给人以温暖亲近的心理感受。同时，其又可作为某些地区建筑文脉的载体，因此被建筑设计师作为一种既传统又特殊的建筑材料应用于现代建筑设计之中，主要作为围护结构出现，着重其肌理效果的表达（图4）。但因夯土墙体其结构强度及耐久性能在某些情况下不能满足公共建筑的相关要求，因此通常情况下会在土料中加入适当比例的水泥、熟石灰等材料，以增强其结构强度及耐久性能，若水泥比例超过总体积的5%，则夯土墙的生态性能就会大大降低。

为保证夯土墙的生态性能，同时又增强其结构强度及耐久性能，通常会采用墙体内预埋钢筋、加设构造柱以及表面涂刷保护剂等做法。此外，对于现代夯土工艺有较深入研究的奥地利建筑师马丁.劳齐先生已研发并掌握预制装配式夯土墙体的施工工艺。机械化工厂预制加工、现场装配的施工工艺极大地简化了夯土墙体的施工流程，是目前最为先进的现代夯土工艺做法，国内目前仍未掌握相应施工技术。

2.2.3 在室内装饰中的应用

近年来，现代夯土工艺应用由建筑的承重结构、围护结构逐渐扩展到室内装饰领域，夯土墙体的结构性、耐久性被弱化，其艺术性愈发重要。不同于通常所见的夯土墙体，室内设计领域追求其独特的肌理效果在室内空间的运用。因此，夯土墙体也从原本的50 cm左右的厚度减小到10 cm左右的薄壁夯土墙。薄壁夯土墙体通常情况下依附于现有结构墙体存在，由于其厚度为10 cm左右，因此无法使用现有电动/气动夯锤，一般情况下为纯手工夯筑。其施工效率较低，属劳动密集型施工方式，更像是手工制作的一件“展品”。正是由于其为纯手工夯筑，使得它的整体肌理效果处于可控范畴之内，通常情况下可以制成类似于中国山水画的表面肌理效果，或是一条丝带轻盈飞舞的视觉效果，完全颠覆夯土墙体厚重粗犷的传统形象（图5）。该技术仍处于上升阶段，目前国内应用实践较少，随着相应施工技术的成熟，其市场应用前景一片大好。

3 结束语

夯土营建工艺在我国有着数千年的历史，是我国古代建筑技艺的智慧结晶，虽由于受到新文化、新材料的冲击走向没落，但其文化价值、应用价值以及研究价值在现代看来依旧不可估量。随着人们对于传统文化的重视以及生态文明可持续发展政策的不断推进，我国传统夯土营建工艺又逐渐重回大众视野。经过几代建筑师的努力，借鉴国外相关先进理论研究成果，结合我国发展现状，这一传统又新颖的建筑技艺在今天依旧能够散发其独特的光彩。梳理其发展脉络、了解其应用实践，无论对于现代夯土工艺的推广，还是对传统文化的传承都有着重大意义。