木拱桥营造技艺传统标准初探

郭正武 张光英 龚迪发

一、引言

习近平总书记在宁德当任地委书记时，曾在寿宁县下党乡鸾峰桥上现场办公，留下一段深入贫困山村调研、深情厚意解决发展难题的廊桥佳话。鸾峰桥就是一座典型的木拱桥（又称木拱廊桥）。而北宋名画《清明上河图》的汴水虹桥则是一座没有桥屋的非典型的木拱桥。木拱桥是中国古代的一项重要发明，在世界桥梁史上有其独创科技内涵和重要文物价值。因其造型美观、结构科学、突出的交通与文化功用、鲜明的地域特色，成为珍贵的文化遗产。由于时代变迁发展、交通主干地位等功能的逐渐丧失，以及水火无情、风灾不定、老化腐败、工匠稀缺等客观现实，木拱桥及其传统营造技艺的存续受到严重威胁。2009年10 月1 日，以宁德市寿宁县、屏南县为主申报的“中国木拱桥传统营造技艺”正式列入联合国教科文组织《急需保护的非物质文化遗产名录》。[1]为保证这一传统技艺持续的传承与实践，有必要建立相关营造标准规范，不仅并且包括木拱桥的防护、修缮、重建、新建、技艺传承等众多方面的标准规范。

标准是对重复性事物和概念所做的统一规定。[2]当前，我们田野调查发现闽浙两地均制定了一定的木拱桥及其传统营造技艺保护措施和配套方案，民间造桥积极性正不断高涨，修缮、重建、新建木拱桥明显增多，仅2019 年闽东北浙西南地区新建落成木拱桥不少于5 座。同时发现木拱桥营造技艺缺乏标准，桥匠的自由发挥空间较大，建桥安全风险提高，制定木拱桥的传统营造技艺标准越显紧迫。

木拱桥（以下或简称廊桥）运用直木贯架组合构造，苗木的“穿叉插剪切顶挤压”的形式特殊而巧妙，力学原理应用得当，结构稳固且能跨越较宽水面，施工技术彰显智慧，是一种亦拱亦梁、具有桥屋的弧形桥，桥体造型别具风味。[3]桥屋结合、习俗独特、人文内涵，它是我国木构建筑技术、艺术、文化的集大成者。[4]虽然不同的木拱桥在型式上有一定的差异，如跨度、桥长、桥宽、桥高、桥面坡度、桥面用料、廊屋形式等，但其基本构造和工艺技术相似。工艺技术流程主体是选桥址、砌桥台、测水平、架三节苗、立将军柱、架五节苗、造剪刀撑、立蚱蜢腿与桥面板、建桥屋及装饰等。[5]现主要依其工艺流程，并基于木拱桥是传统营造技艺、不是现代技术的认识，探讨传统营造技艺的标准问题。

二、选桥址及设计跨度的标准问题探讨

考虑传统的营造技艺，一是民间建桥常有传统“风水学”的考量。一个村落只建一座桥，多数桥址选择“水尾”方向，即村落溪流的下游。俗称补溪流河道风口、包紧“风水”、锁住“财库”。[6]如果一个村落建两座桥，通常另一座建在村落溪流的上游，也有包紧乡村“风水”的说法。这是传统“风水学”上的考量，当代人完全可以见仁见智，不必为此建立木拱桥的建桥标准。二是要重点考虑桥址的自然地理环境。传统的桥址选择两岸要有坚固岩石，或者至少一边要有坚固岩石以供筑砌桥台使用。所谓坚固岩石的标准，建议采用《工程岩体分级标准》（GB/T50218—2014），根据所建廊桥的实际桥重和结构力学原理进行推测，对现场石质进行检验，从当代建筑学角度判断合格为好，不必另立指标。当然，如果以现代工艺建筑桥台，只要桥台足够坚固，可以不考虑两岸有坚固岩石问题。传统建桥，还会尽量选择可以减少桥拱跨度的较窄河岸地段。[7]我国历史上保存下来的木拱桥，单孔跨度最大的是寿宁县鸾峰桥，达到37.6m。而在近年新建廊桥中，明显有争建大跨度木拱桥的趋势。据我们调查，已建的泰顺下察溪桥单孔跨度达44.6m。这座桥的三节苗每节长度约17m，但主墨曾师傅在建此桥时，就已经发现三节苗（柳杉木）下弯现象，为此还针对桥屋进行了拱形特殊处理，以减少拱架压力，说明传统建桥的单孔跨度过长，存在现实风险。有能力建设更大跨度的木拱桥，是创新发展，理论上可不订立桥拱跨度指标；但现实是按传统工艺营造更大单孔跨度木拱桥，盲目挑战与较大风险目前已经共存。在建的三魁廊桥简介称要建世界上单孔跨度最长廊桥，达50.8m。据施工现场了解，目前实际拟建约46m，这也是目前在建的世界上单孔跨度最长的廊桥。即使这样，我们对其风险也深感担忧。在没有严格的结构力学测算的前题下，我们非常担心万一造桥失败或短期内变成危桥，对廊桥事业带来巨大影响。这也是本文急迫探讨廊桥标准的原因之一。就单孔跨度而言，我们建议，凡新建超越传统最大单孔跨度的廊桥，亦即寿宁县鸾峰桥的37.6m，强制按照现有鸾峰桥的结构力学标准，并作为最低标准，进行结构力学测算，符合要求的才予以建设。有标准的限制，才不至于麻木挑战。这个标准能不能作为建设部门标准另议，但至少要作为廊桥业界的标准。

三、砌桥台的标准问题探讨

木拱桥对桥台基有较大的侧推力，砌筑稳定牢固的桥台是建桥的前提和保障。按照传统的营造技艺，一是桥台的中心位置、起拱位置及桥面板高度的确立问题。起拱位置最主要是要考虑洪水位高，建议以50 年一遇洪水高位之上，作为最低起拱高度标准。桥台的中心位置、桥面板高度可由造桥主墨木匠、造桥台的石匠、建桥董事或建桥甲方等根据实际确定。[8]二是砌桥台的方法问题。桥台具体做法可类似寿宁鸾峰桥利用天然悬崖石壁修凿而成，也可类似寿宁杨梅州桥在溪边岩石上用石块或条石砌筑，还可以类似屏南万安桥在岸边直接砌筑船形墩桥台，[9]但不建议完全用现代的钢筋水泥砌筑。建议可用部分现代的钢筋水泥砌筑，例如打桥台基就很好。钢筋水泥不宜与桥架的木头直接接触，最主要是木头的防潮问题。部分木拱桥有桥台退一间作法（闽北相对较多），这个可由造桥主墨木匠等具体把握，不必建立标准。不管何种砌桥台方法，桥台牢固、防水、与木头接触部位的防潮都是必要的。三是桥台垫座材料问题。桥台预留置放三节苗垫座的小平台有卡口，卡口上用木材做垫座的称“垫苗木”，用石头做垫座的称“垫苗石”，也有称“牛眠木”或“牛眠石”。[10]垫苗木多用整根木材，垫苗石则用条石。垫苗木或垫苗石要承受桥体大部分的压力和侧推力，已经调查发现现存的垫苗石存在经受不住压力而断裂现象；垫苗木存在三节苗木陷入垫苗木内的情况。更担心在建的三魁廊桥的桥台石未达到《工程岩体分级标准》（GB/T50218—2014）的“坚硬岩”，岩体不够坚固的问题。建议建造大跨度的廊桥，其桥台石坚硬程度、承载力等要经检测符合实际桥梁的力学要求。建设传统跨度以内的（37.6m）廊桥，建议取数个单孔跨度达30m 以上、三种不同方法砌筑、且保存较久（建议100 年以上，因为目前健在的木拱桥大部分都保存100 年以上）、保存较好的廊桥的桥台石进行检验分析，取其平均值，作为桥台石工程岩体的参考标准。在没有出台定量标准之前，建议桥台石要达到《工程岩体分级标准》中“坚硬岩”的定性标准。同时单孔跨度达20m 以上的廊桥，建议使用花岗岩等坚硬岩作为垫苗石，不建议使用垫苗木。

四、测水平、水架柱和天门车的标准问题探讨

古代造桥木匠创造了竹梗水平法等，由于现在已经基本不用，暂不为此订立标准。以现代造桥技术，使用水平仪即可测水平。

水架柱和天门车都是古代建造木拱桥过程中用于支撑桥架、起吊苗木、工人上下的设备。[11]现代营造木拱桥，除了表演和少量木拱桥按此方法建设外，基本上使用脚架、吊车等即可解决，可暂不订立水架柱和天门车标准。

五、第一系统的标准问题探讨

造桥木匠俗称的“三节苗”，唐寰澄先生称为第一系统。[12]

（一）三节苗与垫座的卡口标准

“垫苗石”或“垫苗木”建议为直角，三节苗斜苗下端制作凹口，木匠称作“鸭母嘴甲”（图1），将“鸭母嘴甲”卡在垫苗石（木）上，“鸭母嘴甲”要根据斜苗的大小与斜度进行制作，根据力的分解标准，存在开口位置的比例问题。斜苗斜度为45°，基本标准建议为斜苗取中线，卡口的内尖角顶点在中线位置；斜苗斜度小于45°，卡口的内尖角顶点在中线之下且卡口下沿相对缩短；斜苗斜度大于45°，卡口的内尖角顶点在中线之下且卡口下沿相对增长。具体可根据力的分解情况、斜苗上端制作的半榫榫头大小及位置作相应调整。同时，为使木拱桥更牢固稳定，通常三节苗进行侧脚处理，即三节苗斜苗上端的大牛头接点与三节苗斜苗下端三节苗垫苗石（木）接点之间，一般外移约0.5 至0.6 m。因此，三节苗与垫座的卡口也相应适当调整。当然，“鸭母嘴甲”与垫苗木卡口也可做暗榫连接。

图1 “鸭母嘴甲”凹口

（二）三节苗斜苗上端与大牛头接口标准

斜苗的上端连接垂直桥跨的横梁，俗称“大牛头”。三节苗斜苗上端与大牛头采用榫卯连接，且三节苗斜苗上端通常制作半榫榫头（图2）。[13]连接时，将三节苗斜苗插入大牛头的半榫榫头部分切平（图3）。

图2 三节苗斜苗上端半榫榫头

图3 大牛头打入三节苗斜苗上端榫头

（三）三节苗平苗与大牛头接口标准

平苗与大牛头也采用榫卯连接。大牛头在三节苗斜苗插入的半榫榫头对应的顶部做燕尾榫卯口（图3 大牛头上部即为燕尾榫卯口）。三节平苗两端制作燕尾榫与大牛头连接，工艺要求从上端向下将三节苗平苗燕尾榫榫头打入大牛头预留的燕尾榫卯口中，[14]实现三节苗平苗与斜苗的固定“压顶”连接，完成桥体主要受力结构的第一系统。

（四）三节苗用料数量及间距标准

三节苗的用料一般各为9 根（图3 三节苗9 根斜苗即将安装完毕）。也有用5 根、7 根，11 根的，如霞浦临清桥用5 根、寿宁单桥用7 根、武夷山余庆桥用11 根。用料数量暂可不必制定标准。五节苗情况相似，不再赘述。各三节苗间距，例如三节苗平苗之间的间距，以容许五节苗用料穿插为最低标准，建议不超过五节苗用料直径的两倍为宜，以便穿插之后的空隙方便用短木料打紧。

（五）三节苗平苗的交错排放标准

三节苗平苗的交错排放有利于平苗的结构均衡，可建立标准。如一座南北走向的桥，中间的一根三节平苗木树尾朝北，相邻的一根树尾就要朝南，以此类推。五节苗情况相似，不再赘述。

六、将军柱的相关标准

在桥台卡口的三节苗垫苗木靠岸边上的两端竖立柱，这根柱子木匠称为将军柱，有透柱、半透柱两种作法。将军柱直透桥屋梁架且作为桥屋柱子使用的称透柱（图4）；将军柱仅到桥台桥板苗平面的称半透柱（图5）。[15]各有特色，不强制要求。

图4 远济桥将军柱透柱

图5 三溪桥将军柱半透柱

半透柱柱头做法有多种，常见的有盖帽式做法（图6）、十字型做法（图7）。将军柱做半透柱型式的底部将军柱与桥柱有的相对应，有的不对应，如屏南广福桥就不对应。建议将军柱做半透柱型式的与桥柱相对应为好。

图6 将军柱半透柱柱头盖帽式作法

图7 将军柱半透柱柱头十字型作法

为预防将军柱底部受潮腐烂，建议在柱底部放垫柱石，如寿宁登云桥等。

在两根将军柱之间置横梁，横梁下立若干木柱(一般9 根)，形成一个木框架，称之为刚式门排架，为后续桥板苗平衡受力使用。

将军柱后与桥台有间隙，可用短木打紧。

七、安装第二系统的相关标准

造桥木匠俗称的“五节苗”，唐寰澄先生称之为第二系统。[16]它以三节苗拱架为支撑，并进行紧密编搭的系统。

（一）五节苗垫苗木、五节苗下斜苗、下小牛头分别连接的标准问题

五节苗垫苗木放置在将军柱和三节苗斜苗之间的夹角处(通常使用整根的杉木或杂木，图4 可见远济桥垫苗木)。[17]

五节苗的下斜苗与三节苗斜苗之间交错相邻。五节苗下斜苗下端制作燕尾榫打入垫苗木，上端制作半榫插入下小牛头，小牛头紧贴在三节苗斜苗上（图8）。[18]

图8 五节苗下斜苗上端插入下小牛头

（二）下小牛头、五节苗上斜苗、上小牛头分别连接的标准问题

五节苗上斜苗下端制作燕尾榫连接下小牛头，苗木贴紧三节苗大牛头底部穿越而上，上端作半榫与上小牛头连接。上小牛头安放在三节苗平苗上部（图9）。[19]下小牛头燕尾榫卯口制作的关键标准，是在五节苗下斜苗上端插入的半榫榫头对应的顶部，制作下小牛头燕尾榫卯口（图8 可见），便于实现五节苗上、下斜苗的固定“压顶”连接。

图9 五节苗上斜苗上端插入上小牛头

（三）五节苗平苗与上小牛头的连接标准

五节苗平苗与上小牛头的连接安装的做法与三节苗平苗做法类似，不再赘述。

（四）第一系统与第二系统的工艺关键点

关键是要让三节苗系统和五节苗系统能实现紧密咬合编搭、整体稳定静定、共同承载。[20]苗木与大、小牛头间能起到“穿顶别压”的实际效果，若有间隙，可用木垫或劈去拱起和挡住的木头。

八、剪刀苗标准

木拱桥存在不使用剪刀苗情况（图10），但闽浙木拱桥多有剪刀苗，这比汴水虹桥有一定改进。剪刀苗亦称剪刀撑、对钗，主要作用是减少木拱桥垂直桥架的横向摆动，[21]建议使用剪刀苗。为表述方便，这种对钗木作本文称之为第三系统。剪刀苗形式有一组对钗（图11）、二组对钗（图12）、三组对钗（图13）等三种。二组对钗的居多，使用三组对钗的仅见寿宁福寿桥和泰顺薛宅桥。

图10 未用剪刀苗的斜撑形式

图11 一组剪刀苗形式

图12 两组剪刀苗形式

图13 三组剪刀苗形式

其基本标准是：剪刀苗下端制作透榫或半透榫（图14）插人将军柱（图15、图16），剪刀苗上端连接部位随着组数形式的不同而变化，但每组之间都能形成对钗。一组形式：上端用燕尾榫连接大牛头（图17）；二组形式：上一组连接大牛头，下一组连接小下牛头，其他木作方法相似；三组形式：上一组连接大牛头上横木、中间一组连接大牛头、下一组连接小下牛头，其他木作方法相似。对钗中间交叉处用铁箍箍住或在交叉点中心钻孔插入铁条并固定。[22]

图14 剪刀苗下端榫头制作

图15 将军柱上挖卯口

图16 剪刀苗下端榫头插人将军柱

图17 剪刀苗上端榫头制作

九、桥板苗与蚱蜢腿标准

桥板苗或称纵横梁，这里称之为桥板纵横梁系统，[23]本文称第四系统。第四系统的制作安装标准：桥板苗根部制作卡口置放在将军柱间的刚式门排架横梁上；桥板苗木尾部制作燕尾榫打入上小牛头上部，燕尾榫约占上小牛头上部宽度的4/5；桥板苗同时紧压大牛头（或大牛头横木上）；通常桥板苗还紧压在约占桥板苗1/2 长度位置的蚱蜢腿顶的横梁上。

木匠所称的“蚱蜢腿”，通常是指下小牛头上安装一个支撑桥板横梁的木撑，因其状形如蚱蜢腿，故称之，也称“马腿”，庆元县称“青虹腿”。目的是为实现桥板苗在桥拱架上的相对平稳受力。蚱蜢腿的常见做法是：下小牛头上立4 根短木，短木上顶一横梁，桥板苗就压在这一横梁上，横梁前一根圆木顶大牛头，后一根圆木插将军柱，此为个字形“蚱蜢腿”（图18）。

图18 个字形“蚱蜢腿”

蚱蜢腿的做法形式较多，还有人字形（图19）、门字形等形式，也有短木直接支撑桥板苗而不用横梁形式的（图20），甚至有不用蚱蜢腿的。但是从受力均衡的角度考量标准，应当要求有相应的木作。

图19 人字形“蚱蜢腿”

图20 短木直接支撑形式

十、桥面标准探讨

在桥板苗上横铺桥板建成木板基本桥面，基本桥面板的厚度标准以现有木拱桥来看，一般3-5cm。目前所见的桥面有四种：一是木板基本桥面（图21）；二是铺砖桥面（图22）；三是铺石桥面（图23）；四是砖、石结合铺桥面（图24）。桥面铺砖、石的传统做法是在木板基本桥面上铺箬叶，箬叶上铺沙，沙上砌砖或石并用泥土或泥土拌石灰填实。现在建筑材料较多，桥面可以根据实际情况建设，不专门建立标准。

图21 木板桥面

图22 铺砖桥面

图23 石铺桥面

图24 砖石桥面

十一、桥屋标准探讨

架桥屋与建房屋有相似性，民间所称大木作的木匠基本上都会建造。桥屋多为四柱九檩抬梁式结构(图25），但不必统一规定。架桥屋从中部的扇架架设开始，然后依中檩间向两边逐扇延续架设。[24]桥屋高度与宽度在传统工艺上、不同民间习俗有不同讲究，但不必统一规定。桥屋内部木作和外观形象，可根据具体财力、桥匠手艺和业主要求而斟酌确定。例如：桥屋正中的三间上游方向使用杠梁(重梁)，减去二根桥柱，加大空间，或有神龛，便于祭祀等活动；桥中木做成板床、桥头门榜置歇担肩、桥头减柱造方便来往行人商旅；桥屋脊或单檐简朴或重檐豪华；挡风雨板或全封闭式或半封闭式或栅栏式；檐板中或开窗或不开窗等等。

图25 四柱九檩抬梁式桥屋结构

作为桥屋标准探讨，主要有：1.桥屋重量要与桥架支撑相协调。首先，要考虑低限标准。因木拱桥拱架可产生向上反弹应力，传统技艺巧妙运用桥面加盖廊屋平衡应力，稳固桥身，因此建议以现存50 年以上的木拱桥，做桥架对桥屋重量的受力分析，以受力最低者作为传统桥屋建造的低限标准。其次，建议设立高限标准。以现存50 年以上的木拱桥，做桥架对桥屋重量的受力分析，以受力最高者作为传统桥屋建造的高限标准。第三，以现存50 年以上的木拱桥，做桥架对桥屋重量的受力分析，以平均受力作为传统桥屋建造的主要参考标准。2.桥的受风面积标准问题。以现存50 年以上的木拱桥，对不同方向的受风面积和跨度比进行测算，建议取其受风面积和跨度比最大者，作为受风面积参照的高限标准。

十二、木材要求

传统木拱桥的木材主要使用杉木、短毛松、柳杉和杂木。传统技艺主要还是凭经验，缺乏较为严格的标准。牛头用料比较关键，一般为短毛松，杂木也可，偶尔也有用杉木的，通常会使用树龄大者。三节苗、五节苗、剪刀苗、蚱蜢腿等多用杉木、柳杉。垫苗木有的用杉木、有的用杂木。新建木拱桥也有使用其他种类木材的，甚至是一些进口木材。

十三、结语

基于木拱桥是传统营造技艺、不是现代技术的认识，为保证木拱桥的传统营造技艺得到较好的传承和可持续实践，它既要有一定的标准规范，但又要给予工匠对不同环境和必要的结构力学的发挥空间，给地方工匠不同派别的发挥空间，这几者之间要找到平衡点。所以我们依照传统营造技艺的主要工艺流程，首次提出一些相关技术标准规范的建议，为木拱桥的修建做了标准化方面的有益探讨。但是，木拱桥的标准化建设问题仍然任重道远。首先，传统营造技艺除主要工艺流程外，有些细节工艺，可能需要逐步建立细化标准，比如半榫的大小比例问题；有些细节工艺，因为是传统营造技艺，标准可以稍为传统粗放，比如燕尾榫打入卯口的紧密度问题，是否可留给桥匠以经验木作的空间？其次，基于传统营造技艺基础上的力学性能、结构使用还需要加强实验分析，不断提高标准的科学化水平。第三，除传统营造技艺外，还要加强防火、防腐、防风等防护标准研究；考虑修缮、重建、新建标准的区别；考虑标识、修饰、非遗保护以及廊桥传统文化传承的相关配套标准研究等。我们希望木拱桥的标准规范建设能提上一个重要议事日程，保障木拱桥事业的健康发展，继写中华文明的木拱桥灿烂篇章。

注释：

[1]戴志坚：《福建廊桥的形态与文化研究》，《南方建筑》2012 年第6 期。

[2]付帅：《城市规划技术标准适度化研究》，重庆大学硕士论文，2014 年。

[3]缪小龙：《廊桥遗梦闽浙寻——闽东北、浙西南贯木拱廊桥考》，首届海峡两岸土木建筑学术研讨会，2005 年。

[4][23]孙琦琦：《试析闽浙木拱廊桥的文化价值和保护利用》，《浙江水利水电学院学报》2015 年第2 期。

[5][6][8][11][12][14][15][16][21][22]龚迪发、缪长钻、张培基：《寿宁造桥世家的“廊桥遗梦”》，《艺苑》2008 年第2 期。

[7][10]吴卓珈、李自林：《浙南木拱廊桥搭建拱架的核心技术研究》，《建筑与文化》2014 年第4 期。

[9][13][17][20][24]姚洪峰、龚迪发：《福建贯木拱桥的建造技术》，《古建园林技术》2007 年第4 期。

[18]蒋烨：《中国廊桥建筑与文化研究》，中南大学硕士论文，2010 年。

[19]蒋枫忠：《闽东建筑文化的地域性表达研究》，华南理工大学硕士论文，2015 年。