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关中传统民居营造技艺研究-地基处理成果

时间:2023-08-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:下面以条形墙型基础为例,分析传统民居地基处理的基本工艺情况。如果在这样的地方建房,无疑会加大地基处理的成本,因此人们一般会重新选取地方建房。因此,在一定程度上说,在探挖后的地平面上画出需要开挖的基础线,相当于未来房屋的平面图。

关中传统民居营造技艺研究-地基处理成果

“地基处理就是根据建筑上部结构,对将要进行建设的地面进行加固或改良,提高地面的承载力,保证地基稳定,避免房屋沉降或不均匀沉降,以消除湿陷性黄土的湿陷性及提高建筑的抗液化能力”。这是当下各种教科书中对地基处理的解释,强调地基的主要功能是承载,以保证建筑的稳定性。地基的质量直接关乎建筑的质量,所以备受建筑界的重视,一般要经过地理勘测、土质测验等环节后才能最终确定处理地基的方法。与此比较,民间对地基也很重视。不过,由于传统民居建筑的体量一般都比较小,对地面的荷载量有限,通常情况下采用的是浅基坑处理。

关中中部属于典型的现代黄土层地区,是以渭河为主的河流冲积而成。这里的黄土层整体松软,湿陷性较强,不适宜窑洞的挖掘,却为垒砌为主的砖瓦建筑提供了条件,也是植物生长的理想之所。根据这种情况,当地人在建造民居时多采用浅层基础来处理地基,常用的有大开挖而成的独立基础、条形的墙型基础两种。下面以条形墙型基础为例,分析传统民居地基处理的基本工艺情况。

1.探洞

探洞是指用洛阳铲在将要建房的地面上进行钻探,根据探出土质的虚实情况,最终确定建房地点和采取什么材料、以什么方式来处理地基。洛阳铲在民间流传已久。据说在郑和西洋后,大量精美的民间工艺品流散海外,受到西方人垂青。这些工艺品不少出自于民间,还出现了“不惜重金,购于黑市”的情况,盗挖古墓也成为获得精美工艺品的一个途径。因为偷挖古墓的需要,洛阳地区出现了一种凹形的探铲,并流传于民间,广泛使用于盗墓。著名的考古学家卫聚贤在1928年看到洛阳铲的造型后,便产生了将其运用于考古钻探的想法。此后,洛阳铲在殷墟、偃师商城遗址等国内著名的古遗址发掘过程中发挥了重要的作用。

常见的洛阳铲铲头为铁制,长20—40 厘米,直径5—20 厘米,呈“U”字半圆形,铲头上部装有富有韧性的长木杆。铁制探头加上木杆,形成几米的长度(图3-12)。使用时,通过对铲头带出的土壤颜色、结构和包含物进行分析,可以辨别出土质的疏松度以及含水情况,确定所选地基的质量好坏。在过去,如果探出的土质太松或含水量过高,意味着会影响房屋质量。如果在这样的地方建房,无疑会加大地基处理的成本,因此人们一般会重新选取地方建房。

2.画线

通过探洞确定好地基位置后,下一步便是在所确定的地面上画出所建房屋的墙体基础线,大致步骤有:

图3-12 洛阳铲

首先,在探挖后的地平面上画出需要开挖的基础线。传统民居的地基是由房屋的墙体分布情况来决定的,未来承重的墙体就垒砌在地基上。因此,在一定程度上说,在探挖后的地平面上画出需要开挖的基础线,相当于未来房屋的平面图。与现代建筑比较,传统的民用建筑没有剪力墙、构造柱之类的东西,所以,在地面上画出的“平面图”实际上就是未来墙体的位置图。具体做法是,用尺子在地面上丈量出整个院落的总面积,在总平面上确定出正房、左右厢房、门房的位置,并用木楔子在地面上定点。木楔子的所在点,就是未来的墙角,即垒砌墙体的对接点,也是下一步所要开挖地基的对接点。

其次是在木楔子上连线。木楔子确定的是未来墙角的相接点,点与点之间便是未来的墙体位置。为了保证墙体相接处的直角衔接,在用细线绳子连接木楔子时,还要用木直角尺在两线之间进行反复匡正,直到房屋墙体的四个相接点形成标准的直角。

线条标示出了每一间屋子的地基线,当每一间屋子的地基都被线条围合完毕后,整个院落的房间布局情况也基本清楚了。这时候,院落的平面图等于以线条的形式画在了地面上(图3-13),每间房子的位置和面积都一目了然。此时,工匠们还会找来房主,让其根据线条标示出来的情况,对房间的面积大小、布局结构进行评估和调整。在得到房主的最终确认后,工匠们就以线条为依据,用白石灰沿着线条在地面上均匀地撒出白线。一般来说,需要开挖的地方要比实际墙体宽得多,以增加墙体的稳定性。

3.开挖

用白石灰画线后,工匠们会将木楔子和连线全部拿掉,再以地上的白石灰线为依据,进行下一步的开挖工作。与探洞和画线比较,开挖是一个体力活,一般由年轻力壮者承担。具体步骤是:

图3-13 画出院落平面

先用头沿着白石灰线将地表的硬土刨开。为了保证挖出来坑道的平直度,挖掘时要严格按照地面上的白石灰线进行。这样挖出来的坑道既可以保证平直,也可以保证衔接处直角的规范。出于保温方面的考虑,关中传统民居的山墙墙体一般为37 厘米,面墙为24 厘米,后墙尤其是靠北的后墙,往往比山墙还要厚。为了给墙体一个稳定结实的基础,开挖时一定要考虑地基的宽度,并且地基的宽度一般要大于墙体宽度两倍左右。

接下来是用铁锨将刨开的硬土块挖到一侧,形成地基的浅层坑道。关中地区属于渭河及其支流的冲积平原,土层密实而肥沃。刨挖开表层的硬土后,下面的黄土层则比较松软,一般用铁锨就可以深挖。为了保证地基的稳定度,下挖的深度一般在一米左右。挖出来的下层黄土一般都会被集中到一起,等待筛选后与其他材料一起用于回填土来夯实地基(图3-14)。

4.备料

这里所说的备料是指夯实地基所需要的回填材料,一般由细黄土、白石灰组成。地基的稳定度与回填材料有直接关系。为了达到最佳效果,有经验的工匠会将挖出的黄土晾晒几天,使土中的水分挥发到理想的程度,再用筛子进行过筛,在去除土中石块的同时,还可以保持黄土具有一定的细密度(图3-15)。

图3-14 挖坑道(www.xing528.com)

图3-15 筛土

筛选黄土是为了提高地基的密实度。但是黄土的坚硬程度并不高,同时还会有一定的吸水性,因而影响地基的耐久性。在没有水泥的年代里,为了增强地基的质量,一般民居往往会采用在黄土中掺白石灰的办法。白石灰在硬化过程中,要蒸发掉大量的水分,引起体积变化,出现干缩。在处理地基时,将白石灰与黄土掺和到一起,石灰在干缩的同时也带动了黄土收缩,既增加了抗拉强度,也大大提高了防水性,地基的硬度也会大大增强。黄土与白石灰的比例一般为8∶2或7∶3。当然,到底用哪种比例,关键取决于土层的含水量,含水量高,白石灰的比例就会大一些,以增加地基的吸水性。加过白石灰的黄土还要用铁锨进行翻搅,尽量使黄土与石灰达到最大限度的均匀。工匠们将搅拌均匀的石灰土堆积在一起,等待加入地基坑夯实。

白石灰的物理性能早就被民间发现并利用,在宝鸡地区岐山县凤雏村发掘的西周建筑地基遗址中,我们就看到了运用白石灰的痕迹,可见这种工艺历史的久远。

5.夯实

这是地基处理的最后一道工序,决定着地基的成型。具体步骤是:

将石灰土装上架子车运往地基现场,一人拉车,一人用铁锨均匀地将石灰土抛撒到地基坑里。也有的做法是将整车的土分段倒入基坑,再由专人用铁锨将土进行平整。不管是均匀地抛撒还是整车地倒入,都需要由专人进行平整,使基坑里的灰土保持一定的平整度

接下来是用石夯进行夯打。在没有电的年代里,石夯是人们夯打地基的唯一选择。这种工具在关中地区运用得十分普遍,不管是北部的窑洞,还是中部和南部的四合院瓦房,在地基处理上都离不开这个工具。

图3-16 不同种类的夯

按材质分,夯可分为石质和木质的两种;按用法分,夯可分为单人用和多人用的两种(图3-16)。地基坑是由下往上一层层垫土夯实的。受基坑的限制,最底层的夯土只能用单人夯夯打,每层垫土的厚度在一尺左右,人可以一边夯打一边向前走,也可以一边夯打一边向后退,直到将一层灰土全部夯实。为了提高效率,一套院子的地基往往要有三四个人同时夯打。一层夯实后再垫第二层土,二层夯实后再垫第三层土,直到夯土接近地基坑的水平面

随着基坑里土层的提升,单人夯打也要换成多人夯打。当夯土接近坑沿时,最后一层黄土要垫得高出地平面半尺左右,夯也由单人的改为多人的。多人夯的重量要远远大于单人夯,对地面的冲击力更大,所以多用在地基最上一层的处理上。具体做法是,由双人或四个人牵引夯绳,一起用力,使夯石飞过头顶,最大限度地向上腾起,然后再呈自由落体状砸向地面的基坑(图3-17)。这样的动作要一直延续到整座院子基坑夯实,不但要将高于地面半尺多的土夯平,还要使基坑与地面保持水平。

至此,地基才算处理完毕。与当今普遍使用的水泥框架结构的地基相同,传统地基在混合土的作用下同样浑然一体,具有很好的坚固性。通常情况下,处理100 平方米左右院子的地基,差不多要用四五天的时间。

地基处理完后便是上面房屋墙体部分的垒砌,用的人力更多,技术含量也更为复杂。

图3-17 多人合作打夯

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