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第19章 《营造法式》壕寨与石作制度(1)

《营造法式》卷三至卷十五,用占总卷目38%的篇幅,记述了壕寨、石作、大木作、小木作、雕作、旋作、锯作、竹作、瓦作、泥作、彩画作、砖作、窑作等13个工种的制度,即诸作制度。

在诸作制度中《营造法式》详述了建筑物各个部分的设计规范,各种构件的权衡、比例的标准数据,施工方法和工序,用料的规格和配合成分,砖、瓦、琉璃的烧制方法等。从建筑史或建筑技术的角度看,诸作制度是最具认识和研究价值的部分,因而备受人们关注。

《营造法式》卷三记述了宋代官式建筑的《壕寨制度》与《石作制度》。之所以把两者合为一卷,原因除了壕寨、石作的内容相对较少外,主要是与壕寨、石作都属于木结构建筑的基础工程有关。

第一节 壕寨制度

在中国古代建筑工程中,有关筑基、筑台、筑墙、制土坯、凿井等土方工程的作业通常被称为“土作”,但《营造法式》称之为“壕寨”。与一般的土作制度不同,《营造法式·壕寨制度》内容除了筑基、筑墙等土方工程外,还包括取正、定平等测量内容以及景表、望筒、水池景表、水平、真尺等测量用具的形制和使用方法。

宋元时期的壕寨内容较为广泛,一些诸如构筑陵墓、兴修水利等作业也归属于壕寨。

如:宋代修陵时设“都壕寨”,相当于建屋时的“都料匠”;元代在都水监下设有壕寨一职。相比而言,明、清时期的土作内容相对单一,如清代《工程做法则例》中的土作部分,只包括刨基槽和夯筑灰土、素土作业等。

《营造法式》卷三中的《壕寨制度》分为取正、定平、立基、筑城、筑墙、筑临水基等七篇进行记述。从其内容看,相当于平整土地、施工放线、开挖基槽以及筑城、筑墙、驳岸等方面的土工作业和相应的规矩、准则。

一、立基与筑基

中国古代建筑大多没有深基础的要求,但为保证房屋牢固、地面平实,在营造过程中仍须对地基进行必要的治理。因此,《营造法式·壕寨制度》中就有了立基与筑基的相关规定。

1.立基

有关建筑地基的处理,《营造法式·壕寨制度》中首先列了“立基之制”一节,对建筑地基的设计作出原则性的规定:“其高与材五倍。如东西广者,又加五分至十分。若殿堂中庭修广者,量其位置,随宜加高。所加虽高,不过与材六倍。”这里,《营造法式·壕寨制度》把地基的高度与建筑所用的“材、份”联系在一起,由此使地基的高度始终与建筑的规模相适应,既不会出现因台基过高而造成不必要的浪费,也不会出现因台基过低而使建筑立面失去比例。

2.筑基

如果说,“立基之制”主要是着眼于设计,目的是为了避免不必要的花费,那么,《营造法式·壕寨制度》中的“筑基之制”则主要着眼于施工,目的是为了保证质量,使建筑地基既有足够的牢固度,又有适宜的平整度。《营造法式·壕寨制度》中“筑基之制”规定:“每方一尺,用土两担;隔层用碎砖瓦及石札等,亦二担。每次布土厚五寸,先打六杵,次打四杵,次打两杵。以上并打平土头,然后碎用杵辗蹑令平;再攒杵扇扑,重细辗蹑。每布土厚五寸,筑实厚三寸。每布碎砖瓦及石札等厚三寸,筑实厚一寸五分。凡开基址,须相视地脉虚实。其深不过一丈,浅止于五尺或四尺,并用碎砖瓦石札等,每土三分,内添碎砖瓦等一分。”如果是构筑临水建筑的地基,那不仅要开挖、夯筑,还要求适当扩大开挖面,并钉木桩,即:“开深一丈八尺,广随屋间数之广。其外分作两摆手,斜随马头,布柴梢,令厚一丈五尺。每岸长五尺,钉桩一条。梢上用胶土打筑令实。”在这里,《营造法式·壕寨制度》不仅记述了建筑立基的各个步骤,而且把每一步骤要达到的要求都作了定量化的规定。无疑,这种出于保证质量的定量化的要求,也为用功量的计算提供了基础数据。

在古代,用于筑基的材料,有素土、砖石渣土、灰土等不同种类。从《营造法式·壕寨制度》的规定中可以看到,宋代在构筑官式建筑的基础时,须用一层素土一层砖石渣土相间夯筑。从考古发掘的成果看,宋、辽、金的一些建筑就采用了这一方法,如金中都宫殿就是在夯土基中挖方坑,内用夯土、砖石渣土夯实做柱基的。明清时期一些重要建筑盛行打整体灰土基础办法,俗称“满堂红”。灰土老化后强度大,且有一定抗水蚀能力。圆明园一些临水殿基就是在木桩上打灰土,其残基暴露已百年以上,但很多仍保持着原有形体。《营造法式·壕寨制度》中所提到的筑临水建筑之基时所用的胶土,应类似于明清时期所用的灰土。

汉代以前一些夯土建筑基址中的每层夯土厚度,大致在10厘米以下,但其密实标准不详。在上述《营造法式·壕寨制度》的规定中,我们可以看到,宋代筑基的夯土密实标准为:“每布土厚五寸,筑实厚三寸”,“每布碎砖瓦及石札等厚三寸,筑实厚一寸五分”。如果与清代《工程做法则例》所规定的“每虚土一尺夯实为七寸”相比较,那么宋代对夯土基础的密实度要求是比较高的。

至于夯土工具,我国古代主要是木杵及加铁或石制的夯头。一些早期的夯土建筑基址表明,筑基或筑墙的夯层通常不厚,夯窝直径2至4厘米不等,但分布较为密集。《营造法式》规定每次布土夯实三遍,杵数以六、四、二递减,然后打平土头并使土层平整。后世也采用类似的方法,如清代《工程做法则例》记述,夯土工具主要有夯和碢两种,用夯筑实,用碢找平。

二、筑城与筑墙

1.筑城

筑城用夯土由来已久。新石器时代晚期,已用夯土筑城。自商至唐,一些都城的城墙同样用夯土夯筑。宋代仍用夯土城墙。《营造法式·壕寨制度》中的“筑城之制”规定:“每高四十尺,则厚加高二十尺;其上斜收减高之半。若高增加一尺,则其下厚亦加一尺;

其上斜收亦减高之半;或高减者亦如之。城基开地深五尺,其厚随城之厚。每城身长七尺五寸,栽永定柱、夜叉木各两条。每筑高五尺,横用纴木一条,每膊椽长三尺,草葽一条,木橛子一枚。”可见,筑城先得挖基槽,然后逐层夯实。城身两面都有坡度,即“每高四十尺,则厚加高二十尺,其上斜收减高之半”,并可依此比例加减。

早期的筑城先用板筑法筑一垂直的墙身,然后再在两侧用斜夯层贴筑出斜坡,如郑州商城就是这样做的。后世多为整体平夯,方法与用桢干筑墙近似,但因城身过厚,两面相对之干不能彼此相连缚紧,所以改用草绳缚在钉入城身的木橛上加以固定。为防城身崩毁,城两侧垂直于城表面每隔一定高度铺一层木椽。此种方法至迟在战国时期已经运用。《营造法式·壕寨制度》称木椽为“纴木”,且规定城每筑高5尺铺一层纴木。古代类似的表面收坡的大体量夯土工程如城门墩、堤坝、殿基、台等,大致采用上述做法。《营造法式·壕寨制度》还规定城身每长7尺5寸,竖栽永定柱、夜叉木各两根,目的也是为了城墙坚实、牢固,不过此种做法迄今尚未发现实例。

2.筑墙

由于当时仍普遍运用夯土构筑墙体,因此,《营造法式·壕寨制度》中规定了“筑墙之制”:“每墙厚三尺,则高九尺;其上斜收,比厚减半。若高增三尺,则厚加一尺;减亦如此之。

凡露墙,每墙高一丈,则厚减高之半。其上收面之广,比高五分之一。若高增一尺,其厚加三寸;减亦如之。凡抽纴墙,高厚同上。其上收面之广,比高四分之一。若高增一尺,其厚加二寸五分。”

古代土墙有夯土墙、垛泥墙和土坯墙三大类。其中夯土墙又有墙面斜收的桢干筑墙和墙面垂直的板筑墙之别。《营造法式·壕寨制度》中记述了三种墙体,即墙、露墙和抽纴墙,从其描述来看,都是墙面斜收的夯土墙。三种墙体有不同的高厚比和斜收率,其比率如下:

墙(一般的夯土墙):高:厚=3:1;“其上斜收比厚减半”,即斜收后的墙顶厚度为墙底厚度的一半。

露墙(即院落四周的围墙):高:厚=2:1;“其上斜收面之广,比高五分之一”,即斜收后的墙顶厚度为墙高的五分之一。

抽纴墙(加木柱和纴木的夯土墙):高:厚=2:1;“其上斜收面之广,比高四分之一”。

即斜收后的墙顶厚度为墙高的四分之一。

凡筑墙面斜收墙,须先挖基槽,夯好基墙,然后用桢干逐层夯筑。桢是筑斜收墙的端模板,与墙的断面相同;干是圆木,用作筑墙的侧模板,宋代称“膊椽”。桢置于两干之间,用草绳把相对两面的干连接缚紧,填土夯筑,然后割断草绳,把干上移,再缚紧后夯土,每夯一层称一“步”,逐步上移,至所需高度,即成墙一“堵”。把一桢侧移,利用已成墙的一端代作另一桢,接续夯第二堵墙,逐堵接续,直至所需长度为止。用此法夯筑的墙是由多堵连成的。

在《营造法式·泥作制度》中还提到了土坯墙。规定墙高、广随间之高、广,每墙高4尺,则厚1尺。若高增1尺,则厚加2寸5分,减亦如之。每高1尺,其上斜收6分,每面斜收向上各3分。“每用坯墼三重,铺襻竹一重。”《营造法式·砖作制度》中专列“砖墙”一条,规定:“垒砖墙之制:每高一尺,底广五寸,每面斜收一分,若麤砌,斜收一寸三分,以此为率。”

第二节 取正与定平

取正与定平是《营造法式》卷三《壕寨制度》的一项重要内容。取正,即定向,指找准房屋的南北东西方向;定平,指找出房屋的地平面。这两项测量技术,由来已久,如:距今4300多年的河南淮阳平粮台龙山文化城址的平面略成方形,南北向差6度;可能属于夏代早期的河南登封王城岗古城遗址,其南北向差5度;湖北黄陂盘龙城商代中期方国宫殿遗址和河南安阳殷墟的商代后期宫殿遗址,其建筑中轴线的走向南北向差5度至12度;河北藁城西台商代中期建筑遗址,板筑墙基础埋深0.5至0.6米,在基槽壁上有用云母粉画出的平直线,可能用于基础定平。当时定向、定平的手段已无从知晓,但很可能已运用了类似《考工记》中所记述的“以水定平、立杆测影”的办法。

《营造法式》在《看详》、《壕寨制度》以及所录图样中较为详细地记载了与取正、定平相关文字和图像,反映了传统“辨方正位”方法在宋代的因承和发展,为后人研究中国古代的建筑测量技术提供了基础性资料。

一、取正

《营造法式·看详》中首先引用了《诗经》、《考工记》、《管子》等古典文献中有关取正的记述,认为“今来凡有兴造,既以水平定地面,然后立标测景、望星,以正四方,正与经传相合”。

《诗经》中有“定之方中”、“揆之以日”的记述。其具体方法可能与《周髀算经》所记述的“凡日始出,立表而识其晷,日入复识其晷,晷之两端相直者,正东西也;中折之指表者,正南北也”相类似,即:于平地立表,以表为中心画圆,在圆周上记下表日出、日入之影与圆的交点,连接此两点得正东西向,而此线中点与表的连线即为南北向。《考工记》中“置槷以悬,眂以景。为规,识日出之景与日入之景。昼参诸日中之景,夜考之极星,以正朝夕”的记述,则反映了古人已能综合运用日出之影、日入之影、日中之影,以及北极星以定方向的情形。

《营造法式·壕寨制度》中所记述的取正方法,与上述《诗经》、《考工记》等文献所记载的方法既有因承关系,又有创新与发展。《壕寨制度》中的“取正之制”一节规定:先于基址中央,日向置圆板,径一尺三寸六分;当心立表,高四寸,径一分。画表景之端,记日中最短之景。次施望筒于其上,望日星以正四方。望筒长一尺八寸,方三寸;两罨头开两圆眼,径五分。筒身当中,两壁用轴安于两立颊之内。其立颊自轴至地高三尺,广三寸,厚二寸。昼望以筒指南,令日景透北,夜望以筒指北,于筒南望,令前后两窍内正见北辰极星。然后各垂绳坠下,记望筒两窍心于地,以为南,则四方正。若地势偏斜,既以景表、望筒取正四方,或有可疑处,则更以水池景表较之。其立表高八尺,广八寸,厚四寸,上齐,安于池板之上。其池板长一丈三尺,中广一尺,于一尺之内,随表之广,刻线两道;一尺之外,开水道环四周,广深各八分。用水定平,令日景两边不出刻线,以池板所指及立表心为南,则四方正。

从中可知,宋代建筑测量中的定向仪器有三:景表、望筒和水池景表。三者可组合使用,但以景表、望筒两者共同使用为常法,水池景表通常作校核用。

景表以圆板为座,圆板“径一尺三寸六分”;座中心立表,表“高四寸,径一分”。使用时,置景表于基址中央,画表影之端,记最短之影(此时即日中之时)。如果以此比较已出土的几具秦汉石质晷仪的形制、尺寸与使用方法,两者间表现出很大相似性,显然有传承关系。证以两者间曾出现的隋代袁充“短影平仪”,或可认为,宋《营造法式》的景表,正是秦汉晷仪沿革而来,经过隋代短影平仪的过渡,至宋时,成为“系自来工作相传、并是经久可以行用之法”的定向工具。

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