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土堤填筑质量控制的早期成就和施工规范
 
来源:中国园林网整理 日期:[2016-8-16]
    1.先秦堤防规模和夯筑要求

    西周时期堤防已有相当规模。据《国语•周语上》记载:“防民之口,甚于防川。川壅而溃,伤人必多。”这是召公劝导周厉王不要压制百姓对政治的议论时所说的一段话,大约出自公元前844年左右。从“川壅而溃,伤人必多”的说法来看,当年不仅堤防修筑已较普遍,而且也有相当的高度。春秋时淄水流经齐国都城东门外,为防洪水,当年东门堤有相当的高度,施工中须要动用牛马向上运输土料。到了西汉,在今河南浚县黄河的一些堤段,堤高达16米以上。这样高的土堤,又是用来挡水的,因此一定要有较高的填筑质量才行。

    高大堤防断面也必然庞大。为保证土堤的自身稳定,要选择较缓的边坡。据《周礼•考工记》记载,战国年间的土堤边坡一般规定是:“凡为防,广与崇方。其閷分去一。大防外閷于这段文字有不同的理解。笔者从水利技术的角度理解是:“若将‘广’解释为堤顶宽,‘叁分去一’解释为堤两面坡度的总合(即每边的边坡都分别是1:1.5,也就是横1.5,纵1),这样就比较合理了。”②而高大的堤防,两面边坡还要更缓一些。据此,像西汉黄河的一些堤段,大堤底宽将近80米。这种大型水工建筑物,其修筑技术和施工组织都会比较细致,以便保证质量。

    《管子•度地》记录了战国时代土工施工的技术规定,主要有土壤含水量的掌握和施工工具的配置。

    土工施工的合理季节在春季。技术原理是:“春三月,天地干燥……利以作土功之事,土乃益刚。”土壤含水量适宜,容易捣实,有利于提高土堤密实度和容重。而夏季多雨。秋季土壤含水量大,“濡湿日生,土弱难成……土工之事亦不立”,而冬季土壤结冻,起土困难,又不易捣实,“土刚不立”,难以保证施工质量。

    直接决定施工质量的还有土体的夯筑程度。《管子•度地》中记录了当时水利工程常用的工具有:“笼、锸、版、筑”和土车。土车利于远距离运送土料。笼(土筐)、锸(锨)是挖土和挑土的器具。而版即今筑墙的模板。筑则是夯杵,捣实土体的工具。筑堤土壤必须分层捣实才能达到较大的容重,也才能保证一定的密度,以提高土堤抗御洪水时自身的稳定和挡水的能力。考古发现早在商代修筑宫殿的台基,就曾使用夯筑,河南偃师二里头早商宫殿台基保留有清晰的夯印。夯印呈半球状,直径3~5厘米。在此遗址中还同时出土了羊头形石杵一件。杵体呈圆柱形,上部稍细,下端磨成半球形。

    夹板分立土体两侧,并由两旁立柱加以固定。夹板中间填土,用夯杵捣实。一般每板长2~3米,高20~30厘米。每板捣实后,上面再加一板,并继续填土和捣实。土体筑成,再拆除模板。直到唐代黄河河工上还曾使用过板筑修筑挡水土堤。

    2.土工施工规范

    残存的秦代法律条文中就有对于施工质量不符合规定的处罚条例,例如,工人对所修筑的墙体要担保一年,不满一年而墙体出现损坏,主持施工的官员有罪,承担修墙的工人要将墙重新修好,其重修时间不得计入应服劳役的时间内。修筑城墙也如是。为保证冬季的施工质量,秦代法律规定,冬季三天的劳动定额相当于夏季两天的劳动定额。

    至宋代,施工技术和相应规范都较为细密。例如熙宁八年(1075)至元丰元年(1078)曾由内侍宋用臣主持重建开封城,城周长50里165步,高四丈,顶宽五丈九尺,预计用工579万有奇。后来,由于“创机轮以发土”,节省了劳动量30﹪。此处发土或作致土解,即土料的运输。机轮可能类似今天的皮带机之类。宋代筑城及筑宫室的规范备载于《营造法式》,存于今者有土料开掘、搬运、打筑、穿凿的记工标准⑤。

    在宋代,河防土工施工也曾有过专门的规范⑥,惜已亡佚,现存于《河防通议》程功部分所开列的“修筑开掘等工”“开掘修砌石岸”“打筑台身”“开掘柱窝”“行墙槛子”“开挑塞河”“打筑堤道”等,大约反映出土工规范中的部分内容。
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