張習武
夯土版筑歷史悠久,工藝簡單且應用廣泛,是中華民族的勞動結晶,而近代興起的剪力墻模板工藝、滑模工藝等也應被認為是此傳統(tǒng)施工技術在勞動工具、生產(chǎn)材料上的革新。
經(jīng)考古發(fā)現(xiàn),有版筑墻的城子崖遺址可追溯至龍山時代,該時代距今約4350~3950年,處于新石器時代晚期。即使秦磚的出現(xiàn)也沒動搖此技術的地位,反而致使版筑工藝更加牢固美觀,而至漢代達到成熟,被廣泛應用于長城、都城等的建設,而民間建房甚至沿用至今,如南方福建的土樓。
《孟子·告子下》一書中所記載:“傅說舉于版筑之間”,《漢書·英布傳》也有記載:“項王伐齊 ,身負版筑。” 從這些記載中我們可以知道版筑技術的成熟時代、代表人物和可考地點,唐朝顏師古注引李奇曰:“版,墻版也;筑,杵也?!笨梢詳嗝靼嬷闹匾┕び镁咭粋€是成型工具“版”,一個是振搗工具“筑”。
版筑施工前,首先需要在兩側立擋土版(亦作板),學術名為“干”,又名為“栽”;前端的擋土版名為“楨”,在漢代又名“牏”。為了防止擋土版向外產(chǎn)生位移,需要在版外立木樁或木楞,這種型式基本和現(xiàn)代木模板的支設工藝基本一致,然后并繩子把木樁或木楞將版摽緊,繩子的學術名“縮”。
然后就可以填土打夯,所填的土質(zhì)就地取材因地而異,常用粉質(zhì)粘土,加水或晾曬控制含水率。為達到級配合理的目的,?;煊惺瘔K;為提高板結強度,有的部位混有白灰;為加強整體加筋效果有的墻體分層鋪加竹劈、蘆葦?shù)?。打夯的工具學術名為“筑”,下端膨大部分是夯杵,又名夯頭,上部多采用為木制,甚至輔以橫桿有利于多人操作,夯頭多采用圓形石柱以增大錘擊效果。
夯筑時可以想象有統(tǒng)一的節(jié)奏和勞動號子進行指揮?!吨軙た軆y傳》中寫道:“繼日版筑”,可以推測這種工藝是連續(xù)施工的,如果作業(yè)面允許甚至能夠流水作業(yè)。唐·杜甫有《泥功山》一詩:“朝行青泥上,暮在青泥中。泥濘非一時,版筑勞人功?!笨梢姴僮髡呷⊥吝\土的勞作場面,是十分辛苦和耗費財力的。
古人進行建房造墻多為版筑施工,如位于絲綢之路上的樓蘭古城,不論民用住宅還是都城宮殿,無一不是這種工藝。而城墻是上層階級為加強統(tǒng)治所修筑的防御性工事,《左傳·僖公三十年》記載:“朝濟而夕設版焉”,晉·杜預注:“朝濟河而夕設版筑以距秦”,這些工事在戰(zhàn)爭中起到了良好的防御效果。
而萬里長城的修筑則有效地憑借天險將侵略者拒之以外,直到明朝后期這種作用仍然十分有效,位于新疆的大部分長城則是未加修飾夯土版筑墻。
隨著防御要求的提高,以及墼土坯、燒結磚的出現(xiàn),這些材料可以砌筑直接充當外立面的版,同時加快了施工進度,使外部更加牢固、美觀。到了秦朝,磚的大量出現(xiàn)則取代民用的版筑模板,使墻體高度增加厚度減小,主要都城、萬里長城的墻皮則采用磚石砌筑,在冷兵器時代常被形容以“固若金湯”,而內(nèi)部仍然是夯土技術。如嘉峪關不少部位是采用的土坯壘墻,而山海關、八達嶺則完全采用下部砌石、上部砌磚、內(nèi)部填餡的方法。
隨著歷史的前進,近四千年版筑所使用的材料未發(fā)生本質(zhì)的變化,這種古老的工藝一直統(tǒng)治著土木建筑的歷史舞臺。直到1824年,英國的建筑工人約瑟夫·阿斯譜?。↗oseph Aspdin)發(fā)明了水泥后,建筑施工技術隨之變化,建筑物的性能因此也產(chǎn)生了劃時代的意義。繼而混凝土拌合物興起,而木模板也逐漸被膠合板、鋼模板所代替,直至大型模板工藝、爬模、滑模等施工工藝其原理仍然未脫胎版筑的原始做法。
建筑材料由水泥誕生,加之砂子、石子、水以一定比例進行混合,互相填充嵌固,內(nèi)部結構固相、液相、氣相相互依存,致使強度(抗壓性能)、施工和易性、耐久性(抗?jié)B性、抗凍性)、經(jīng)濟實用性完美體現(xiàn),致使素土、灰土填充材料的使用被弱化。鋼筋的加入,又提高了抗拉、抗扭、抗剪性能,對結構尺寸又有大幅減小作用,從而確立了建筑上的主導地位。
十九世紀以來工程質(zhì)量出現(xiàn)直線式上升,工程數(shù)量膨脹式增長、建筑型式不斷突破。建筑模板使用鋼模板,拼裝質(zhì)量、成型效果都有顯著提高,鋼模板備料速度快、準確性高,以鋼代木,節(jié)省了木材資源,提高了材料的使用壽命。主要構配件統(tǒng)一加工定型,具有標準化,完全可以按標準模數(shù)制作。鋼木混合模板可以根據(jù)建筑物不同尺寸、不同造型任意組拼,而且損耗率較低,可多次周轉用于多個工程。施工時簡單方便,固定采用插口與銷釘式,支撐采取螺旋式與升降式,施工速度快。
我們可以肯定的是,剪力墻支撐組合裝置是版筑模板的換代升級,二者的安裝流程基本是一致的。剪力墻混凝土的澆筑,區(qū)別于夯填,是指根據(jù)設計要求進行材料配合比試驗,而后通過人工或泵送達到指定部位,在初凝前完成的振搗成型工作。而剪力墻混凝土模板的拆除,正是安裝的反步驟,和版筑的拆除工藝是吻合的。
隨著施工技術的提高和建筑需求,出現(xiàn)了滑模施工工藝,廣泛應用于某個方向是邊疆不變化規(guī)則幾何截面的超大型建筑物、構筑物。在各種規(guī)則幾何截面的混凝土結構上,滑模技術顯示出無窮的威力,這種施工工藝機械化程度高、施工速度快、環(huán)境與經(jīng)濟綜合效益顯著。
滑模不僅包含工具式模板,還包括動力滑升設備和配套施工工藝等綜合技術,我們則可以認為是移動的版筑工藝。鋼筋綁扎、模板支設、混凝土澆筑、模板拆除連續(xù)循環(huán)作業(yè),直到達到設計高度,完成整個施工。如貴州貴陽φ18m高120米雙層造粒塔、山東樵嶺前62m高主橋墩。
夯土版筑、剪力墻、滑模施工工藝進行橫向對比,見下表:
夯土版筑、剪力墻、滑模施工工藝進行橫向對比表
通過以上工藝縱向分析表明,從版筑到剪力墻、滑模施工工藝,均是在生產(chǎn)力水平提高的基礎上出現(xiàn)的轉變,是生產(chǎn)材料、生產(chǎn)工具逐步成熟的體現(xiàn),其內(nèi)在和本質(zhì)未發(fā)生變革,追本求原是源于我國的古老夯土版筑工藝。綜上所述,鑒于夯土版筑對于現(xiàn)今建筑施工工藝的深遠影響,其在建筑史上的作用無可辯駁。