沈 旸 周小棣 常軍富

(東南大學(xué)建筑學(xué)院，南京210096)

明代為保衛(wèi)北方從西到東的漫長邊境，抵御外族的侵擾，先后設(shè)置了9 個軍事重鎮(zhèn)，分管不同的邊防區(qū)域，通稱九邊重鎮(zhèn).據(jù)《明史·兵志》，“元人北歸，屢謀興復(fù).永樂遷都北平，三面近塞，正統(tǒng)以后，敵患日多.故終明之世，邊防甚重.東起鴨綠，西抵嘉峪，綿亙?nèi)f里，分地守御.初設(shè)遼東、宣府、大同、延綏四鎮(zhèn)，繼設(shè)寧夏、甘肅、薊州三鎮(zhèn)，而太原總兵治偏頭，三邊制府駐固原，亦稱二鎮(zhèn)，是為九邊”［1］.

就長城墻體的材料和構(gòu)造而言，包磚者集中于宣府、薊州和遼東三鎮(zhèn)，土坯類遺存大量存在于延綏、寧夏、甘肅、固原四鎮(zhèn)［2-3］，大同鎮(zhèn)可以看作是東西各鎮(zhèn)之間的過渡地帶.其遺存的突出特征是以夯土版筑為主要建造方式，局部外包磚石砌筑［4］.本文以之為觀察對象，基于實地調(diào)查測繪和數(shù)據(jù)采集分析，總結(jié)夯土長城的墻體材料和構(gòu)造特征.

1 實地考察段落分布

據(jù)(明)翁萬達《修筑邊墻疏》，大同鎮(zhèn)管轄范圍“起西路丫角山，逶邐而北，東歷中、北二路，抵東路之東陽河鎮(zhèn)口臺，實六百四十七里”［5］.大同鎮(zhèn)主要位于今山西省和內(nèi)蒙古自治區(qū)的交界處，此外，省界以北尚有歷史上的“大邊”和“二邊”，共同構(gòu)成了大同鎮(zhèn)段的防御體系.

實地考察的具體段落(見圖1)自東向西分別為:大同市天鎮(zhèn)縣的平遠頭～二十墩段、新平堡～黃家灣段、瓦窯口～李二口～薛三墩段、白羊口～榆林口段;大同市陽高縣的許家園～虎頭山段、守口堡～十九梁段、長城鄉(xiāng)～鎮(zhèn)邊堡段;新榮的元墩～鎮(zhèn)川口～鎮(zhèn)川堡段、弘賜堡～鎮(zhèn)羌堡段、拒墻口～拒門堡段、新榮鎮(zhèn)段;左云的徐達窯～八臺子段;右玉的二十五灣～殺胡口～四臺溝段;平魯?shù)钠叨铡露斩?、寺懷?本次編號結(jié)合了各類型字母代號和數(shù)字序號，城墻轉(zhuǎn)折點、敵臺和烽火臺分別用大寫字母C，D，F(xiàn) 表示，數(shù)字序號為三位數(shù)，按考察先后分配.其中，本文涉及的城墻段落的命名主要以相鄰敵臺作為定位參照加以確定.

圖1 明長城大同鎮(zhèn)段范圍與考察段落分布

2 城墻尺度

2.1 城墻體量

城墻因其單薄而綿長，受自然和人為破壞較為嚴重，大部分段落內(nèi)側(cè)高為6 m 以下，只有個別地段為7 ～10 m，主要包括天鎮(zhèn)張仲口到李二口之間、李二口北側(cè)的爬坡段D021-D023 之間，以及榆林口東側(cè)的D030-D033 之間，后者的最高處達10 m.上述這幾段較高的墻體均位于天鎮(zhèn)和陽高境內(nèi)，為明嘉靖間翁萬達總督宣大時所筑，當(dāng)時的修筑就比陽高以西段落要高厚許多，至今猶然.陽高以西長城的高度普遍在7 m 以下，(明)翁萬達在《修筑邊墻疏》中提議增補大同鎮(zhèn)陽和口到丫角山之間長城(即陽高以西長城)時，提及的城墻尺寸為“高二丈，底闊一丈七八尺，收頂一丈二三尺”［6］，以明代一丈折合3.2 m 計算，當(dāng)時的標(biāo)準(zhǔn)墻高為6.4 m.

就地形而言，今天大同市天鎮(zhèn)縣、陽高縣一帶明長城，大多位于山脈南側(cè)或東側(cè)的山腳處，墻外地平高而墻內(nèi)地平低，客觀上也使得城墻必須加高才能滿足防御需要;而陽高以西段落地處平地或山坡上，沒有內(nèi)低外高的弊端.

2.2 墻體斜度

本文墻體斜度是指外墻面與地面的內(nèi)夾角度數(shù)，由于測繪所用儀器為斜度測量儀，因此采用度數(shù)來代替收分，儀器誤差為±1°.

圖2 城墻墻面斜度統(tǒng)計

根據(jù)測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果(見圖2)，城墻墻體的斜度一般在70° ～80°之間，且墻體內(nèi)外斜度相差不大，斜度最大者位于D030-D033 之間，達到85°.就地域差別而言，大同鎮(zhèn)東側(cè)，尤其是天鎮(zhèn)一帶城墻的斜度普遍大于大同鎮(zhèn)西側(cè)，和上述城墻體量的地域差別一致.仍據(jù)明代翁萬達的規(guī)定，城墻的標(biāo)準(zhǔn)斜度約為83°，由于城墻墻體很容易受外界侵蝕，今天的實測數(shù)據(jù)大多低于這一標(biāo)準(zhǔn)斜度.

3 城墻材料

在土木工程中，土是指覆蓋在地表上松散的、沒有膠結(jié)或膠結(jié)很弱的顆粒堆積物.土的特征包括粒度、礦物組成、化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)等多個方面［7］，工程中主要以土的粒度進行分類.借鑒《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》(GBT50145—2007)［8］，本文對調(diào)查對象的夯土材料進行了簡化說明(見表1)，把肉眼無法識別的顆粒(包括細粒和粗粒中的細砂)統(tǒng)稱為細粒，把除細砂以外的粗粒合稱為砂礫(“粗?！北Ａ舻皇褂?，巨粒部分在描述時使用塊石和碎石等較通俗化的名稱.

表1 本文粒組劃分

由于現(xiàn)狀土體遺存中細粒土為主體，因此在描述時，本文采用“細粒土中(上部/中部/下部)摻雜少量/大量其他顆粒(如砂礫、碎石)”或“細粒土中鋪砌(數(shù)量或?qū)訑?shù))碎石/塊石/磚塊”(為了表明碎石/塊石/磚塊在夯土中的構(gòu)造方式)的表述方式.

基于以上的定義和分類，對實地考察段落的墻體材料進行了統(tǒng)計，結(jié)果見表2.

表2 墻體材料統(tǒng)計

3.1 材料種類

夯土長城的建筑材料包括細粒土、砂礫、碎石、塊石和植物枝條5 種.其中，夯土材料以細粒土為主，土中均含有砂礫、碎石和塊石的比例各占約1/3，沒有在城墻中發(fā)現(xiàn)磚塊.

對于夯土中含植物枝條的情況，以有無植物枝條遺存和有無規(guī)則排列的孔洞(以下簡稱“孔洞陣列”)為主要標(biāo)志來判斷，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，墻體中無根莖遺存且無孔洞陣列的占調(diào)查點總數(shù)的3/4，證明大多數(shù)段落很可能沒有植物枝條.有9 例發(fā)現(xiàn)有孔洞陣列，多位于墻體下部表層遭侵蝕脫落處，但其中3 例，包括D030 東側(cè)和西側(cè)墻體、D081-D082 之間墻體，只在表層發(fā)現(xiàn)孔洞而斷面處卻沒有，顯示植物枝條可能主要呈垂直于墻體走向鋪設(shè).此外，有5 例墻體表面有植物枝條露出，大部分似植物根莖，為實物遺存的可能性較小.

3.2 存在方式

材料的存在方式是指砂礫等材料相對于細粒土的分布位置.對于砂礫，幾乎均為摻雜于夯土中，呈均勻分布狀態(tài)，只有2 例呈集中鋪砌狀態(tài).對于碎石和塊石，大部分依然以摻雜的形式存在于夯土中，只有少數(shù)案例呈鋪砌狀態(tài)(見圖3).從現(xiàn)存跡象看，植物枝條主要呈水平布置，只有3 例疑似遺存案例是豎向布置，從孔洞的分布來看，它們大多鋪設(shè)于夯層間，水平向間距并不固定，呈一定范圍內(nèi)波動.

圖3 D082 東側(cè)城墻坍塌部位(自墻外攝)

3.3 環(huán)境因素

材料與環(huán)境的關(guān)系主要表現(xiàn)在2 個方面:

1)墻體材料與附近土壤的貧富程度和運輸材料的難易程度有關(guān).一般海拔越高，土壤越少，砂礫和石頭越多，墻體材料因之含有越多的砂礫碎石和塊石，如天鎮(zhèn)李二口附近的爬坡段長城，即D021-D024 所在段落，山腳處土壤豐富，墻體含砂礫等材料較少，土質(zhì)較純;山腰處的墻體開始摻雜一些砂礫、碎石，再往上走，墻體夯土中所含的雜質(zhì)越來越多，夯層間開始密集鋪砌砂礫碎石和塊石.

2)墻體取材兼顧防守需要.如城墻D016-D017 及附近段落的外側(cè)緊鄰一條深溝(見圖4)，沿城墻分布，且寬度大致相同，推測應(yīng)是修筑長城時取土所挖，即在修墻的同時也挖了一條護城壕，可謂一舉兩得.

圖4 城墻D016-D017 局部斷面

4 城墻構(gòu)造

4.1 基礎(chǔ)做法

一些段落的城墻由于被破壞形成斷面，借助這些斷面得以一窺墻體的基礎(chǔ)，調(diào)查中發(fā)現(xiàn)有城墻斷面的點共15 處(表3和表4).

表3 墻體基礎(chǔ)做法統(tǒng)計

表4 城墻斷面顯示基礎(chǔ)做法一覽

4.2 地形影響

長城跨越的地形有斜坡、有溝壑，磚砌墻體面對斜坡時一般采取鋸齒狀保持各層水平的砌筑方式，如山西鎮(zhèn)長城等，但本文調(diào)查的夯土墻體卻并不這樣，而是采用基本順應(yīng)地形坡度的方式斜向夯筑，如D031-D032 之間跨越溝壑的墻體(圖5中所繪虛線為其中一條夯層線的走向)以及D021-D024 之間的爬坡墻體等皆是如此，之所以夯層斜度與坡度并不完全平行，主要有2 點:①坡度太陡，若完全順應(yīng)此坡度，則墻體夯筑較為困難，于是在基礎(chǔ)部分把斜度加以調(diào)整，不致太陡;②與夯筑時的模板有關(guān)，模板較長，在一些局部變化較大的坡面可能采用取直的方式架設(shè)，故不與墻體坡度完全一致.

圖5 城墻D031-D032 局部

4.3 夯層厚度

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(見圖6)，150 ～250 mm 的夯層厚度占大多數(shù).此外，有一些段落呈現(xiàn)厚薄夯層上下相間分布的現(xiàn)象(見表5).但一些案例的厚薄相間現(xiàn)象并非內(nèi)外如一，如城墻D031-D032，墻體表面夯層厚為50 和130 mm，但墻體斷面顯示，表層厚薄相間的夯層厚度到內(nèi)部則合為180 mm.

圖6 城墻夯層厚度統(tǒng)計

4.4 夯層構(gòu)造

基于前述對土的分類，夯層構(gòu)造主要闡明不同顆粒的土在夯層中的組成，由于細粒土為夯土材料的主體，因此夯層構(gòu)造主要表現(xiàn)為其他顆粒土或其他材料(如磚)在細粒土中的分布狀態(tài)和含量.首先，本文根據(jù)它們的分布狀態(tài)分為摻雜和鋪砌(只要有材料呈鋪砌狀態(tài)即為鋪砌類)兩類，結(jié)合純細粒土類共三大類，然后再根據(jù)它們的含量各分為少量和大量兩亞類.

表5 城墻厚薄相間夯層案例一覽

據(jù)此分別對實地考察段落的夯層構(gòu)造進行統(tǒng)計，結(jié)果顯示，純細粒土類幾乎沒有，摻雜類尤其是少量摻雜類占絕大多數(shù)，鋪砌類較少.

少量摻雜類中砂礫、碎石和塊石呈無規(guī)則或均勻散布于夯土中，而對于大量摻雜類和鋪砌類，這些材料在一些案例中呈現(xiàn)局部集中分布現(xiàn)象，如城墻D022-D023 中的大量砂礫主要集中于墻體內(nèi)部，城墻D082 東側(cè)中的砂礫、碎石和塊石在內(nèi)部逐層鋪砌，墻體表層卻并非如此.

最后的統(tǒng)計結(jié)果見表6.

表6 夯土城墻夯層構(gòu)造統(tǒng)計結(jié)果

4.5 鋪設(shè)植物枝條做法

古人在夯筑城墻時常會將木棍、藤條或樹枝等作為木筋放入其中，如同混凝土中的鋼筋，起著連接和加強的作用［9］.這一做法無論在古代城墻遺址和今天地方傳統(tǒng)夯土建筑中均可見到.對于調(diào)查的該段長城，由于現(xiàn)狀缺乏能確定的植物枝條實物遺存，有關(guān)植物枝條存在的證據(jù)是疑似植物枝條和孔洞陣列，根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查情況，可以得出以下推測和結(jié)論:

1)從現(xiàn)存跡象看，植物枝條大都呈水平布置，豎向布置案例僅見于疑似遺存案例，且一些系植物根莖，很可能為后來生長，城墻D073 東側(cè)的遺存暴露于墻外，為實物遺存的可能性并不大.對于水平布置類，統(tǒng)計顯示疑似遺存案例夯層間和夯層中均有布置，而孔洞陣列案例顯示植物枝條均位于夯層間.

2)植物枝條的直徑一般為5 ～30 mm，水平向中心間距一般為300 ～600 mm，上下層之間的孔洞并無對應(yīng)關(guān)系.

3)一些案例說明，城墻內(nèi)植物枝條的鋪設(shè)一般垂直于墻體走向，平行于墻體方向很少或幾乎沒有鋪設(shè)植物枝條.

由此，可以對夯土城墻鋪設(shè)植物枝條的做法有一些基本認識(見圖7).

圖7 城墻鋪設(shè)植物枝條做法示意

4.6 垛口做法

對于城墻垛口，僅在城墻D022-D023 段發(fā)現(xiàn)局部遺存(見圖8)，這段城墻位于天鎮(zhèn)李二口北側(cè)的山坡上，墻體走向為北偏西20°，隨山勢而上.墻體內(nèi)側(cè)高8 m，外側(cè)高8.5 m(垛口高度計算在內(nèi))，頂寬4.5 m，墻體頂部殘存有垛口和女墻痕跡，垛口保存較多，距頂部中央位置高約1 m，女墻保存較少，僅高0.3 m.從現(xiàn)狀看，垛口是與城墻一起夯筑完成的.

圖8 城墻D022-D023 的垛口遺存

5 結(jié)語

同磚石長城相比，學(xué)界對夯土長城的材料和構(gòu)造關(guān)注較少，主要集中于一些特色鮮明的長城遺存，如漢代玉門關(guān)長城(用蘆葦和沙礫夯筑)等.明長城大同鎮(zhèn)段是明代夯土長城的典型代表，本文以此為例，嘗試將研究視野深入夯土體內(nèi)部，對夯土材料級配和構(gòu)造方式進行詳細分析，以全面呈現(xiàn)夯土長城材料和構(gòu)造的豐富性.結(jié)論表明，這種豐富性恰恰體現(xiàn)了長城與其沿線多樣的環(huán)境和軍事防御要求的密切關(guān)系.不斷加深對夯土長城建造特征的認識，有助于在進行夯土長城修繕時更好地保護和延續(xù)其建造信息，而不是僅僅注重保護外部樣式和體量.同時，古人因地制宜創(chuàng)造的多種材料級配和構(gòu)造類型為現(xiàn)代夯土研究提供了大量有價值的案例，加強對這些案例的結(jié)構(gòu)強度研究，必將對當(dāng)前的夯土研究有所裨益.

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