(一)土堤填筑質量控制的早期成就和施工規(guī)范
1.先秦堤防規(guī)模和夯筑要求
西周時期堤防已有相當規(guī)模。據(jù)《國語?周語上》記載:“防民之口,甚于防川。川壅而潰,傷人必多。”這是召公勸導周厲王不要壓制百姓對政治的議論時所說的一段話,大約出自公元前844年左右。從“川壅而潰,傷人必多”的說法來看,當年不僅堤防修筑已較普遍,而且也有相當?shù)母叨取4呵飼r淄水流經(jīng)齊國都城東門外,為防洪水,當年東門堤有相當?shù)母叨龋┕ぶ许氁獎佑门qR向上運輸土料。到了西漢,在今河南浚縣黃河的一些堤段,堤高達16米以上。這樣高的土堤,又是用來擋水的,因此一定要有較高的填筑質量才行。
高大堤防斷面也必然龐大。為保證土堤的自身穩(wěn)定,要選擇較緩的邊坡。據(jù)《周禮?考工記》記載,戰(zhàn)國年間的土堤邊坡一般規(guī)定是:“凡為防,廣與崇方。其?分去一。大防外?于這段文字有不同的理解。筆者從水利技術的角度理解是:“若將‘廣’解釋為堤頂寬,‘叁分去一’解釋為堤兩面坡度的總合(即每邊的邊坡都分別是1:1.5,也就是橫1.5,縱1),這樣就比較合理了。”②而高大的堤防,兩面邊坡還要更緩一些。據(jù)此,像西漢黃河的一些堤段,大堤底寬將近80米。這種大型水工建筑物,其修筑技術和施工組織都會比較細致,以便保證質量。
《管子?度地》記錄了戰(zhàn)國時代土工施工的技術規(guī)定,主要有土壤含水量的掌握和施工工具的配置。
土工施工的合理季節(jié)在春季。技術原理是:“春三月,天地干燥……利以作土功之事,土乃益剛。”土壤含水量適宜,容易搗實,有利于提高土堤密實度和容重。而夏季多雨。秋季土壤含水量大,“濡濕日生,土弱難成……土工之事亦不立”,而冬季土壤結凍,起土困難,又不易搗實,“土剛不立”,難以保證施工質量。
直接決定施工質量的還有土體的夯筑程度。《管子?度地》中記錄了當時水利工程常用的工具有:“籠、鍤、版、筑”和土車。土車利于遠距離運送土料。籠(土筐)、鍤(锨)是挖土和挑土的器具。而版即今筑墻的模板。筑則是夯杵,搗實土體的工具。筑堤土壤必須分層搗實才能達到較大的容重,也才能保證一定的密度,以提高土堤抗御洪水時自身的穩(wěn)定和擋水的能力。考古發(fā)現(xiàn)早在商代修筑宮殿的臺基,就曾使用夯筑,河南偃師二里頭早商宮殿臺基保留有清晰的夯印。夯印呈半球狀,直徑3~5厘米。在此遺址中還同時出土了羊頭形石杵一件。杵體呈圓柱形,上部稍細,下端磨成半球形。
夾板分立土體兩側,并由兩旁立柱加以固定。夾板中間填土,用夯杵搗實。一般每板長2~3米,高20~30厘米。每板搗實后,上面再加一板,并繼續(xù)填土和搗實。土體筑成,再拆除模板。直到唐代黃河河工上還曾使用過板筑修筑擋水土堤。




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