第二章　古建筑基礎(chǔ)、臺基與地面構(gòu)造

第一節(jié)　古建筑地基與基礎(chǔ)構(gòu)造

一、地基

1.地基的涵義

地基指建筑物基礎(chǔ)以下的部分，是承受全部建筑物重量的土層或巖石。

宋《營造法式》中講：“凡開基址，須相視地脈虛實。”開基之前“相視地脈虛實”，就是做地質(zhì)、地層的勘探工作，即在進行基礎(chǔ)工程之前，必須對地層的土質(zhì)情況、土的構(gòu)成、土的密實度、土中含水率及地下水位等情況進行勘探。古代建筑基礎(chǔ)工程中鑒定各類土壤的承載能力，土質(zhì)“軟硬”的標準，持力層選擇的依據(jù)原則、標準是什么，目前尚未找到依據(jù)。但可以肯定的是在做基礎(chǔ)工程時，是有地質(zhì)勘探這一項工作程序的。

2.地基的分類

地基分為天然地基和人工地基。

①凡具有足夠的承載力和穩(wěn)定性，不需經(jīng)過人工加固，可直接在其上建造房屋的土層稱為天然地基。巖石、碎石土、砂土、黏性土等，一般可作為天然地基。

②當土層的承載能力較低或雖然土層較好，但因上部荷載較大，必須對土層進行人工加固，以提高其承載能力，并滿足變形的要求，這種經(jīng)人工處理的土層，稱為人工地基。

3.地基的處理方法

古建筑地基處理一般比較簡單，主要為原土夯實。當遇到軟弱地基時，常綜合采用多種處理手段，從已掌握的實物資料看主要有兩種，一種是換土法，另一種是密實加固法。

（1）換土法　換土法即將基礎(chǔ)底面下一定深度范圍內(nèi)的軟弱土層、雜填土層挖出去，換填無侵蝕性的低壓縮性散體材料，分層夯實，作為地基的持力層。在實例中有局部換土的，如山西五臺山南禪寺（唐）、河北正定隆興寺轉(zhuǎn)輪藏殿（宋）只在柱礎(chǔ)下局部換土。北京故宮北上門的基礎(chǔ)是大面積的碎磚黏土層構(gòu)成一個整體的基底作為持力層，它的穩(wěn)固性和承載力都是非常安全可靠的。

（2）密實加固法　密實加固法主要是指打樁，以樁加固土層。從已見實物資料看，樁多打在粉砂層上。隨著承載力要求的不同，用樁的數(shù)量、密度及粗細都不一樣。古代的木樁用在土質(zhì)松散地帶，擠密土層，固定砂層，使樁與土、砂共同組成堅固的持力層。

二、基礎(chǔ)

1.基礎(chǔ)的涵義

基礎(chǔ)是建筑物的地下結(jié)構(gòu)部分，是建筑物的一部分。它承受建筑上部結(jié)構(gòu)傳來的全部荷載，并將這些荷載連同本身的自重一起傳遞到下部地基之上。基礎(chǔ)作為單體建筑結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它必須具有足夠的強度將上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載均勻地傳到地基，因此對基礎(chǔ)的埋置深度、堅固程度、施工做法及場地土質(zhì)情況等都有嚴格的要求，做好基礎(chǔ)是保證建筑物建成后能穩(wěn)固地豎立在地面上的基本條件。

古建筑的基礎(chǔ)是指木柱或室內(nèi)地面以下部分，在明清做法中，多由柱礎(chǔ)、磉墩、攔土等構(gòu)件組成，通常也將磉墩下面的人工地基算在基礎(chǔ)之內(nèi)。古建筑的基礎(chǔ)是隨建筑的發(fā)展變化而不斷形成和進化的。西安半坡村遺址中結(jié)構(gòu)柱柱腳都是埋在土中；新石器時代的建筑遺址中則已經(jīng)發(fā)現(xiàn)木柱柱腳洞內(nèi)有卵石和碎石；河南偃師二里頭宮殿遺址已經(jīng)出現(xiàn)夯筑的筏式淺基礎(chǔ)，而河南安陽殷墟遺址中已有夯土臺基，從殷商時期的遺址中發(fā)現(xiàn)有殘存排列成行、成列的石柱礎(chǔ)，因此可以得知，古人對木構(gòu)架建筑基礎(chǔ)的認識是逐步提高并逐步完善的過程。

2.古建筑基礎(chǔ)類型

古建筑基礎(chǔ)主要有夯筑基礎(chǔ)、砌筑基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、天然石基礎(chǔ)等形式，在現(xiàn)代仿古建筑中，又借鑒現(xiàn)代建筑基礎(chǔ)做法，出現(xiàn)了條形基礎(chǔ)和筏片基礎(chǔ)等形式。

（1）夯筑基礎(chǔ)　又包括夯土基礎(chǔ)、碎磚黏土基礎(chǔ)和灰土基礎(chǔ)。

①夯土基礎(chǔ)。利用夯土做基礎(chǔ)，在我國建筑工程中歷史悠久。素土夯實是明代以前建筑基礎(chǔ)常用做法，早期河南偃師二里頭宮殿遺址的基址，殿堂基礎(chǔ)深挖，夯土結(jié)實，實存夯土總厚度達3.1m且每層夯土厚4～5cm，夯土底部還鋪墊了三層鵝卵石用以加固基礎(chǔ)。陜西岐山鳳雛村遺址建筑基址也是夯土夯建而成的。至清代，素土夯實僅遺存于極少數(shù)次要建筑、部分民居及臨時性構(gòu)筑物的基礎(chǔ)中，適用于地面墊層，在大式建筑中已不多見，但在小式建筑中還較常采用。采用素土夯實做法的土質(zhì)分類要求雖不像灰土嚴格，黏性土或砂性土均可，但要求質(zhì)地比較純凈。近代工程中素土夯筑做法一般多用在基底，素土夯實，每步虛土一尺，筑實七寸。

②碎磚黏土基礎(chǔ)。碎磚黏土基礎(chǔ)是對夯土基礎(chǔ)做法的改進和提高。在夯土中加入石渣、碎磚、瓦片等，以提高基礎(chǔ)的抗壓強度。戰(zhàn)國和漢初期時城墻夯土中就已含有瓦片，可見古人很早就對改進和提高基礎(chǔ)抗壓強度有一定的認知。

山西五臺山南禪寺柱礎(chǔ)石下的基礎(chǔ)部分都是在土內(nèi)摻入碎磚瓦等雜物筑成的。河北正定隆興寺轉(zhuǎn)輪藏殿建于宋，其各柱下設(shè)石柱礎(chǔ)，之下基礎(chǔ)深約1.5m，長寬約為柱礎(chǔ)石兩倍。基槽內(nèi)自下而上，一層碎磚，一層夯土，隔層筑打而成。《營造法式》中記載：“用碎磚瓦石札等，每土三分內(nèi)添碎磚瓦等一分”，又說：“筑基之制，每方一尺，用土兩擔，隔層用碎磚瓦及石札等亦兩擔。每次布土厚五寸，先打六杵，次打四杵，次打兩杵。以上并各打平土頭，然后碎用杵輾躡令平，再攢杵扇撲重細輾躡。每布土厚五寸，筑實厚三寸，每布碎磚瓦及石札等厚三寸，筑實厚一寸五分。”在《營造法式》中提及的這段話里，既有筑基時土、碎磚瓦的配比，又有夯筑的方法和工序，以及質(zhì)量檢驗標準。按照這種做法要求，就可以達到一般建筑物所筑的碎磚黏土基礎(chǔ)。至明清時期，碎磚黏土基礎(chǔ)做法在北京故宮內(nèi)隨處可見，如宮殿、門座、宮墻、城墻等都采用這種基礎(chǔ)。碎磚黏土基礎(chǔ)詳見圖2-1。

③灰土基礎(chǔ)。灰土具有一定的強度，不易透水，可以作為建筑物的基礎(chǔ)和地面墊層等。灰土基礎(chǔ)在我國歷史悠久，但發(fā)展緩慢，明代以后才開始普及，至清代成熟完善。

灰土是由石灰與黃土按照一定的配合比拌和而成，古建筑中常見的有三七灰土（3∶7）、二八灰土（2∶8）、四六灰土（4∶6）。其中四六灰土主要用于大式建筑，有些重要建筑的灰土配合比甚至超過4∶6。三七灰土主要用于普通小式建筑，二八灰土則用于房屋周圍散水及回填土部分，其配合比也可為1∶9。而近代研究結(jié)果表明：灰土強度在一定范圍內(nèi)，隨其含灰量的增加而增加，但超過一定限度后，灰土強度反而會降低，最佳石灰和土的配合比為3∶7。

古建筑灰土墊層應(yīng)分層夯筑。每一層叫做“一步”，有幾層就叫做幾步，最后一步稱為“頂步”。小式建筑的灰土步數(shù)為1～2步。一般大式建筑的灰土步數(shù)為2～3步，清代陵寢建筑的灰土多為十幾步做法，紫禁城內(nèi)的一些宮殿的灰土步數(shù)甚至多達三十層。增加灰土步數(shù)，第一，從長遠的經(jīng)濟觀點看，可以延長修繕周期，從而降低了工程的總成本；第二，灰土既能抵抗后面的土壓力，同時也能起到防滲漏的作用；既起隔水作用，又是對大面積基礎(chǔ)的加固；既起到將大量的地面水阻隔下滲，又可以防止春季地下返漿，出現(xiàn)地面變形。

按清《工程做法則例》及其他有關(guān)文獻規(guī)定：鋪設(shè)灰土時“每步虛土七寸，筑實五寸”，即每步灰土的厚度為虛鋪22.4cm（7寸），夯實厚為16cm（5寸）。每步素土的虛鋪厚度為32cm（1尺），夯實厚度為22.4cm（7寸）。

（2）砌筑基礎(chǔ)　在夯筑層之上使用磚或石砌筑而成的基礎(chǔ)，稱為砌筑基礎(chǔ)，最早見于明代建筑。砌筑基礎(chǔ)之下的夯筑層（今稱為基礎(chǔ)墊層）可以分為灰土墊層、三合土墊層、碎石墊層，發(fā)展到現(xiàn)代仿古建筑中又出現(xiàn)砂石墊層、爐（礦）渣墊層、混凝土墊層等。砌筑基礎(chǔ)材料上分為磚砌和石砌，形式上有獨立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)兩類。磚砌基礎(chǔ)多見于官式建筑，主要由磉墩和攔土組成。磉墩就相當于柱下獨立基礎(chǔ)，承擔著整個建筑的上部荷載。攔土為磉墩之間的墻體，其作用相當于擋土墻。砌筑所用灰漿的灰泥比為3∶7或4∶6，而在宮殿建筑中則大多用純白灰漿砌筑。石砌基礎(chǔ)多見于民居建筑，以條形基礎(chǔ)為主，厚度上，一般擴出建筑墻體1～2寸，向下挖至冰凍線以下，砌筑所用灰漿多為麥秸泥或摻灰泥，講究者則采用灌漿做法。

（3）樁基礎(chǔ)　樁，在我國古代為打入土層的木制構(gòu)件，常見的是柏木樁。一般用于土質(zhì)松軟的基礎(chǔ)、人工土山的建筑基礎(chǔ)。其受力情況有兩種，一種為摩擦型樁，其原理是利用土和樁的摩擦力將上部建筑荷載擴散至樁周圍的土層。另一種為端承型樁，使樁通過松軟土層，落在下部承載力較好的土層之上。打樁做法最遲在宋代建筑中就已經(jīng)出現(xiàn)，是基礎(chǔ)做法的重大突破。《營造法式》提到樁在涵洞中的應(yīng)用“地釘打筑入地”，這里的“地釘”就是指樁。清《工程做法則例》中將樁基礎(chǔ)也稱為“地朾”。在一些重要的建筑中廣泛使用，如皇家陵寢工程、城門工程、橋梁工程等。為防止打樁時減少對木樁的破壞，樁尖上要套鐵質(zhì)樁帽，樁頂要用鐵箍加固。地朾的排列方法有梅花樁、蓮三樁、馬牙樁（三星樁）、排樁、棋盤樁五種方式，如圖2-2所示。其中梅花樁和蓮三樁多用于柱頂石下的基礎(chǔ)，馬牙樁和排樁多用于墻基，棋盤樁多用于滿堂紅基礎(chǔ)。下地朾時，如露出地面，露出的部分應(yīng)以碎石填平，叫做“掏當山石”，也可在填充碎石后再做灌漿處理。還有一種做法是碎石填充，夯實灌漿后再做石板墊層（與現(xiàn)代的樁承臺極為相似），其上再鋪設(shè)灰土，如圖2-3所示。少數(shù)古建筑在柏木樁的頂部還采用了一種橫縱密排的圓木形成樁承臺的做法，上部再采用磚砌體和多層碎磚黏土形成古建筑基礎(chǔ)，如圖2-4所示。

（4）天然石基礎(chǔ)　天然石基礎(chǔ)是一種特殊的基礎(chǔ)形態(tài)。古代建筑有些建在山腰，利用山坡布置殿宇，鑿巖開山，以辟出屋基，將地下的巖石鑿成柱礎(chǔ)。利用自然的巖石作為建筑的基座，需要掌握巖石的構(gòu)成及其承載能力，因地制宜才能保證建筑的穩(wěn)固。山西五臺山佛光寺整座寺院建在山腰，就是利用山坡布置殿宇建筑的。

（5）條形基礎(chǔ)　條形基礎(chǔ)，又稱帶形基礎(chǔ)，即呈帶狀砌筑的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代建筑中的常見基礎(chǔ)形態(tài)。其既可設(shè)置于墻下，也可設(shè)置于柱下。在傳統(tǒng)民居建筑中經(jīng)常使用毛石砌筑，現(xiàn)代建筑中多采用磚砌大放腳形式或者采用鋼筋混凝土澆筑。

（6）筏片基礎(chǔ)　筏片基礎(chǔ)是現(xiàn)代建筑基礎(chǔ)類型之一。當建筑物上部荷載很大或地基承載力很小時，則采用整片的鋼筋混凝土筏板來承受整個建筑的荷載并傳給地基，這種基礎(chǔ)形似筏子，則稱為筏片基礎(chǔ)。在仿古建筑中，當建筑層數(shù)較多時則采用這種基礎(chǔ)。

條形基礎(chǔ)和筏片基礎(chǔ)構(gòu)造可參見現(xiàn)代建筑基礎(chǔ)構(gòu)造。

3.基礎(chǔ)的開挖

古建筑基礎(chǔ)的開挖主要有兩種類型，一種是溝槽開挖，另一種是滿堂開挖。

（1）溝槽開挖　沿柱下磉墩與攔土兩側(cè)一定范圍內(nèi)進行開挖稱為“溝槽開挖”，清朝根據(jù)基礎(chǔ)攔土墻尺寸開挖基槽，稱為“刨槽”，現(xiàn)代稱為挖地槽。溝槽寬度，即槽邊與墻邊之距離稱為“壓槽”。清《工程做法則例》卷四十七述：“凡壓槽，如墻厚一尺以內(nèi)者，里外各出五寸。一尺五寸以內(nèi)者，里外各出八寸。二尺以內(nèi)者，里外各出一尺。其余里外各出一尺二寸。”即壓槽寬，墻厚1尺以內(nèi)的，槽里外寬各0.5尺；墻厚1.5尺以內(nèi)的，槽里外寬各0.8尺；墻厚2尺以內(nèi)的，槽里外寬各1尺；其余里外寬各出1.2尺，如圖2-5所示。溝槽深度是以鋪筑灰土層數(shù)（步數(shù)）為依據(jù)，《工程做法則例》述：“凡刨槽以步數(shù)定深，如夯筑灰土一步，得深五寸，外加埋頭尺寸，如埋頭六寸，應(yīng)刨深一尺一寸。”即溝槽深為灰土1步，深為1.1尺，如圖2-5所示。

《營造法原》所述為以江浙一帶為代表的南方地區(qū)做法，它將挖基槽土方稱為“開腳”。開腳大小依房屋規(guī)模而定，在基槽上鋪筑領(lǐng)夯疊石。挖土后在槽底鋪設(shè)碎石，并夯實作為墊層，稱為“領(lǐng)夯石”，在領(lǐng)夯石上再砌筑片石或磚墩，稱為“疊石”，按所鋪設(shè)層次多少（即磉墩之高低），分為“一領(lǐng)一疊石”“一領(lǐng)二疊石”“一領(lǐng)三疊石”，如圖2-6所示。

（2）滿堂開挖　古建筑基礎(chǔ)采用全部開挖的做法稱為“滿堂開挖”，又稱為“一塊玉兒”，常用于重要的宮殿建筑。唐宋時期重要建筑的基礎(chǔ)就已經(jīng)采用滿堂開挖基礎(chǔ)的方法。關(guān)于滿堂開挖基礎(chǔ)深度的確定，在《營造法式》卷三述：“凡開基址，須相視地脈虛實，其深不過一丈，淺止于五尺或四尺，并用碎磚瓦石札等，每土三分內(nèi)添碎磚瓦等一分。”即指開挖基土的深度，要根據(jù)地質(zhì)軟硬情況，挖深不超過1丈，最淺4～5尺，并用碎磚瓦或碎石等與土混合，鋪筑墊層，其比例為土∶碎磚瓦=3∶1。山西芮城永樂宮是元代建筑，在1960年遷建時，曾對宮內(nèi)的龍虎殿、純陽殿、重陽殿等的基礎(chǔ)進行了勘測，發(fā)現(xiàn)其滿堂基礎(chǔ)墊層均由一層黃土一層碎磚瓦所組成，其層厚都接近《營造法式》的規(guī)定值。滿堂基礎(chǔ)做法的優(yōu)點是既可以更好地防止基礎(chǔ)不均勻沉降，又能將建筑與自然土壤有效地隔開，隔絕地下潮氣上升至室內(nèi)地面，因此對建筑防潮十分有利，但這種做法造價較高。

4.砌筑基礎(chǔ)構(gòu)造

砌筑基礎(chǔ)主要由基礎(chǔ)墊層及基礎(chǔ)砌體兩部分組成。基礎(chǔ)墊層多為灰土，可參見灰土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)砌體則包括磉墩和攔土。

（1）磉墩　磉墩是支撐柱頂石的獨立基礎(chǔ)砌體。

按磉墩的連做方式可以分為單磉墩、連二磉墩、連四磉墩。在一根柱子的柱頂石下砌筑一個磉墩，該磉墩與其他磉墩不發(fā)生任何聯(lián)系，稱“單磉墩”。單磉墩依據(jù)其位置命名，金柱下的叫“金磉墩”，檐柱下的叫“檐磉墩”。單磉墩均按柱頂石直徑制成方形，面積大于柱頂石。宋制沒有明確規(guī)定，一般以略大于柱頂石為原則。清制分大小式建筑，清《工程做法則例》卷四十三述，大式建筑“凡碼單磉墩，以柱頂石見方尺寸定見方。如柱徑八寸四分，得柱頂石見方一尺六寸八分，四圍各出金邊二寸，得見方二尺八分。金柱頂下照檐柱頂加二寸。高隨臺基除柱頂石之厚，外加地皮以下埋頭尺寸”。即如柱徑0.84尺，則柱頂石見方1.68尺（按柱徑2倍），四周各出0.2尺，得磉墩見方尺寸為2.08尺。金柱下的磉墩按檐柱下磉墩加2寸，得2.48尺。磉墩高隨臺基高除柱頂石厚外，另加地下埋頭尺寸。卷四十六述，小式建筑“凡碼單磉墩，以柱頂石見方尺寸定見方。如柱徑五寸，得柱頂石見方八寸，再四圍各出金邊一寸五分，得見方一尺一寸。金柱下單磉墩照檐柱磉墩亦如金邊一寸五分。高隨臺基除柱頂石之厚，外加地皮以下埋頭尺寸”。即若檐柱徑0.5尺，則柱頂石按0.8尺，加金邊0.15尺，得磉墩見方尺寸為1.10尺。金柱磉墩按檐柱磉墩再加0.15尺，得1.40尺。磉墩的細部構(gòu)造詳見圖2-7。

當兩個磉墩連做時，稱為“連二磉墩”，適用于建筑中檐柱與金柱之間距離較近的情形（在砌筑磉墩時檐柱磉墩與金柱磉墩之間已沒有距離或距離很小）。清《工程做法則例》中述：“凡碼連二磉墩，以出廊并柱頂石定長。如出廊深四尺五寸，一頭加金柱頂半個一尺四分，一頭加檐柱頂半個八寸四分，兩頭再各加金邊二寸，共長六尺七寸八分……高隨臺基，除柱頂石之厚，外加埋頭尺寸。”連二磉墩詳見圖2-8。

除了單磉墩和連二磉墩之外，在有周圍走廊建筑的轉(zhuǎn)角處，當檐柱與金柱之間距離較小時還可能出現(xiàn)四個磉墩連做的情形，即連四磉墩。連四磉墩的長寬按連二磉墩的長度計算，高也與連二磉墩相同。

（2）攔土　位于磉墩之間的砌體稱為攔土。攔土的作用有三：一是使磉墩連成整體，加強基礎(chǔ)的整體穩(wěn)定性；二是作為墻下基礎(chǔ)，承受上部墻體荷載；三是作為擋土墻，對室內(nèi)填土起著圍欄作用。磉墩與攔土將基礎(chǔ)劃分為多個空腔，中間回填素土或灰土，其砌筑順序是先碼磉墩后掐攔土。磉墩與攔土各為獨立的砌體，以通縫相連，少數(shù)古建筑基礎(chǔ)中將二者連在一起，一次砌成。

清《工程做法則例》卷四十三述：“凡攔土，按進深、面闊得長，如五檁除山檐柱單磉墩分位定長短，如有金柱，隨面闊之寬，除磉墩分位定掐擋。高隨臺基。除墁地磚分位。外加埋頭尺寸。如檐磉墩小，金磉墩大，寬隨金磉墩。”即指攔土長按進深面闊尺寸，除去磉墩后確定。例如五檁建筑，按除去山檐柱磉墩后即得攔土長，如果還有金柱，再除去其金磉墩后即為其凈長。攔土高按臺基高減去地面磚厚，另加埋頭尺寸。磉墩厚一般同攔土，如遇檐柱磉墩小，金柱磉墩大時，攔土厚按金柱磉墩的邊長確定。

磉墩與攔土構(gòu)造詳見圖2-9，磉墩與攔土剖透視示意詳見圖2-10。