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太有智慧了!中国古代工匠筑城架桥的精湛技艺

时间:2023-06-26 01:14:19 来源:科普之家 作者:天津市滨海新区科学技术协会 栏目:头条 阅读:130

原始人类使用木材和茅草搭建简单住房,这是文明进步的重要标志。同样,人类建造出“城”这种大规模、永久性的防御工程,更是进入文明时代的标志之一;还有桥梁,也是人类扩大交往、发展交通过程中的重要一环。

先说说古代中国人筑城技术的情况。

战争是伴随人类文明产生的一种重要现象,中国古代典籍《左传》中就说:“国之大事,在祀与戎。”足见战争对于古人意义重大。这里我们谈建筑领域的“城”,专指城邑四周的墙垣,就是一种大规模、永久性的防御工程,主要就是为战争守备。当然,大一些的城邑逐步有了保障人民生活的功能。

考古显示,西亚地区的“新月沃地”在大约1万年前就有了人类定居点、已有石头筑的城墙。在中国,多地发现商代早期、距今大约3500年的“夯土城墙”,有的城周长达7市里且非常坚固。此时墙垣之外已有很宽的护城壕沟(有的宽10米)、古代称“池”。城和池组合在一起即“城池”,专指大规模、防御性的建筑。

1、古代中国人筑城样式不断进步。

古人为增强城墙的防御力,不断改进筑城的样式。春秋战国时期,开始在城墙顶上筑女墙和垛口,称雉堞(dié)、陴倪(pí,ní),战国时期的典籍《墨子》中就说:“陴倪广三尺、高二尺五寸”(1尺约20厘米)。《墨子》中还记载了另外两项筑城技术:一是用辘轳控制升降的“悬门”和壕沟上的“吊桥”;二是城门上方的“门楼”和城角的“角楼”。

汉代筑城样式又有新发展:一是在城墙外壁增筑向外突出的“敌台”(马面),可从侧面防御城墙;二是在城门口加筑“瓮城”,有强化城门保护、屯兵驻防、诱敌“瓮中捉鳖”等多种功能。这些城墙防御技术到唐代已非常成熟、一直延续到明清时期,当然,城墙也是越来越高大坚固,再如城门楼,最初都是单层,明清时期已出现了二、三层的城门楼。

中国古代的城还有大小之分。国家都城以及州、府城,都属大城,小一点的是关隘、坞堡。关隘是在险要关口或交通要道设立的军事防务设施,就是规模较小的城池、一般只用于屯兵。坞堡是一种民间防卫性建筑,出现于汉代,魏晋至南北朝时期已是坞堡林立了!坞壁可用于防护和囤积粮食物资,类似于欧洲中世纪的城堡、中国福建的土楼。此外,坞堡这个名词也代表战乱时期宗族和群体自卫的民团组织!

2、古代中国人筑城多用夯土法。

中国古代筑造较大的城墙,极少用石头、砖,而是与建房类似,多用“夯土法”。我们知道,秦汉时期制砖技术已很完善,秦始皇陵就有与现代砖类似、质量很好的“条砖”。但中国古代建筑普遍低矮、以木质柱梁承重即可,无须考虑墙头承重问题,因此,中国直到明代之前,建造房屋多是夯土地基,土坯砖、烧造砖共存,只在墙体下部使用烧造砖以防潮、隔碱。

城墙也是如此,筑城时将土一层一层夯实、下宽上窄,高度能达到十几米。这样可以就地取材、无需长途运输材料、方便便捷,但需要大量耗费人工。夯土城墙虽寿命短些,但也可保几十年使用。遗憾的是,**当我们现代人跨越千年,就只能看到一些“土堆”了!**秦代万里长城就是典型例证。

古代中国人还在“夯土法”应用中发明了一种特殊建材“三合土”(最迟在南北朝时期就出现了),就是将石灰、碎砖、细砂混合,视泥土的含沙量确定各自比例,还要再掺如糯米、动物血、桐油、植物汁液、白矾等加固剂。三合土经分层夯实更具强度、耐水性,多用于建筑基础、路面垫层,尤其是能夯打出最坚实的城墙!

所以,直到宋代之前中国都是夯土、三合土筑城,只在城门墩台和城墙拐角处用烧制砖砌筑。宋代到明清时期,在筑城上更多用到烧制砖,但多数还是以夯土为“芯”、砖包砌在夯土墙外,或是砖石混用强化城墙表面(如明代的北京城墙)。直到清代,一些县城的小型城墙才完全用砖来砌筑。

小常识:

最著名夯土筑城的故事属于匈奴人赫连勃勃(381至425年),他是南北朝时期北方胡“夏”开国皇帝,曾发动10多万民夫筑国都“统万城”(今陕西北部),为使该城固若金汤、万年永固,他定的建筑标准极高,传说每当筑好一段城墙后,他就让刀剑铸造工匠用新铸的刀剑捅城墙,捅进去、说明城墙不够结实、就杀掉筑城的民夫,不能捅进去、说明刀剑不够锋利、就杀掉铸刀剑的工匠,死者的尸体都筑进墙内、成为三合土的加固剂!据说这就是“血肉长城”一词的来历。可悲的是,坚固的统万城建成仅9年即被攻破、胡夏政权也只存在了20多年。这样充满血腥的血肉长城并不值得称道!

再说说古代中国人造桥技术的情况。

城和房屋是供人类安顿的建筑,道路和桥则是方便人类出行、交流的建筑。勤劳和智慧的古代中国人在桥梁建造方面成就极高、享誉世界!

我们知道,除了最原始的独木桥,人类建造的桥梁可分浮桥、梁桥(以主梁承重的桥梁)、拱桥、索桥等四大体系。人类最早建造的大约应是浮桥,但很难在考古中看到了。而世界上现存最古老的桥梁实物,是距今大约3300年前的古希腊石桥,是由石块堆砌而成的一座小桥。

中国出现最早的应是“浮桥”。《诗经·大雅》中说:“亲迎于渭,造舟为梁。”说周文王为迎亲,用船在渭水之上搭建浮桥。《史记》中则记载秦昭襄王(公元前257年)在山西蒲州黄河上(今风陵渡)架设“大浮桥”!隋唐时期也在这里连舟为浮桥,唐代称“蒲津桥”,直到北宋时期都是时坏时复。考古显示,这里还有唐代铁牛、铁人各四个,每个铁牛重70多吨,就是蒲津桥专门的浮桥地锚了。

中国的“梁桥”应用广泛。其中木制梁桥最常见、但受木料限制都不会太大、也很难保存下来。石制梁桥中著名的有陕西西安的灞桥、福建泉州的洛阳桥和晋江的安平桥。史书记载灞桥始建于西汉时期并多次重建,它以木桩为基础、上面放石碾盘、再叠砌石柱(多达408个)、上面铺桥板。这大约是中国古代石梁桥的典型工艺了!福建的这两座桥分别建于北宋和南宋时期,已是长度超800米和2200米的“大石桥”了。

此外,汉代墓葬喜欢在砖石上画像,也有很多当时的桥梁图像。例如,山东济南汉墓中刻有一座石梁桥,桥下有两个带斗拱的柱子、柱上架梁、再铺桥面、两侧有栏杆、两端还有倾斜45度斜面,应是跨度很大的大石桥了!还有一些汉代墓葬有木制梁桥的图像、桥的跨度要小一些。

中国的“拱桥”悠久历史、技术世界闻名。《清明上河图》中出现过拱型木桥,但更多则是以天然石料建造的石拱桥。中国拱桥最早应出现于东汉晚期,在距今约1500年前北魏时期的中国地理名著《水经注》中曾记载河南洛阳有叫“旅人桥”的石桥:“下圆可以通水。”是中国最早的石拱桥记载。

中国还有世界上现存最早、跨度最大、最完整的单孔石拱桥,就是建于约605年(隋代)、大名鼎鼎的“赵州桥”(安济桥)。它由匠人李春设计建造,主孔净跨度37米,还首创了“敞肩拱”结构(大拱两端肩上各2个起分洪作用的小拱),此桥经1400多年的地震、洪水考验而不倒,真是桥梁史上的奇迹!此外,此桥桥体饰纹雕刻新颖精细,显示出隋代豪放、苍劲、严整、俊逸的石雕风貌,艺术价值很高。

中国的“索桥”(吊桥)出现极早,或由古代中国少数民族首先创造!古人是在西部地区的谷深水急、无法筑墩建桥之处,用竹、藤、铁等做成锁链架桥。也是在距今约1500年前北魏时期的中国佛教史籍《洛阳伽蓝记》中,记载当时新疆地区已有铁索桥,而西方直到16世纪才出现铁索桥。西南地区竹索桥的杰出代表则是四川都江堰江口的“珠浦桥”,建造年代不详(应在宋代之前),现在则是全长340米的清代重建索桥了。

总之,这些城池、桥梁建筑都是辉煌灿烂中华文明的重要组成部分。

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