從石峁遺址到《營造法式》——試論中國古代城墻的土體補強技術

考古工作者于2012、2016年在石峁遺址皇城臺、外城東門址等處的墻體表面發現了排布規律的孔洞遺跡，并將其判定為宋《營造法式》（下文簡稱《法式》）所載的“絍木”，這是目前已知“絍木”最早的實例。本文以前人研究為基礎，通過釋讀《法式》、梳理歷代城址中相似的孔洞發現、參考現代巖土補強技術，從而明確絍木的功能、復原絍木的形制、探索絍木的模數規律，并應用條分法與ABAQUS軟件對復原方案作邊坡穩定性分析，核驗復原方案的可行性。通過比較一組絍木內垂直間距與木材長度對邊坡加固效果的影響規律，發現了蘊藏在石峁遺址與《法式》中未被文獻記載的營建傳統。

一　石峁遺址的“絍木”

石峁遺址是近年來最重要的青銅時代考古發現之一，它位于神木縣城西南40余公里處的高家堡鎮。石峁城址由皇城臺、內城、外城三部分構成：其中皇城臺是四周砌筑層階狀護坡的臺城；內城以皇城臺為中心，沿山勢砌筑石墻，形成一個封閉的空間；外城則依托內城東南部的墻體修筑一道不規則的弧形石墻，與內城東南墻結合構成相對獨立的外城區域[1]。石峁古城的發現為學界重新思考中國青銅時代的區域社會復雜化、中心與周圍的互動關系等話題，提供了豐富的新材料，具有十分重要的意義。

在石峁古城皇城臺和外城的城墻、墩臺、馬面等處的墻面上發現有許多剖面或方或圓[2]的孔洞（圖一）[3]。從保存較好的皇城臺東護墻北段觀察，這些孔洞依據某種規則成組排布，其中一些孔洞仍可見朽木遺存，經鑒定其樹種為側柏[4]。發掘者初步判斷這些孔洞“當為加固城墻的措施，起到‘木骨拉筋’、防止墻體傾斜崩塌的作用，當與《法式》中‘絍木’的功能相當”[5]。以往的研究或從社會復雜化的視角出發，認為這些“絍木”尺寸巨大，木材的開采、加工、運輸、使用各方面都需要調動大量的勞動力，因此這些“絍木”反映了石峁古城具有發達的社會組織能力[6]。或籠統從建筑技術的視角出發，探討“絍木”在石峁古城營建中所發揮的作用，推斷“絍木”用于石墻不僅有助于提高墻體的結構穩定性，還在施工過程中充當“腳手架”[7]。事實上，從建筑史視角出發，石峁的“絍木”本身同樣具有十分重要的價值。

圖一　皇城臺東護墻北段上部第二、三階護墻（由北向南攝）

二　城址中的孔洞辨析

筆者收集并梳理了營建年代在《法式》（1103年刊行）之前，且公布有數據或圖像的城址資料，發現除石峁古城以外，考古學家們還在數處城址的不同位置發現類似的孔洞遺跡。這些孔洞多沿進深或面闊方向排布，有些孔洞內還留有木灰，報告中常用“夾棍、穿杠、穿桿、穿棍、木杠”等詞語命名這類遺跡現象。

依據形制與使用方式，這些遺跡現象可以分為兩大類。一類洞眼或穿棍與夾板痕跡共存，穿棍作用應是固扎用于夯筑城墻木板的輔助工具，如鄢陵古城（圖二∶1）[8]、大馬古城（圖二∶2）[9]、臨淄齊故城小城西城墻T202～T205（圖二∶3）[10]、燕下都西城西垣南段[11]等城址的這類遺跡。

圖二　孔洞內穿棍用于固扎木板的遺跡

1.鄢陵古城西墻　2.大馬古城南墻　3.齊故城小城西墻T204夯Ⅱ

另一類木骨兩端多不見用板痕跡[12]，以石峁皇城臺為代表，其功能是固城構件。此類遺跡還見于李家崖遺址[13]、洛陽澗濱東周城址[14]、臨淄齊故城部分發掘點[15]、曲阜魯國故城[16]、漢魏洛陽故城[17]、費縣防故城遺址[18]、唐大明宮重玄門遺址[19]（附表一）。遼上京宮城城墻的簡報也報道了絍木痕跡[20]，但因未披露細節信息，暫不做討論。分布在城身不同位置的木骨，擔負著不同的固城任務：李家崖東城墻（圖三∶1）[21]與齊故城大城西墻T301夯Ⅲ（圖三∶2）[22]在城基處發現一層“墊木”或“穿棍”遺跡，推測用于固基；漢魏洛陽城（圖三∶3）[23]與費縣防故城（圖三∶4）[24]在夯土中部順城身面闊方向發現多層孔洞遺跡，用于固芯；石峁皇城臺、澗濱東周城址（圖四∶1）[25]、齊故城大城北墻T102夯Ⅱ[26]、曲阜魯國故城（圖四∶2）[27]、大明宮重玄門遺址（圖四∶3）[28]在護坡或門樓基座兩側沿城墻進深方向發現的木骨，用于固坡[29]。從城身營建時序來看，木骨所在的夯土可分為“主體”與“擴建”兩種情況。

附表一　城址內固城木構遺跡數據分析　單位:m

圖三　固基與固芯類城址

1.固基類李家崖東城墻外側正視圖　2.固基類齊故城大城西墻T301北段西壁剖面圖　3.固芯類漢魏洛陽城北墻T1北壁剖面圖　4.固芯類防故城北墻中段偏西T1剖面圖

圖四　固坡類城址

1.澗濱東周城址北墻北側立面　2.魯國故城南東門城墻東壁剖面圖　3.大明宮重玄門門樓基座立面圖

漢魏洛陽城與費縣防故城的木骨遺跡雖用以加固位于城芯的夯土，但是，一方面順城身面闊方向排布，且用于城身擴建或修補工程中；另一方面，漢魏洛陽城中的木骨雖有序鋪設，但在費縣防故城中則如補丁般將木骨補充在需要加固的地方。這些特征與《法式》記載有出入。因此，本文認為固芯木構并非“絍木”，石峁皇城臺等固坡木構才屬“絍木”，具有位于邊坡、垂直于邊坡插入、按一定距離有序分布等特點。

三　《法式》絍木與現代巖土補強技術

《法式》卷三《壕寨制度》“筑城之制”載：

城基開地深五尺，其厚隨城之厚。每城身長七尺五寸栽永定柱長視城高，徑一尺至一尺二寸，夜叉木徑同上，其長比上減四尺各二條。每筑高五尺橫用絍木一條長一丈至一丈二尺，徑五寸至七寸，護門甕城及馬面之類準此。[30]

據此可知絍木的基本信息，包括垂直間距為5尺，用材長1丈至1丈2尺、徑5寸至7寸，單位內鋪設數量由城身高度決定，鋪設在城身處。與城墻數據不同，絍木等城內構件的尺寸皆為區間，這或許與成本、場景、工匠經驗等因素有關。

建筑史學家們曾嘗試考證絍木，但因缺乏考古實物與圖像資料的證據，研究受到不同程度的掣肘。梁思成在此條后批注“永定柱和夜叉木各二條，在城身內七尺五寸的長度中如何安排待考，絍木、膊椽、草葽和木橛子[31]是什么，怎樣使用，均待考。”[32]之后的學者們從文本的角度闡釋絍木，已在絍木的功能問題上達成共識，即絍木為土城墻中橫向聯系的木筋。如徐伯安、郭黛姮將“絍木”釋為“土城墻中橫向聯系的木筋”[33]，陳明達將絍木解釋為“城墻夯土內加固的橫木筋”[34]，但目前仍缺乏對絍木數量、擺放位置、擺放方式等具體用法的探討。潘谷西、何建中曾依《法式》繪制了城墻剖面圖（圖五）[35]，絍木將夜叉木與永定柱連接起來，但作者在文后補充：“若這種假設成立，永定柱、夜叉木和絍木對城墻的結構性能不起任何作用。”[36]裴強強等在絲綢之路沿線調查中發現黏土含量減少，絍木加筋層間距變小的現象，提出沿著墻身方向布置連續的永定柱、夜叉木，并與沿垂直墻身方向布置的絍木形成立體式結構的推想[37]。上述研究在探討筑城各木構的關系時，既未體現尺寸區間這一特點，也未對力學性能進行分析，更缺乏考古發現作依據。

圖五　《〈營造法式〉解讀》中永定柱、夜叉木、絍木示意圖

從現代巖土工程的角度，在城墻中鋪設絍木的做法屬于土釘支護技術。土釘支護屬于土體加筋技術中的一種[38]，是以土釘作為主要受力構件的巖土工程加固支護技術。它由密集的土釘群、被加固的原位土體、噴射混凝土面層、置于面層中的鋼筋網和必要的防水系統組成（圖六）[39]。因為土釘支護具有施作成本低、施工方便、作用原理合理等優點[40]，它已成為繼樁、墻、撐、錨支護之后又一項較為成熟的支護技術，被廣泛應用于臨時支護、邊坡加固等工程項目中[41]。根據注漿做法，土釘可分為鉆孔注漿釘和不注漿釘兩類。其中，不注漿釘又被稱為打入釘，是指在土體中直接打入桿件，不再注漿的施工做法[42]。

圖六　土釘墻示意圖

通過簡要梳理《法式》中“絍木”的相關記載和現代土釘支護技術特征，可以發現石峁古城城墻上原本插入的桿件與《法式》絍木、現代土釘有許多吻合之處：其一，在建材尺寸上，石峁桿件的尺寸被推測為長約4、直徑約0.3～0.33m，絍木長3.2～3.84、直徑0.16～0.224m（按尺長0.32m）[43]，現代土釘一般選用長度較短（3～12m）、直徑較小的桿件[44]，三者在數值上存在交集，且都為尺寸區間。其二，在垂直間距上，《法式》規定“每筑高五尺橫用絍木一條”，考古發現的孔洞依單位距離分布在邊坡上，《土釘支護技術規范（GJB 5055—2006）》建議任一土釘至周圍鄰近土釘的距離宜相等[45]，三者都遵從等距排布的原則。其三，在受力原理上，三者都是全長受力。其四，在施工方法上，石峁桿件和《法式》絍木應與打入釘相似，都采用不注漿的做法。現今除了主流的“鉆孔、插釘、注漿”的施工做法，在我國南方還流行采用毛竹作為桿材，等距水平鋪設的做法[46]，與石峁桿件、《法式》絍木做法不謀而合。其五，在功能上，三者都起到提高土體穩定性，進而達到加固大型土體工程的目的。因此，固坡桿件、絍木與土釘應是同類。

綜合三者，本文對《法式》絍木有如下新識：

關于方向。《法式》中載“橫放絍木”，如何“橫”？從考古實例來看，“橫”應是沿城身進深方向，即垂直于護坡或門樓基座側邊水平鋪放。也說明與《法式》的“橫架”[47]（進深方向屋架）屬于同一術語體系。

關于立面。《法式》中僅從城身的剖面對絍木做了規定，而石峁皇城臺、澗濱東周城址、大明宮重玄門幾處保存較好的考古發現則補充了絍木的立面信息。絍木沿面闊方向依據一定的水平距離普遍分布在城身外側。又因桿件多發現在城址主體工程中，這種立面與剖面的規律分布正說明“絍木”的鋪設應是出于統一規劃。

關于組合。因絍木與永定柱、夜叉木等構件在《法式》中記在同一條目內，此前的復原將它們結合在一起共同組成城身內的固城系統。依據已有城墻遺址資料，永定柱與夜叉木暫僅見于過梁式城門基座內，沿墩臺進深方向分布，數量與墩臺規模正相關，起到增強夯土整體性的作用。暫未在城身內發現橫木與立木同時使用的實例[48]。因此，絍木與《法式》卷三《壕寨制度》“筑城之制”里的其他主要木構件可能并非組合使用。

四　《法式》絍木復原與土體穩定性核驗

結合考古發現，參考《法式》中土體尺寸數據[49]，本文對絍木加固邊坡模型進行復原（圖七）。為了核驗此方案的可行性、更直觀地了解絍木對土坡的支護加固原理，本文采用條分法，分別計算“無絍木均質土體”（模型A）、“10尺長、5寸徑寬的絍木土體”（模型B）和“12尺長、7寸徑寬的絍木土體”（模型C）三組模型的土體安全系數。模型B、C絍木自城基以上5尺處始，垂直間距5尺。為方便計算，尺長從0.32簡化為0.3m（后文相關模型計算同），水平間距取1m。使用ABAQUS建模，模擬土體破壞狀態、展示應力應變關系。土體數據來自相關夯土遺址研究[50]；所用木材參考《法式》卷一六《壕寨功限》“總雜功”[51]所載，取“黃松”（即油松）[52]為絍木木料（表一）。

圖七　《營造法式》絍木復原剖面圖（單位：尺）

表一　土體與絍木力學參數表

（一）條分法計算安全系數

條分法是被廣泛用于工程實踐中分析土坡安全性的簡便算法，配合Auto CAD制圖和Excel即可方便地得到精確的土坡穩定性安全系數解答。主要計算步驟如下：

1. 確定滑動面

使用Auto CAD繪制土坡的剖面圖（圖八），土坡邊坡比為1∶4[53]，查表確定β1=25°、β2=37°，M點位于坡頂之下2H深處，距離坡腳水平距離4.5H，連線OM并在其延長線上選取若干個點作為不同滑弧面的滑動圓心Oi，以OiA為半徑，繪出經過坡腳的滑弧面，滑弧面以上土體部分為滑動土體。

圖八　滑動土體滑弧面示意圖（單位：m）

2. 滑動土體劃分土條并計算安全系數Fs,i

首先將滑動土體部分劃分為若干個寬度為b的土條進行分析，b值可取滑弧半徑R的1/10，即0.1R，每個土條內中間的高度即為土條等效高度Hi，連接Hi與滑弧的交點F與圓心Oi，同時測量OiO與OiF的夾角ai，Hi與ai逐一記錄于表中（附表二）。其次，測量出滑弧中心角θ，用于計算滑弧面的弧長l （l=θπR/180）。最后，將計算得到的抗滑力矩mt與滑動力矩mk相除得到穩定系數Fs,i。

附表二　模型A穩定系數分析表

根據上述計算步驟，計算出若干個潛在滑動面所對應的穩定系數，取其中的最小值作為整體穩定系數，相應的滑動面為最危險滑動面，可從附表二中獲得模型A的整體穩定系數。

而對于帶有絍木的土體模型B和模型C，需要充分考慮絍木在滑動破壞時起到的加強支護作用，可參照土釘墻支護相關規定[54]。整體滑動穩定性驗算可參考《土釘支護技術規范（GJB 5055—2006）》中的土釘墻加固邊坡的整體穩定性計算，公式如下：

注：Ks,i表示每個滑弧面所確定的穩定系數；Wi表示每個等效土條重力；pi表示作用于每個土條的地面、地下荷載；αi表示土條滑弧面中點處的法線與垂直面的夾角，每個土條圓弧滑動面切線的水平傾角，也是每個土條圓弧滑動面切線的水平傾角，βk表示每層絍木軸線于破壞面切線之間的夾角；c、φ表示土條滑弧面土的粘聚力、內摩擦角；Rk表示第k層絍木在滑動面以外部分li的極限抗拔承載力標準值；qk,i表示絍木與土體的極限粘結強度標準值，根據工程經驗取30kPa；Shk表示每層絍木之間的水平間距。

需要說明的是，現代結構設計理論中，為了保證重要的工程結構有足夠的安全儲備，工程安全等級會影響安全系數的取值。而本文所述研究問題為歷史上的土坡穩定性，故忽略現代設計理論中工程安全等級對安全系數取值的影響，僅考慮安全系數的物理意義。即當安全系數小于1時，邊坡處于破壞狀態；大于1時，處于安全穩定狀態；等于1時，為臨界狀態。

通過計算可知，模型A的穩定系數為1.16，模型B為2.02，模型C為2.10（附表三）。絍木對土體具有明顯的加固作用，且在垂直間距一致的情況下，大尺寸絍木的加固作用要優于小尺寸絍木。參考《土釘支護技術規范（GJB 5055—2006）》“支護內部整體穩定性安全系數”[55]，模型B和模型C的安全系數超過“基坑深度≥12m，安全系數最低值1.4”的標準，符合現代工程規范。

附表三　模型B與模型C穩定系數分析表

（二）土體有限元建模

有限元法是分析復雜工程土坡非常有效的方法。與條分法相比，可以通過建模，基于合理的力學假設，真實反映土體性狀、應力應變過程、流體滲透分析、模擬填土或開挖造成的邊界條件改變等。計算結果常與條分法互相驗證。

本文以模型A和模型C所對應的位移云圖和應變云圖為對照組，以比較絍木加固前后，土體的應力（單位體積上的力）、應變（單位體積上的變形）情況。土體模型的斷面為等腰梯形，尺寸參考前文據《法式》復原的邊坡模型（按尺長0.3m），高度取12m，頂寬取12m，底寬18m。考慮到周圍土體對土坡的承載作用，可將土坡與部分相連地基視為整體，共同考慮穩定性。根據相關工程經驗，可取地基深12m，兩側延伸長均為18m，Z向厚度取10m（圖九）。均質土體模型采用結構化六面體單元為主的網格劃分。而在模型C中，由于絍木為圓柱體，模型內部易形成若干曲面，且絍木與土體材料屬性不同，因此采用六面體單元為主、四面體單元為輔的網格劃分方式。絍木與土體間的摩擦角取25°，連接面采用幾何共節點共同作用。單元選取使用六面體縮減積分實體單元C3D8R。土體模型采用線性模型，并服從摩爾-庫倫強度準則。土體粘聚強度記為c，土體內摩擦角記為φ，當滿足τ>σtgφ+c，即認為土體破壞。模型施加荷載均為自身重力，土體重度為18.41kN/m3，絍木重度為4.15kN/m3，模型采用對稱約束，指向邊界的位移和繞邊界的轉動被固定。當土體模型處于破壞狀態時，位移云圖可展示滑動面情況，應變云圖可確定滑動面位置。各區域顏色由紅色漸變至藍色，表示區域內產生由拉向壓的變形，數值上則表現為由正向負變化。

圖九　土體模型（單位：m）

從模型A破壞時的位移云圖（圖一〇∶1）可知，模型A在自身重力作用下，各層土體位移自上而下逐漸減小，最大位移為5.261×10-2，地基周圍的土體并未發生較明顯的位移。而從模型A應變云圖（圖一〇∶2）中，可以清楚獲悉土坡在坡腳位置處應變達到最大值1.057×10-3，且該處變化梯度明顯，臨近破壞狀態，地層最中間部分也發生了較大應變。因此，可以認為發生滑動破壞時，最危險滑動面通過坡腳。

圖一〇　模型A位移、應變云圖

與模型A相比，模型C破壞時的位移云圖（圖一一∶1）所示的整體位移分布與模型A的相近，最大位移減小為5.237×10-2，坡腳位移為3.142×10-2。由模型C應變云圖（圖一一∶2）可知，最危險滑動面仍舊經過坡腳處，但坡腳處應變約為7.876×10-4，地基最中間部分的應變也明顯減小，絍木對加固土坡穩定性起到一定的作用。

圖一一　模型C位移、應變云圖

基于數據計算比較與模型分析結果，本文驗證了絍木能起到支護邊坡、提高城墻工程穩定性的觀點，初步判定此復原方案在理論上具有可行性。

五　絍木的模數規律與特點

從剖面的視角，《法式》對絍木的長度、柱徑、垂直間距做了規定，但因絍木尺寸為數值區間，所以在一組相鄰的絍木間，垂直間距與木材長度存在5/12～1/2（即0.416～0.5）的比例區間。通過計算石峁皇城臺東護墻第二階護墻、魯國故城南東門城垣護坡以及大明宮重玄門門樓基座處絍木的長度與最小單位垂直間距比值（表二），可知石峁皇城臺為0.425～0.5，魯國故城約為0.44，大明宮重玄門約為0.43，這些城址的年代雖相隔久遠，但一組絍木內的垂直間距與木材長度的比值都落在了《法式》所載的比例區間內。

表二　相關城址內絍木基礎數據統計表　單位:m

比例法以及比例數字是設計的核心內容[59]，兩周時期的建筑各部分已有一定的比例關系[60]。為了便于記憶、運用與流傳，這些數字比例往往會簡化為口訣[61]，直至今日，木工尚有“周三徑一不徑一，方五斜七不斜七”之訣[62]。但這些具體的比例數字多不被文獻記載，它們靠工匠不間斷的傳承和制作來延續和發展[63]。因此需要后世學者們解讀古代建筑設計、古代城市規劃與傳世文獻[64]來找尋。通過對比《法式》與相關城址數據，5/12～1/2應是絍木鋪設垂直間距與絍木長度比的模數規律。

不同于單體建筑中的柱檐高度比[65]和隋唐長安城內的等邊三角形布局[66]等，城身內一組絍木的垂直間距與長度的比值并非確切的數字，而是一個比例區間。相較于確切的數字，區間在各類工程規范中才是常態。現代工程中，包括土釘尺寸、土釘間距等規定[67]，都是提供參考區間而非參考值，這與大型工程的復雜性有關。其一，荷載會隨施工進程發生變化；其二，土體本身成分復雜，尤其受水的影響大；其三，實際施工情況與勘察報告間可能存在誤差……因此，在制定規范時，會根據經驗，為施工誤差提供靈活調整的空間。下文將提煉5/12～1/2這一區間的特點，并從工程理念、施工場景、工匠制度、等級制度等角度作延伸解讀。

（一）工程效益的適中性

本文的“工程效益”從安全與成本兩方面評估。

1. 穩定性分析

仍以《法式》卷三《壕寨制度》中的城身為模型，選取直徑為5寸和7寸（0.15m和0.21m）、垂直間距為3～10尺（0.9～3m）的整數尺和長度為8、10、12、14、16尺（2.4、3.0、3.6、4.2、4.8m）共80種絍木，采用圓弧條分法計算出各自的穩定系數。

初步可知，所得安全系數遠超現行工程標準，且不同數值間的差距并不大。又因絍木直徑尺寸相近，對穩定系數的影響較小，所以絍木的長度與垂直間距成為影響土體穩定性關鍵因素，表現為垂直間距減小，或絍木長度增加，土體的穩定性都會有顯著提高。將所有數據制作為熱圖（圖一二），設定顏色從紅至藍，數據間的相關度從高至低。當垂直間距與長度比為5/12～1/2時，自間距5尺始，安全系數落在熱圖西北—東南對角線附近：直徑5寸絍木安全系數為2.01、2.02、2.04、2.06、2.10；直徑7寸絍木安全系數為2.02、2.03、2.07、2.09、2.10、2.15。

圖一二　絍木安全系數熱圖

2. 絍木消耗量分析

現代施工成本主要由材料、人工、機械使用、管理、規費等組成[68]。由于研究對象是古代土體，可近似地采用絍木消耗量（絍木體積×數量）來衡量施工成本。

為統一衡量各個模型當中的絍木消耗量，取土坡Z向寬度為10m，絍木的水平間距為1m，土體Z向每排可安插8根絍木，則每層絍木對稱布置16根。整體絍木消耗量可按下列公式計算：

注：L為絍木長度，n為安插絍木的層數。

參見圖一三中的絍木消耗量計算結果，可知絍木的間距、長度、直徑都是影響消耗量的因素，不同于穩定系數的是，直徑對消耗量的影響更為明顯。其展示的關系分布與安全系數熱圖基本一致，可見絍木消耗量與安全系數呈正相關。絍木垂直間距與長度比為5/12～1/2時，絍木的消耗量落在了對角線下半區域：直徑5寸絍木消耗量為5.43、5.94、6.11、6.79、7.13；直徑7寸絍消耗量為10.64、11.64、11.97、13.30、13.97。

圖一三　絍木消耗量熱圖

綜合上述分析，我們發現5/12～1/2在效益評估中表現出了微妙的“適中性”。這一區間的土體在增強安全性與控制成本上并非最優，多在中部淺色區域。安全系數均遠超現行工程安全標準，這并非是以節約成本為目的的工程方案。當著重觀察“安全系數極值列”與“絍木消耗極值列”時，會發現符合5/12～1/2區間的絍木組在安全系數最高列中消耗的木材最少，在消耗木材最低列中安全系數最佳。換言之，這一區間可以根據工程設計要求，巧妙達成工程安全與施工成本間的平衡。

這種“適中性”，一方面與施工思想有關。現代規范的制定思想是設計優先，規范提供參考范圍，工程管理者可根據設計需求進行修改。但在古代，規范不僅與工程安全息息相關，還是等級制度的一部分，與靈活參考不同，會被嚴格推行。另一方面，與各地的施工條件有關，因地因人。如土質，本文所選土體條件較優，本身穩定性能就較好，但若參考其他土遺址，如北宋東京城順天門遺址，據相關研究其邊坡在“天然加載”和“飽和”情況下為欠穩定狀態[69]，則土體穩定性數據會劣于本文土體。因此，當面臨要以統一的標準應對變化的施工現場的矛盾時，古代匠人以豐富的工程經驗為前提，總結出相對高的標準，留出安全余量，又在此基礎上限定范圍，實現控制成本的目的。

（二）模數應用的長期性

這一比例區間在新石器末期的石峁古城中，就已經以相當成熟的形式出現，到宋代在官方編纂的施工規范中留下記錄。雖受城址保存狀況、考古發掘計劃等客觀因素影響，該模數目前僅存于少量城址內，中間固然仍存缺環，但這一比例區間確實被歷代城墻建造者采用。而在傳統社會，一項技術被代代傳承的載體是工匠。從氏族工匠到官府工匠，通過世襲制或學徒制的方式習得技藝；以具體的行業標準、崇高的職業道德和嚴格的匠籍制度保存技藝；又因“工則”為“工巧之元氣”，依據成案為定例的規定，使得技藝得以流傳[70]。因此，5/12～1/2的千年沿用是我國古代完善的工匠制度的結果。

（三）營建用材的靈活性

現存各城址內絍木的具體尺寸是不同的，說明在比例框架內，建筑用材可作靈活調整。這與工程預算、建材質量、工程設計等前期工作有關。“官方制定營繕制度的核心是維持建筑的等級制度”[71]，以工程安全為前提，筑城規范也應遵從等級制度。等級越高的城址會傾向于投入更多的財力、人力和物力，反映在絍木用材上，則是增加絍木消耗量，這點在考古發現中也有跡可循。如在絍木直徑相近的情況下，東周王城北城墻內絍木的垂直間距就小于其他東周城址，這意味著建造同樣高度的城墻，東周王城的固坡工程需要比其他諸侯國消耗更多的木材。《周禮注疏》載：“王宮門阿之制五雉，宮隅之制七制，城隅之制九雉……宮隅之制以為諸侯之城制”[72]，可知東周時期城址建制有等級區分，受限于城墻保存情況，目前的考古發現很難證明東周的城墻高度存在文獻記載的高度差異，但是依據絍木的發現情況，確實能夠看出東周王城城墻的等級更高。如此，絍木消耗量也能成為體現等級制度的指標之一，換言之，靈活設置的營建用材是為古代建筑等級制度服務的。

綜上，本文初步探討了絍木的使用規范問題，獲得了一組相鄰絍木間的垂直間距與木材長度存在5/12～1/2（即0.416～0.5）的比例區間的新認識。其次，嘗試總結這一模數的特點，分析特點形成的影響因素——效益適中性是工程安全、營繕制度與施工成本多方平衡的結果；古代工匠制度體系則是模數能長期沿用的主因；用材靈活為我們提供了認識建筑等級制度的新角度。

六　結語

本文以石峁遺址的“絍木”遺跡為起點，結合相關考古發現、文獻記載和現代土體補強技術所得結論如下：

關于其功能，絍木是順城身進深方向自下而上水平鋪設在城門基座、護墻、馬面等處，具有加固城墻邊坡作用的木構件。這項工程技術可視為現代土釘支護技術的前身。

關于其沿革，從考古發現來看，這種土體補強技術在我國具有悠久的歷史：石峁遺址已有成熟的護坡體系，先秦時期則被廣泛用于王城與諸侯國都的營建中，至初唐時期，這項技術在大明宮的建造中被完善，到北宋時期則被官方規范《營造法式》所記錄。

關于其形制，絍木在《法式》中雖與永定柱、夜叉木記錄在同一條目中，但在城址中暫未發現絍木與其他構件組合使用的情況。本文復原采用等長取材的方案，即筋材尺寸統一為“長1丈徑5寸”或“長1丈2徑7寸”。自城基以上5尺處始，沿邊坡順進深方向鋪設絍木，絍木間垂直間距為5尺。此外，本文嘗試采用條分法核算復原方案的邊坡穩定性，ABAQUS有限元建模實現邊坡穩定分析的可視化。所得結果符合目前土釘支護技術規范，初步證明了復原方案的可行性。

關于其模數，絍木的鋪設具有一定規律，各城址中一組相鄰絍木內，垂直間距與木材長度存在5/12～1/2（即0.416～0.5）的比例區間。這一比例的“適中性”實現了以不變的規范應對多變的現場，工程質量與工料關防的平衡。其“長期性”應是我國古代工匠制度從國家、行業、道德多維保障的結果。其“靈活性”或許是實現“匠人營國”理想中的建筑等級制度的條件之一。至此，從石峁至《營造法式》，一脈相承的不僅是巖土錨固技術的形式，還有作為設計核心的比例。這是中國先民早在新石器時代即已具備系統的數理知識和豐富的大型工程實踐經驗的佐證。

然而，上述結論仍有探討的空間，需待日后驗證與補充：其一，雖然考古資料為本文的研究提供了確鑿的證據，但仍存在案例數量少、細節數據缺乏等限制。其二，因缺乏實驗數據，復原方案無法做更系統的分析。其三，絍木的歷時性變化、地域性區別、因等級產生的具體差異、同一座城池中不同部位固城技術的比較、材料、比例區間的由來等問題也暫無法做更深入的探討。因此，本文之所得，相較于“結論”，稱為“思路”更為貼切。

附記：本文緣起于中國社會科學院考古研究所董新林教授2017年11月在南京大學的“遼上京遺址考古新發現和研究”講座。寫作中得到中國社會科學院古代史研究所李新偉教授，考古研究所宋江寧教授、黃一哲博士，美國加利福尼亞大學洛杉磯分校（UCLA）王子超博士、劉辰澍先生，同濟大學張天博士，中國社會科學院大學臧雅帆博士、謝梓建先生的幫助，謹致謝忱。

閱讀注釋

比例的探索。王貴祥《與唐宋柱檐關系》，《建筑歷史與理論》（第三、四輯），人民出版社，1984年；王貴祥《唐宋單檐木構建筑平面與立面比例規律的探討》，《北京建筑工程學院學報》1989年第2期；王貴祥《唐宋單檐木構建筑比例探析》，《營造》（第一輯），北京出版社、文津出版社，2001年。矩形），比例在古代城市規劃的運用進入學界視野。見王樹聲《隋唐長安城規劃手法探析》，《城市規劃》2009年第6期。

[1]陜西省考古研究院等《陜西神木縣石峁遺址》，《考古》2013年第7期。

[2]“圓木”“圓形朽木”參見國慶華等《石峁外城東門址和早期城建技術》，《考古與文物》2016年第4期；“方形孔洞”參見陜西省考古研究院等《發現石峁古城》，第101頁，文物出版社，2016年。

[3]引自陜西省考古研究院等《陜西神木縣石峁城址皇城臺地點》，《考古》2017年第7期。

[4]同[3]。

[5]同[1]。

[6]Jaang Li,Zhouyong Sun,Jing Shao,Min Li,When Peripheries Were Centres:A Preliminary Study of the Shimao-centred Polity in the Loess Highland,China,Antiquity,92(364),2018,pp.1008-1022.

[7]國慶華等《石峁外城東門址和早期城建技術》，《考古與文物》2016年第4期；國慶華《陜西石峁皇城臺城門用功試釋》，《建筑史學刊》2022年第1期。

[8]引自劉東亞《河南鄢陵縣古城址的調查》，《考古》1963年第4期。

[9]引自陶正剛《山西聞喜的“大馬古城”》，《考古》1963年第5期。

[10]引自山東省文物考古研究所《臨淄齊故城》，圖版一〇∶1，文物出版社，2013年。

[11]河北省文化局文物工作隊《河北易縣燕下都故城勘察和試掘》，《考古學報》1965年第1期。

[12]山東省文物考古研究所《臨淄齊故城》，第74頁，文物出版社，2013年。

[13]陜西省考古研究院《李家崖》，第28頁，文物出版社，2013年。

[14]考古研究所洛陽發掘隊《洛陽澗濱東周城址發掘報告》，《考古學報》1959年第2期。

[15]同[12]，第196、215頁。

[16]山東省文物考古研究所等《曲阜魯國故城》，第30頁，齊魯書社，1982年。

[17]中國社會科學院考古研究所洛陽漢魏城隊《漢魏洛陽故城城垣試掘》，《考古學報》1998年第3期。

[18]防城考古工作隊《山東費縣防故城遺址的試掘》，《考古》2005年第10期。

[19]中國科學院考古研究所《唐長安大明宮》，第23~27頁，科學出版社，1959年。

[20]“在夯土主墻內，還發現平行于墻體方向的木痕圓洞，直徑0.12~0.15米。”見中國社會科學院考古研究所內蒙古第二工作隊等《內蒙古巴林左旗遼上京宮城城墻2014年發掘簡報》，《考古》2015年第12期。

[21]引自[13]，第26、27頁。

[22]同[12]，第192、193頁。

[23]引自[17]。

[24]引自[18]。

[25]引自[14]。

[26]因探方開在穿杠遺跡中部，所以并未將其全面揭露，只知木骨在方內的長度。

[27]引自[16]，第30、31頁。

[28]引自[19]，第24頁。

[29]傅熹年對此有進一步解釋：“在東周王城中發現，每隔一定高度順城之進深方向要鋪設一層水平木骨，這木骨后世稱為‘絍木’，其目的是防止敵人攻城時在城腳挖洞引起城身崩塌。”見傅熹年《中國科學技術史·建筑卷》，第100頁，科學出版社，2008年。

[30]（宋）李誡編修、傅熹年校注《合校本〈營造法式〉》，第149頁，中國建筑工業出版社，2020年。

[31]膊椽、草葽、木橛子亦見于《營造法式》卷三《壕寨制度》“筑城之制”：“每膊椽長三尺，用草葽一條，長五尺，徑一寸，重四兩，木橛子一枚，頭徑一寸，長一尺。”同[30]。

[32]梁思成《〈營造法式〉注釋》，第43頁，中國建筑工業出版社，1983年。

[33]徐伯安、郭黛姮《宋〈營造法式〉術語匯釋——壕寨、石作、大木作制度》，《建筑史論文集》（第六輯），清華大學出版社，1984年。

[34]陳明達《〈營造法式〉辭解》，第353頁，天津大學出版社，2010年。

[35]重繪自潘谷西、何建中《〈營造法式〉解讀》，第206頁，東南大學出版社，2017年。

[36]潘谷西、何建中《〈營造法式〉解讀》，第222頁，東南大學出版社，2017年。

[37]裴強強等《〈營造法式〉筑基、筑城、筑墻之制初探》，《敦煌研究》2021年第5期。

[38]陳肇元、崔京浩主編《土釘支護在基坑工程中的應用》（第2版），第3頁，中國建筑工業出版社，2000年。

[39]改繪自[38]，第1頁。

[40]程良奎、李象范《巖土錨固·土釘·噴射混凝土——原理、設計與應用》，第417頁，中國建筑工業出版社，2008年。

[41]同[38]，第8頁。

[42]程良奎、楊志銀《噴射混凝土與土釘墻》，第352頁，中國建筑工業出版社，1998年。

[43]劉春迎《從北宋東京外城的考古發現談北宋時期的營造尺》，《文物》2018年第2期。

[44]同[42]，第354頁。

[45]《土釘支護技術規范（GJB 5055-2006）》，第6頁，2007年。

[46]呂韜等《高填方土質邊坡中竹筋的應用研究》，《土木工程學報》2010年第7期。

[47]橫架是位于外檐與身內柱頂之上，連接兩縱架的構造。見陳明達《薊縣獨樂寺》，第38頁，天津大學出版社，2007年；蔣嘉元等《中國古代木構建筑之“架”：術語含義與構架變遷》，《建筑學報》2024年第6期。

[48]王文丹《遼上京宮城南門門樓基座做法初探》，《草原文物》2020年第2期。

[49]“筑城之制每高四十尺，則厚加高二十尺，其上斜收減高之半。若高增一尺，則其下厚亦加一尺，其上斜收亦減高之半，或高減者亦如之。城基開地深五尺，其厚隨城之厚。”同[30]。

[50]蘆葦《干旱地區夯土遺址錨桿加固錨固機理研究》，表5.4，西安建筑科技大學博士學位論文，2017年。

[51]同[30]，第466頁。

[52]賈茜等《油松建筑材林最適主伐齡研究》，《中南林業科技大學學報》2020年第8期。

[53]依《營造法式》規定城高40尺，斜收10尺設置。同[30]，第149頁。

[54]王樹理主編《地下建筑結構設計》（第3版），清華大學出版社，2015年。

[55]同[45]。

[56]此數據來自發掘者，見國慶華《陜西石峁皇城臺城門用功試釋》，《建筑史學刊》2022年第1期。此外，20世紀80年代，當地老鄉曾在南墩臺南墻取石時將兩根絍木帶走，絍木1長2.5米，長徑16、短徑15厘米；絍木2長2.25米，長徑24、短徑13厘米。不知這兩根絍木的位置關系。見陜西省考古研究院等《發現石峁古城》，第100頁，文物出版社，2016年。

[57]此數據是將《曲阜魯國故城》圖一五導入Auto CAD中，依據比例縮放后測量南側完整夯棍所得。

[58]此處宋尺長度取0.32米。見劉春迎《從北宋東京外城的考古發現談北宋時期的營造尺》，《文物》2018年第2期。

[59]喬迅翔《宋代官式建筑營造及其技術》，第146頁，同濟大學出版社，2012年。

[60]傅熹年《中國科學技術史·建筑卷》，第94頁，科學出版社，2008年。

[61]如樣式雷家族的口訣，見蔣博光《“樣式雷”家傳有關古建筑口訣的秘籍》，《古建園林技術》1988年第3期。

[62]同[59]。

[63]傅熹年《中國古代城市規劃、建筑群布局及建筑設計方法研究》，“前言”，中國建筑工業出版社，2015年。

[64]例如張十慶《〈營造法式〉材比例的形式與特點——傳統數理背景下的古代建筑技術分析》，《建筑史（第31輯）》2013年第1期。

[65]王貴祥對唐宋木構建筑單體中

[66]王樹聲將隋唐長安城的宮城、皇城與外郭的形態解構為內含等邊三角形的矩形（即

[67]《建筑基坑支護技術規程（JGJ 120-2012）》，第47頁，2012年。

[68]何璐《A公司作業成本法下研發中心施工項目成本管理研究》，西安理工大學碩士學位論文，2019年。

[69]李瑩玉《新鄭門土遺址關鍵部位力學性能研究》，河南大學碩士學位論文，2018年。

[70]“工則”是“則例”的意思，使已完成建筑和已制成器物的制作要求、尺寸大小、限用工時等成為有案可查、有章可循的規則和定例。見余同元《傳統工匠現代轉型研究——以江南早期工業化中工匠技術轉型與角色轉換為中心》，第34頁，天津古籍出版社，2012年。

[71]傅熹年《社會人文因素對中國古代建筑形成和發展的影響》，第99頁，中國建筑工業出版社，2015年。

[72]（漢）鄭玄注、（唐）賈公彥疏《十三經注疏·周禮注疏下》，第1670~1672頁，上海古籍出版社，2010年。

來 源：中國社科院考古研究所