解謎|古代沒有機器,什麼樣的地基可以屹立千年?

2020-11-23 中國檢測網

  2015年12月10日,瑞典斯德哥爾摩,年近八旬的屠呦呦教授以發明青蒿素而獲得諾貝爾獎;

 

  2017年1月9日,中國北京,屠呦呦教授以第一位女性、第一位非兩院院士的身份,和趙忠賢院士雙獲中國最高科學獎!

 

  於這裡,我們無須驚嘆屠老獲獎的年齡、也並不須慨喟她的獲獎身份。「呦呦鹿鳴,食野之蒿。」品味著《詩經》中這句話,讓人並不能並不聯想到達冥冥中自有安排。

 

  屠教授說「於青蒿素發現的過程中,古代文獻於研究的最關鍵時刻給予我靈感」。根據傳,屠呦呦擔綱的科研組於浩如煙海的內服外用方藥中,千淘萬漉、黃沙吹盡,最終以「青蒿一握,水一升漬,絞取汁服,可治久瘧」受到達啟發,改進了提取方法,發現了青蒿素!

 

  同樣地,勤勞、勇敢、智慧的先人們為了後世建構了許多震古鑠今的水利工程、宮殿、橋梁、佛塔,湧現了許多卓爾並不群的工匠和技術人才,留下了溢彩流輝的《考工記》、《營造法式》、《工程建造法》、《魯班經》等傳世著作,這個中包含著許許多多關於地基基礎工程的寶貴經驗。

 

  眾所周知,基礎工程是將結構所承受的各種作用傳遞到達地基上的結構組成部分。基礎工程的好壞,直接影響到達建築物的牢固。古代的人們是如何建造的呢?為了什麼有那麼多的建築歷千年而並不頹、經地震而永安?筆者根根據《中國古代建築技術史》(中國科學院自然科學研究史研究所主編,2000,科學出版社),進行了粗略的歸納,擇這個數例和同行共享,共沐古代人智慧的靈光,或有所得焉。

 

  1.擴大基礎工程?

 

  新石器時代已有了基礎工程的萌芽,柱洞裡填有石灰、碎陶片或鵝卵石,即是柱礎石的雛形(圖1)。洛陽王灣的仰韶文化遺址(約公元前4000~前3000年)中,有一座面積約200米2的房屋,牆下挖有基槽,槽內填卵石,這是牆基的雛形。河南陝縣發現的中心柱下設置扁礫石基礎工程(圖2),是否有擴大基礎工程的意味?可見,早考古遺址中的「礎石」和「夯實」遺蹟表明祖先們於那時就對地基和建築的關係有了較深的認識。

 

  被美國土木工程師學會選為了第12個國際土木工程裡程碑的趙州橋,是世界上現存最早、保存最好的巨大石拱橋。這個根基僅是由五層石條砌成高1.55米的橋臺,直接奠基於砂層上,這麼淺的橋基簡直令人難以置信。建橋以來,1400多年過去,橋基僅下沉5釐米,足見當時建設者對天然地基承載力的認知之深……

 

  並不僅如這,先人們還注意到達對地基土的改良,中國三合土已經有1200年歷史。古代三合土,再混糯米漿加蛋清,質量可以達到達西方早期水泥的強度。宋朝就有這樣的技術,而西方水泥的前身還是火山灰而已。

 

  遇到達複雜地質條件時,古代人妙想迭出:明代北京城垣除北城垣(元大都北城南2.5公裡一線)為了新築外,這個東、西、南城垣是於元代舊城上包築起來的,這個基礎工程和元代城垣基礎工程為了同一基礎工程(以純黃土築之,地基坐入地面2米深「最深處達三米」,基寬則達25米),並不同之處于于是內外壁大磚以下部分有三層襯基石)。值得指出的是,於南城牆建設過程中,於崇文門至宣武門一線深達5米的流砂層,建設者們採用了多達15層的縱橫交錯的木料,全用鐵扒釘釘牢組成了一個整體,這個空隙用砂土填實,並以這為了基礎工程起築了夾雜磚瓦的黃土夯層。用這種地基處理方法克服了流砂對施工的困擾,並不僅增強了牆基的穩固性,又增強了牆基的承重能力。
 


 

  2.夯土築臺——壓實地基還是筏板基礎工程?

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