華夏勘測漫談 — 巖土感悟之廿四

“簫聲咽，秦娥夢斷秦樓月。秦樓月，年年柳色，灞陵傷別。  樂游原上清秋節，咸陽古道音塵絕。音塵絕，西風殘照，漢家宮闕?！?span>

讀著唐朝詩人李白《憶秦娥》，耳畔縈繞著纏綿悠長、如泣如訴的簫聲。眼前展現這樣一幅圖畫：夕陽下，西風里，哀婉的秦娥、秦樓明月、灞橋楊柳、咸陽古道、漢家陵闕……

畫面是那樣遼遠而蒼莽,雄渾的背景下，那路、那橋、那樓、那城,不正是古代土木成果的縮微嗎？

是啊，從最初的“下者為巢，上者營窟”，到后來“象天法地”、“相土嘗水”，版筑造城，古人們留下了多少震古鑠今的杰作？秦長城，蜿延萬里，雄峙北疆；漢棧道，逶迤千里，通于蜀漢；隋運河，縱貫南北，浩浩蕩蕩；懸空寺，嵌岣巖而伏流波；山海關，鎮東海而聽濤聲；寶塔聳竦，檀音裊裊；石橋臥波，碧浪滔滔…..這些閃耀著中國文明的座座建筑，無不浸透古人的智慧和才干。這其中，不也蘊含著華夏勘測的成就么？

古代中國人是怎樣進行勘測的呢？

我不揣陬陋，希望從浩如煙海的文獻中，拾掇點滴，連綴成篇，也算一點巖土感悟吧。

堪輿，勘察之發軔？

“堪，天道也；輿，地道也。” （《淮南子》）。

“堪輿”亦指天地，“物有據其會，感召驚堪輿。”
（宋˙葉適《中塘梅林》）、“茫?？拜泝?，此意誠苦辛。” （明˙李東陽《植柘陳翁刲股卷》）。

堪輿學即天地之學，是古人們針對城鎮、建筑選址研究“天”（氣候、日照等條件）和“地”（工程地質、水文地質和資源等條件）的學問。“擇地術”即選址與踏勘，可視為我國工程勘察技術的發軔。

我國幅員遼闊，地形地質條件復雜，古人在進行工程建設中，取法自然、依山傍水，形成了天人合一的宇宙觀，“天地與我共生，而宇宙與我一”（《莊子﹒齊物論》），“萬物一體”（《莊子﹒德充符》）；樹立了陰陽有序的環境觀，認為“萬物負陰而抱陽”(老子《道德經》)，“是故易有太極，是生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦……”（《易傳·系辭上傳》）；重視對環境的分析與利用，形成了與自然和諧共處的樸素唯物主義思想，“凡立國都，非于大山之下，必于廣川之上，高毋近旱，而水用足；下毋近水，而溝防省“（《管子·乘馬》）?！吨芤住犯前烟?、地、人“三才之道”視為一個整體，“天人合一”也為“天地人合一”。

在認識自然、改造自然中，先人們已經認識到地形、地貌、地質因素的重要性，學會了利用自然。堯舜時，九河不治，洪水泛濫。堯用鯀治水，鯀用雍堵之法，九年而無功。后舜用禹治水，禹開九州，通九道，陂九澤，度九山。終治水害，三代以后之中國無不蒙其利。

公元前514年，伍子胥通過“相土嘗水，象天法地”，作了大量水文和地質勘查，選址并規劃營建了吳國都城闔閭大城，即現在蘇州城，至今已有2500多年。

晉代郭璞通過稱土，選址、營建了溫州城。自建城后，溫州逐漸成為浙東重鎮，現在更是經濟十分繁榮的城市。

蘇州與溫州的建城選址，體現了伍子胥和郭璞的獨特眼光和工程選址的卓越水平。說明其“相土”和“稱土”的辦法是行之有效的。

元代《河防通議》指出，項目開工前“必知地理形勢之便，土壤疏厚之性，然后可以言事”。

宋代李誡所著《造法式》中有“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……”的規定。

時至清朝，袁守定編撰《地理啖蔗錄》，堪稱堪輿“形派”中理論和實踐完美結合之集大成。其卷七涉記載了土質的勘察與分類：“夫穴之有土，猶人之有臟。既稟五行之精，亦隨時八卦之氣”。以五行對應土的五種顏色，紅黃白青黑，紅黃白為上，青次之，黑不吉；以八卦對應八種狀態：坤，土質柔而不粉；乾，土質剛而不燥；艮，土質細而不輕；巽，土質實而不散；離，土質膩而不糝；兌，土質緊而不干；震，土質硬而不松；坎，土質軟而不濡。

古代勘察，其起源久矣！

勾股弦，測繪之根本？

測繪古已有之。

相傳，大禹在治水過程中，“左準繩，右規矩，載四時以開九州，通九道，……”，“行山表木，定高山大川”?！皽世K”和“規矩”大概類似于今天的鉛垂線、角尺和圓規之類的測量工具?！靶猩奖砟尽被颉半S山刊木”可能是原始水準測量。

《周髀算經》載“故禹之所以治天下者，此數之所由生也?！?，漢代趙君卿注解說：“禹治洪水，決疏江河，望山川之形，定高下之勢，除滔天之災，釋昏墊之厄，使東注于海而無浸逆，乃勾股之所由生也?！?，說明大禹在治水過程中確實采用了科學的測量方法和措施，反應了數學的產生與工程實踐的密切聯系，正是科學的“實踐觀”的體現。

早在商代，甲骨卜辭中已有“地影”的內容：城、邑、邊鄙(郊區)、田獵區、四土、邦方（方國部族）等，構成了人文地理的主要框架。

西周，已有地圖的出現。國家設“大司徒”之職，“掌建邦之土地之圖與其人民之數，以佐王安撫邦國。以天下土地之圖，周知九州之地域廣輪之數……?！保ā吨芏Y·地官·大司徒》）。古籍中記載了具體的測量方法與技具：“平矩以正繩，偃矩以望高，覆矩以測深，臥矩以知遠，環矩以為圓，合矩以為方?！保ā吨荀隆罚?；“為規，識日出之景與日入之景?！保ā吨芏Y》）、“土圭之法，測土深、正日影，以求地中?！保ā吨芏Y》），“水地以縣（懸）和置（執）木以縣（懸）”（《周禮·匠人》），這些資料同戰國初《考工記》中“匠人營國”有關王城規劃及宮室建筑的記述一同表明了勘測技術初具雛形。

春秋戰國時代，地圖已得到廣泛應用。軍事上，“凡兵主者必先審知地圖，輾轅之險，濫車之水……，道里之遠近，城郭之大小，名邑廢邑困殖之地，必盡知之?！皇У乩?。此地圖之常也?！保ā豆茏印さ貓D》）；土地規劃上，“以土地之圖，經田野，造縣鄙，形體之法?！保ā吨芏Y·地官·遂人》）；政治上，“圖窮匕現””的故事，至今仍令人扼腕浩嘆“易水蕭蕭西風冷，滿座衣冠似雪”。蘇秦以合縱術向趙王游時說：“臣竊以天下之地圖案之，諸侯之地五倍于秦?！保ā稇饑摺ぺw策》），說明此時已有范圍很廣的七國總圖；工程上，在興建灌溉渠道時,已會運用“表”、“準”、“度”技術進行水準高程、距離遠近、地形地勢的測量，進而規劃、布置渠首工程和確定渠道線路。

秦朝，測繪技術得到長足的發展，修建了許多澤被后世的水利工程。近人在靈渠分水塘大、小天平的交會處調查時，發現了秦代水準方位儀實物，應為當時(約公元前219年)所使用的工程測量控制儀器，是我國目前發現年代最早的一臺工程用水準方位儀。

漢代，測算方法有了很大進步?！毒耪滤阈g》記載了勾股定理和立表法、連索法、參直法等先進的測量方法?！氨?、準、度”技術在渠道等水工建設上運用普遍。地圖繪制技術已比較精細，馬王堆漢墓中出土（公元前168年左右）的三幅由紅、藍、綠三色繪制的地圖被全世界認為是迄今發現的最早、最詳實、最古老的彩色地圖。

魏晉，勘測技術更趨精細。劉徽撰《海島算經》（時稱《重差》），首次將測望之法系統地進行整理，運用了重表、連索、累距、三望和四望等測算方法。記載了測望九種問題的解題方法。對于復雜地形和不能靠近的目標，通過進行兩次或兩次以上的測量，利用計算求得問題之解決。

西晉，裴秀著《禹貢地域圖》，提出“制圖六體”：“一曰分率，所以辨廣輪之度也。二曰準望，所以正彼此之體也。三曰道里，所以定所由之數也。四曰高下，五曰方邪，六曰迂直，此三者各因地而制宜，所以校夷險之異也?！狈致始础氨壤摺?，準望即“相互方位關系”，道里為“兩道路間的距離”，方邪為“地面坡度間的起伏”，迂直為“實地高低起伏與圖上距離換算”。完全符合科學的制圖原則。

明朝，徐光啟主持編寫《測量全義》，集當時測繪學術之大成，涉及面積、體積測量和有關平面三角、球面三角的基本知識以及測繪儀器的制造等。

清朝，康熙親自主持我國歷史上首次規模最大的全國性測繪，測制了《皇輿全覽圖》，第一次記載了世界最高峰珠朗瑪峰。

由此可見，地圖是人們地理知識形象準確的記錄，是測量、計算和繪制等項技術進步的綜合成果，從側面反映了了當時的勘測技術水平。

“稱土”擇基，定性向定量的過渡？

宋以后，人們通常采取了一種近乎于現在驗槽的勘察方法來“相視地脈虛實”。后來，慢慢衍生成應用于地基施工前的“驗土”、“相土”、“稱土”等方法。清代高見南撰寫的《相宅經纂》中對此進行了專門記載。

“辨土法”是先開挖探井驗土，以“土細而不松，油潤而不燥，鮮明而不暗”為佳，深淺度數，隨地酌定，見浮土已盡，土色已變，或五色咸備，或紅黃滋潤，便認為是得到地氣?！断嗾涀搿肪砣瓣柣嫱练ā痹唬骸坝诨分芯虻?，周圍闊一尺二寸，深亦如之，將原土篩細，復還坑內以平滿為度，不可按實，過一夜，次早起看，若氣旺，則土拱起；氣衰，則凹而兇?！?，相當于現在地質調查常用的探槽。

清史檔案館中的一份奏折，詳細記述了清代工部穆章阿等人查看西陵“風水”的經過：“……周歷查勘面土，一、二尺顏色淡黃，三尺以下漸次深黃，至五尺中微帶砂性，二、三寸不等。至六尺土性堅實,純凈帶紫黃，至九尺以微露砂性寸許。至一丈一尺土脈全系紫黃當向……。據端木圓瑚稱詳有穴土堅細不松、光潤不澤……”。此段描述，有顏色、有狀態、有數據，可不亞于現在某些勘察報告中柱狀圖里的描述啊。

考慮到把土壤結構與地基承載力結合起來，古人還總結出了“稱土法”?！断嗾涀搿肪砣胺Q土法”曰：“取土一塊，四面方一寸稱之，重九兩以上為吉地，五、七兩為中吉，三、四兩兇地?；蛴枚妨客?，土擊碎量平斗口，稱之，每斗以十斤為上等，八、九斤為中等，七、八斤下等”。所謂“吉兇”，其內涵指土質承載力大小和透氣滲水性好壞，并以此推斷地基土的密實性和承載力。在這里，用到了兩種量級（兩與斤）和兩種尺寸（寸與斗），不知是否因為考慮到不同類別的土壤粒級（如細粒土與碎石土）而分別采用，就不得而知了。

巖土從業者都知道，土是由顆粒、水和氣組成的三相體系，三相組成的比例關系決定了土粒比重、含水量、孔隙率的大小，進而可以計算其它參數。這些參數指標是判定地基土工程特性的重要參數。一般地，比重越大，孔隙率越小，越密實，承載能力就越大，地基適宜性越好。不同三相構成的土壤給人最直觀的反應是：輕重、疏密、干濕、軟硬等狀態，一定程度也反應了地基土的力學性質和工程特性。

如果能得到古人給出的具體尺寸與重量，我想，是不難得出所定義的“稱土”對象的相關指標的。初步估計，一斗七、八斤的下等土大概是指土質松散的有機土，這種土質不能作為建筑的地基；“斗土八九斤的吉土”相當于砂土或黏土，“斗土十斤以上的大吉土”，相當于密實的碎石土?？磥砉湃说?span>“稱土法”還是蠻有科學根據的?？上У氖?，聰明的“重道輕術”的中國古人們僅止于此而囿步不前了。

不然，土力學的歷史也許要改寫了。

坑探/鉆探，歷史也很久遠

近代地質專家趙如鈞在1920年所著《鉆探術》中指出:“鉆探發軔始, 今已難詳，最初鉆頭只用鋼鐵，發動全恃人力鉆眼亦不甚深。鉆探之目的僅在立建筑之基礎。”果真如此乎？

近日，讀楊文衡的《中國古代的礦物學和采礦技術》，才知道中國古代的坑探與鉆探技術同樣足以傲視天下。

坑探的出現，可以追溯到公元前6世紀的戰國時代，公輸班與墨子之間進行的“九拒九攻”的坑道戰與反坑道戰演習就是很有名的例子。幾千年前，我國就有開采鋼、鐵、金、煤等礦藏的史載。商代，銅礦石的開采已初具規模，春秋戰國更甚。無論是江西瑞昌銅嶺發現的商代銅礦遺址、還是湖南麻陽春秋戰國時期銅礦遺址和湖北大冶銅綠山發掘的古銅礦井，多由豎井、平巷、采礦坑或斜井組成，說明當時已經采用豎井、平巷、坑采等聯合開采方法。此外，古煤礦開采遺址及歷代帝王陵墓和宗教建筑地下空間的拓寬和利用，都反映了其時高超的開挖技術與采掘水平。

鉆井技術起源于人們尋找水源的手工挖掘勞動。采鹽業的發展，促使了世界最早的人力機械沖擊式頓鉆鉆井技術的發明。北宋仁宗慶歷年間出現的“卓筒井”，被稱為中國古代“第五大發明”，該井口徑僅竹筒大小，但能打數十丈深。明朝時，卓筒井技術已趨于完善，隨著鹽井深度的加深，打穿了含油地層。明代正德十六年（公元1521年），峨嵋山下的嘉州（今樂山）鑿成了我國第一口石油豎井，深度達幾百米，開創了中國鉆井取油時代，居當時世界第一，比北美和歐洲早了300多年。清道光年間，四川鉆井能手用竹、木、鉆頭構成的鉆機，鉆穿了四川氣田的主要地層，建成了深愈1000米的氣井，使天然氣的開采達到了一個新的歷史水平。

這樣寫來，似乎有“一行白鷺上青天”的嫌疑，有些離題了。

無法明白的是，無論是坑探水平還是鉆探技術，無論是尋找金屬礦產還是煤礦、石油還是鹽井等資源, 古代中國人并不饋乏對地質勘探的認識與手段。為什么與工程建設相關的“堪輿學”與“擇地術”，長期停留在為工程選擇場地進行的地面、淺部及其周圍環境而進行的定性評價呢？

是當時的工程不用涉及地基深部嗎？也許，只能用歷史局限來安慰自己了。

     檢驗與檢測，施工質量的保證

趙州橋為什么歷千年而不墜？長城為什么經世代而矗立？靈渠、都江堰為什么至今仍澤惠后人并仍將繼續澤惠下去？

面對這些閃鑠著智慧靈光的偉大工程，我只能感嘆：實踐真是檢驗真理的唯一標準??！

除了驚嘆遠古祖先的聰明、勤勞和毅力外，還能作出什么更好的解釋呢？

在《中國古代建筑技術史》里，我讀到了檢驗的力量。還在戰國時期，人們就開始利用“椎擊”方法來檢測夯土質量。不僅僅在竣工后檢驗，而且在夯筑過程中進行跟蹤檢驗，頗似于今天地基處理時分批、分次的過程控制。后來方法有所改進，采用落錘法，通過一定高度的落錘來測試夯土的硬度。

“椎擊”與“落錘”，這類檢測方式，相信從事工程勘察的親們都有似曾相識的感覺。莫非，這就是標準貫入試驗或觸探試驗的前身？

當采用拌有磚碴瓦的三合土作夯土時，不能用“椎擊”和“落錘”來檢驗，咋辦？這難不倒聰明的古人們，他們發明了另一種方法：觀測每一夯擊層夯前的虛土與夯后的堅土的體積比例或厚度差數來鑒定其質量。你可曾想到這與當前哪種檢測方式相似嗎？

《華夏勘察史話》還介紹了民國時期人們采用的類似于今天載荷試驗的勘察方法。即在開挖好的槽坑內，置一漏斗形并帶有一定重量的木制土壓臺，上系卷尺，并根據土壓臺的沉降判斷土質好壞。

讀到這里，你會情不自禁地為中國古人的才華點個贊嗎？

結語

絮絮叨叨這么多，該收尾了，這感悟。

忽然想起一個故事，讓我特別震憾，背心嗖嗖嗖地透著涼意——

那是公元五世紀初十六國時期赫連勃勃（407-425年）時期，夏國的比干阿利負責監督筑統萬城（今內蒙古自治區烏審旗）工程施工（412年），史書稱“蒸土筑城”。檢驗時，比干阿利采用了非常殘忍的手段：椎土一寸則殺筑者（硬度不夠），不足一寸則殺椎者（不用力椎擊）。這，或許是統萬城夯土城垣迄今仍然堅固挺拔，雄偉壯觀的原因吧。

而我眼前，此刻又浮現了李白詩中的那個畫面，只不過，秦娥化成了杜甫。蒼蒼莽莽的背景下，西風殘照拉長了詩圣嶙峋的背影，一個悲愴的聲音伴和著蕭聲在歷史的曠野上回蕩，是那么悠長、悠長……

“側身天地更懷古，獨立蒼茫自詠詩?！?/span>

        主要參考文獻

[1]中國科學院自然科學研究史研究所主編?！吨袊糯ㄖ夹g史》，2000，科學出版社。

[2]史佩棟，高大釗。千年更替話巖土[J]，巖土工程界，2001年。

[3]北京市勘察院，《華夏勘察史話》，2009年。