㈠ 豐塬舊事之三,豐塬窯洞
提起窯洞,人們自然會想到是陝北和晉北人們居住形式的代表符號。實際上,在豐塬上的窯洞或許更加古老和自然。
尤其是在豐塬溝邊的明窯里,村裡人因為生活困難,都會短時間內稍加收拾,即可居住個三年五載,窯洞里的煙熏火燎痕跡都已經無法考究經歷了幾個百年和多少代人作為棲身之處了。
現在人們對關中地窯的印象只是「見村見樹不見人」的表象,對其來歷和特點也就自然不甚了解。
豐塬地窯大多屬於平窯,也就是平地里挖出來的窯洞,與河南平原地窯接近。少部分會依據溝畔和塬畔修建成明窯。二者的區別,明窯更古老些,多為連老人也說不清是什麼年代修建起來的窯洞,就近溝溝坎坎,地勢險要,進出極不方便,土質也非常堅硬,以料疆石為代表,故也得以數百年不倒。平窯多為上個世紀解放前後人口增長時期修建,三五家聚集,在數量上更多一些,也是豐塬上的地窯主流。現存豐塬上的張家窯地窯就是新修的明窯代表,而柏社地窯則是平窯(也有稱暗窯)的代表。剩餘的地窯基本上經過新農村建設後消失殆盡,只有歷經數百年的溝邊明窯,既無人居住,也沒有了利用價值,依舊在風雨中屹立不倒。
平窯在當地俗稱莊子,分為四個頭,六個頭,八個頭等規格。頭數為雙數,也有吉利祥和的寓意吧。頭數是指平窯四面牆壁上的窯洞數量。小莊子多為四個頭。莊子頭數的多少,就意味著莊子院子的大小,常常也和住家人的富裕程度有關。八個頭的莊子,在很長一段時間里也曾經是給兒子娶媳婦的標配。
修建平窯,講究很多。要經歷看莊子、挖莊子、開窯洞、洗牆、打巷道、泥窯、晾莊子、打溜洞以及最後的防雨加固才能入住,全靠人力完成,手提肩挑,工程量浩大,也是自家和村裡的大事,全靠鄰里幫忙。每年一個村不會同時修建兩個平窯,也與挖移的土方量太大有關。
看莊子和看風水類似,有用羅盤的,也有不用羅盤的,但南北取向是必須要有的一個講究。如同人老歸終一樣,必須是頭枕爺台山,腳蹬渭河灘是亘古不變的規律。故大多莊子門口均在東南方向。看莊子的重點更多是地勢高低和土質堅硬的評判和預測。過於松軟的土質容易倒塌,過於堅硬如古明窯料疆石的土質也要迴避,過於難挖,容易半途而廢。
開挖莊子和掏挖窯洞都是體力活,需要精壯勞力躲開九十月的連陰雨季,沒有一年的時間是萬萬不能的。洗牆和開窯口都是技術活路,能夠做到大家認可的高手也就一兩個腦子活翻的人。洗牆是用一把平口的撅頭,自上而下,讓整個開挖出來的牆壁更加光滑和直立。钁頭洗過的痕跡整整齊齊,會呈現出不亞於油畫作品的藝術氣息,平整的牆面可以保證雨水盡量不會打濕牆面而掉落。洗牆是開挖後的收尾活路,洗牆開始的時候,負責開挖的人們就閑下來了,都會圍觀評論。這也使得洗牆人不敢有半點怠慢,看的多了,說的多了,洗牆的手藝也就這樣不知不覺的一代一代流傳延續下來了。
一般來說,洗牆的人也是開窯口的人,窯口要正、要端。尤其是窯洞上方的半圓弧形,開窯口的人是不需要其它測量工具的,憑的是經驗和感覺,開出的窯口確保大小合適、美觀、圓溜,也會贏得一片贊美之詞。
外地人始終搞不明白地窯里居住的人是怎麼出入地窯的,在知識青年下鄉時期,一個知青就站在窯背上向村裡人借樓梯,村裡人一時也不明覺歷,滿頭霧水。最後才知道是他想要借用樓梯下窯洞,搞出了流傳幾個鄉里的笑話。住平窯的人出入有專門的通道,一般出口在南,也叫巷道,平時說的門口也就是巷道的出口。
每個窯洞開挖完畢後還要經過泥牆,就是用小麥的秸稈和紅土混合成泥,把窯洞牆壁再加固一層,當地稱:裹泥。這樣,裹泥後窯洞裡面就不會有細小的塵土掉落下來。安裝門窗和盤炕後再經過粉白,就該搬新家了。
沒有住過平窯的人最擔心一個是安全,一個是透氣。安全自不必說,幾十年也不會聽說有誰家的窯洞倒塌了的,只要是沒有人居住的爛窯倒塌的很快。地窯的透氣性很多人不明白是如何做到的?在每一個窯洞最裡面的窯頂上,大多都會用洛陽鏟來掏挖一個直徑十到二十公分之間的溜洞,上面蓋上一磚半瓦就解決了防雨的問題。有時候,這個溜洞還可以作為傳遞小物件的特別通道和糧食入倉通道。
解放前的窯洞,都會在窯洞口正上方暗藏開挖一個暗窯,也稱高窯,以防強盜。如有強盜賊人來臨,一家老小帶上貴重物品,順著樓梯,躲進暗窯,抽掉樓梯後,也就斷掉了賊人的來路,這樣可以確保家人安全,也是蠻有民間智慧的;同時期的莊子巷道也是有意開挖成折線,以防強盜利用碌毒或石碾子滾坡沖開大門。
豐塬平窯已不多見,上百年來的效法自然,冬暖夏涼且自帶地氣的居住方式已經先後被房子半邊蓋的廈子房和新農村新民居代替。
瀏覽一次柏社古地窯村落和張家窯的明窯民居景點之後,也只能算是對關中民居的管中窺豹,僅此一斑。隱藏在地窯背後的歷史和文化,隨著一代一代人的老去,就會愈加稀少和珍貴。
㈡ 現代窯洞
窯洞居住形式
我國黃土高原在勞動人民的開發利用下,形成了獨具特色的四大窯洞區:陝北、隴東、豫西、晉中。而其中以豫西最為典型。是我國居住建築中的瑰寶。豫西是指從鄭州以西的黃河兩岸(主要是南岸)到與陝西搭界的潼關為止,現在的滎陽、鞏縣、偃師、洛陽、新安、義馬、澠池、陝縣、三門峽市、靈寶、孟縣、孟津、濟源等縣市。另外如太行山區的林縣、輝縣,以及嵩縣、盧氏,乃至襄城縣也有窯居。
在鄭州以西,黃河以南,崤山、熊耳山和嵩山以北,以及黃河北岸的孟縣西部,濟源縣的西南部屬於黃土台地區陵區。黃土的厚度自西向東逐漸增厚,靈寶、三門峽等地黃土層厚約20至30米,鞏縣、滎陽一帶黃土則厚達40米以上。在這些地區,黃土階地、黃土塬和黃土丘陵廣泛分布。這里的黃土層土質均勻,含有石灰質,有垂直節理,壁立不易倒塌可塑易鑿是其特點,經過多年雨水沖刷,形成沖溝、斷崖。在原始社會晚期,穴居就成為這一廣大區域氏族部落普遍採用的一種居住形式。隨著原始人營造經驗的不斷積累和技術的提高,穴居一方面從袋狀豎穴逐步發展到半地穴,最後完全上升到地面,成為地面建築的房屋。同時另一方面,隨著人類文明的進步,穴居卻仍然保留著。由於地理條件沒有發生大的根本性變化,我們的祖先依然深深地眷戀著這得天獨厚的黃土地,不過,穴居住所的營造在技術上和經驗上更加有所提高和改進了。
窯居的最大特點是因地制宜,充分利用那豐厚的黃土層。由於是在地層中間挖窯居住,不佔用耕地,施工簡易,而且不用梁、檁、椽、柱等木料,也不用大量的磚瓦,所以經濟實惠、造價極低。這樣的窯洞防火、防震性好。黃土丘陵的嶺嶺溝溝畔的窯洞,不象石頭洞穴那樣冰冷,而是滲水性、透氣性都很好,住在裡面,冬暖夏涼,舒適溫馨,和養育我們的大地非常親近貼切,有一種嬰孩偎在母親的懷抱里的安宓感覺。
現代建築學家認為,窯居這種建築的哲學思想是要表現人類原本是生根於大地的,寓於大地之中,是建築生根於大地的典型代表。其自然風格鄉土氣息充分體現了敦厚朴實的性格。他們稱窯居是「文明建築」。窯居這種就地建設,經濟節能,不破壞自然界的生態,建築不超於自然,而埋藏在大自然之中的形式,極具鄉土特色。平常在結婚儀式中有一個儀式叫「入洞房」,其實是指新房而言,可是在窯居區,則是真正入「洞」房了,因為新房就是整治一新的窯洞啊。
靠崖窯
靠崖窯又叫靠山窯。這種窯洞是選擇天然的崖面,往往是在沖溝的兩邊,有十幾米、幾十米高的崖面,或者是嶺的斷面、截頭。由於崖面的形成是天然的,所以,在方向的選擇上,對於座北朝南這樣的房屋建造的規矩,不十分嚴格。人們盡量挑選南北朝向的向陽的一面,但多數根據崖面自然的方向,有東、有西、有南,也有北。
崖面選定後,即開始動手將崖面切削修整成陡立垂直平整的壁面。就像蓋房屋壘牆一樣,不能傾斜,或凸凹不平。崖面的寬度面積根據需要而定。如果是一層窯,三孔窯洞,大約崖面高7-10米,寬10-15米。這個崖面俗稱「窯臉」、「窯腦」。窯臉修整好後,即可以從其下部沿水平方向向土層縱深掏挖橫穴,即窯洞了。窯洞有幾種形式:
窯間窯 這是充分利用黃土層的一種窯洞。開挖時,先鑿一個門的寬度,門的高度加上一個天窗的高度,這樣一個向深處挖5尺(約1米到2米)的拱形空間,即是「窯間」。相當於一個門洞。第二步,在門洞之後擴大,開挖高3米,寬3米的拱形窯洞體,洞的進深,根據需要而定。但一般是採用單數,如一丈,一丈五等,深得可達3丈。
間牆窯此種形式是不挖窯間,也就是不挖門洞,而是根據所需窯洞的高度和寬度,如果是3米寬3米高的窯洞,即一開始就按這個尺寸去挖。窯體挖好後,在窯體前與窯臉看齊用磚或坯壘砌窯間牆,把窯洞封好,牆上要留門和窗。在上部與拱形窯頂接近處設置一個通風出煙的口,俗稱「馬眼」,一尺半(50公分)見方。在門上設天窗,間牆窯的窯門前光線充足,比窯間窯採光好。
無論哪種窯,只是在開挖窯洞出口處即窯門臉時有所不同。而窯體都是一樣的。窯體的寬度一般在3米左右。不開挖跨度寬的窯洞,以防止坍塌。但進深可以自由延長。當需要多室時,就向深處發展,有達20米的。窯洞在適當的位置留橫隔牆,形成二個或數個間。還有一種形式是在窯洞內的側壁向左或向右開挖套間。套間在崖面只開窗口而不設門。又可在窯洞的里間的側壁上掏挖「拐窯」,這種窯在整個窯洞的後部,離窯臉遠,所以無法開窗。因而里邊光線、通風均不好。但其隱蔽性很好,在戰亂的年代裡,是人們躲避藏身的去所。當然存放物品更是嚴實安全,並且這種窯存放糧食不易變壞。
天窯 在黃土層很厚的地帶,人們常愛在窯洞之上再挖一層窯洞。俗稱這種窯上帶的窯為天窯,也叫懸窯。大概因其高高在上的原因而起的名吧。一般人口不多,財力、物力有限的人家,只設置一間天窯,供存放物品與躲避兵禍匪亂。天窯不在窯臉開門,只設一窗,進出從內部鑿挖出口,設梯子與下面的窯洞相通。
在有些大家庭,人多、財足、物豐,則要氣派的多,底層窯洞在三間或數間以上,一字排開,然後在其上鑿挖二層甚至三層以上的天窯。形成一個窯洞群。其壁立的崖面即窯臉有二三十米高,三幾十米寬,底層是數間拱形門,在其上相對應有二層乃至數層天窯,只有窗戶,門設在內部。遠遠地從前面望去,猶如幾層的大高樓,頗為雄壯美觀。
上面說 的上下窯之間的相通處設在窯洞內部是說一般的情況下,但也有例外,就象樓房一樣,一般上下的樓梯設在內部,但也有設在外部的。這種形式的窯比較復雜。首先在開削窯臉時,在一層窯洞之上的窯臉要向後鑿削去2-3米,以便留出一個平台,這樣二層的天窯就可以開門了。很象梯田的形式。上下層相連的階梯開在窯洞的最邊上,仍依山勢,利用黃土,鑿出階梯。是明梯而不是暗梯,這與開放式的單面樓房幾乎一模一樣。
兩層以上的窯居,其廁所如何解決呢?人們有一辦法。在鞏縣新中鄉,有一個十分富有的地主鄉紳張誥家,房產窯產很大,其窯修建得很氣派,窯上挖窯,有二層、三層以上的,窯臉高大寬廣,很有氣勢。二層以上都是住人的寢室,平時上下是從窯臉的一邊依崖勢修一明梯。窯層高,窯院大,居住在上層離設在院子下首的廁所有相當的距離,又高又遠,拉屎撒尿成了問題。為了解決這一問題,工匠們想出了一個辦法,在上層窯洞的最邊上修築一廁所,為解決蓄存糞尿,免得上下掏糞不便,糞坑設在最底層,在地面以下。然後從上到下修一個高高直直的方形直筒,象電梯上下的空間一樣,這樣從上面的糞尿離糞坑有幾丈高,尤其是大便時,從上面跌到底下,要隔一段時間,才會聽到「咚」的一聲響,象放炮一樣!這是由於落體運動的重力加速度的原因。這種高空廁所,成為當地一個非常有趣的特殊現象,凡是去過那兒的人都會留下難忘的印象。
房洞結合窯以上幾種是純粹的窯洞。還有的是在窯洞口處緊貼窯臉建房,依窯腦為房的大脊,順勢向前傾斜建成一面坡房頂,當地老百姓也稱其為崛肚房。這種房因只一面坡,內部不大,裡面與窯洞相連。外面仍與房一樣,設門與窗。從正面望去,儼然一座房,走進裡面才知是房窯結合。這種形式,既有房屋明亮寬暢,通風便利,房坡易於修理的優點,又有睡卧安寧,冬暖夏涼,貯藏安全的窯洞優點,是勞動人民的一個創造。
以上靠崖窯,簡易的是一字平列一至三間或二間的窯洞,洞前整理出一塊平地,即可成為一處居住場所。然而,人們總是對自己的活動休息場所給以十分的重視,往往還要形成一個院子,它有以下形式:
靠崖窯院
自然式最簡單的,是在窯洞前及左右用樹木的枝條編織成一個籬笆院及木門,沿籬笆栽種一些花草植物,與那依黃土崖上自然生長的酸棗棵和野草等植物渾然成為一體,二三間窯洞掩映在其中,十足的天然野趣。
再進一步,依然是那三間靠崖的窯洞,然而用泥垛牆或土坯圍起院子,搭一個簡易的門樓,黃土的崖,黃土的洞,黃土的圍牆,配上木質的門和窗,質朴而不飾雕鑿,給人溫馨的泥土芳香,處在其中便融進了養育人類文明的黃色。
(圖1)
後窯前房式以窯洞為主房(或曰上房)或是並排挖三孔窯,中間的一孔開門,兩邊兩孔不開門,只設窗,兩邊兩間在里邊間牆上開挖通道與中間一孔相通連。形成一明二暗的主窯。又有三孔窯洞各安置門窗,各處獨立,三孔並排的形式。然後在窯洞前邊的東西兩側蓋廂房(當地稱廈房),各三間或各五間,通常是兩面坡起脊房,也有是把廂房蓋成單坡房的。南邊修圍牆,蓋門樓。這種結構,窯洞高大,兩廂房不高過窯洞,與平原上的三合院一樣。
再有一種與上種類似,不過更講究。主窯不是獨立的窯洞,而是在一明二暗的前緊貼窯臉修樓檐,蓋成房洞結合式,有的房為硬山式,較嚴整樸素。的有則房前出檐,安裝明柱,形成帶走廊的出檐上房,更顯得氣派。前邊東西兩側蓋廂房,南邊或蓋臨待房,或起圍牆蓋門樓。儼然一座依山而建的三合院或四合院。
帶後窯的窯院在地面較寬綽的村子,往往還有一種窯院。前邊是一個完整的由房屋組成的四合院,繞過院子,後面又一小院,則是窯洞,窯和房不相接,各自獨立,老百姓稱這為「帶後窯」。窯洞不起主房的作用了,而是屬於附屬的後院或內院。
組合窯院這種窯院,往往選擇一處較高大有足夠橫長度的崖面,崖面挖一排窯洞,窯前是房屋,分成數個院子,各有大門,而最後邊的窯洞則是各院相通,並不分割。晚上,各家關上大門,住在里邊的人們有事時各從後面窯洞前你來我往很方便。這種院子多為同族數家共建,既方便生活,又宜於共同防賊防盜。多見於沿河溝的小山村。
天生窯院上述幾種窯院都是屬於單面的靠崖窯洞,另有一種靠崖窯院十分別致,充分利用崖面,又節省木料、磚瓦、草之類,用窯洞形成一個三合院或四合院。這種窯院稱為天生窯院,也有叫天井窯院的。此院的地址選擇是在不太高的山崖,從根部先鑿一孔窯洞3-5丈(10-15米)深為大門洞,之後,擴大開挖成一個四方形的露天天井,門洞的一面除外,在其餘三面的坑壁上鑿窯洞,每面壁上根據需要挖一至三孔窯洞不等。從外面望去是一孔窯洞,進去則是一豁然開朗的窯院。充分利用了地層。這種院子開挖的土方量是很大的。
靠崖窯洞是一種古老的民居,結實的土質,使有些窯洞雖逾千年仍堅固如常。鞏縣南窯灣村是唐代著名大詩人的杜甫的家鄉。他的故居就是窯洞的形式。窯洞座落在一個黃土崖頭下,這座高200米左右的崖形狀很象一座筆架,崖身穩健,崖頭三峰挺立,當地群眾呼為筆架山,崖根有一窯洞,即著名的杜甫誕生窯。後歷朝文人雅士,大官名宦拜瞻絡繹不絕。解放後,經過修整加固等保護措施,煥發了新生,窯前有廂房,窯房結合形成一個四合院。院前百米處即有清徹的東寺河從院門前流過,一直到伊洛河裡。河邊垂柳依依,風景十分優雅。
在鞏縣站街北瑤灣著名的伊洛河入黃河處河水寬闊清徹,岸邊是壁立的黃土陵崖,其中有五孔大窯在一個碼頭邊上,群眾叫它「龍窯」,這是清朝末年,八國聯軍進北京,慈禧逃跑到西安,後來返回北京時順伊洛河走水路,當年的地方官為其特意叫百姓趕挖的臨時休息處。至今猶存。窯體高大,想當年接駕時,窯洞內外肯定布置的十分華麗。由此可見窯洞在鞏縣是多麼受人歡迎的居住,就連接皇上大駕,也用窯洞而不蓋別宮。而這個地方官也特別會體會奉迎上司,用這濃郁的別具鄉土氣息風格的住所來討好主子的歡心。
在盧氏縣城附近的南窯村和城東的灣子村,黃土崖架高,土質好,至今仍保留著完好無損的高級窯洞。當年富有的人家看中了這些得天獨厚的地理環境,不惜代價,修建了一些質量很高的窯洞。窯內極寬敞,內部窯壁經過仔細整削鑲磚並用泥漿抹光,最後白灰粉刷飾牆,窯上築有木板樓,窯樓巧妙結合,高大精美宏偉。數百年的歷史過去,依然風韻猶存。
地坑窯院
以上的窯院的窯洞都是在地面以上挖掘的。與平地上建房屋一樣。但有一種是在地面以下建的窯院,叫做天井窯院,又叫地坑院、地陰坑,或者就叫地窯、窯坑。
地坑院不是隨便什麼地方都可以挖的。在黃土丘陵地區,有一種地形類似崗地,叫做塬。從地面上平視看去,象是一道亘綿數里高數百米的山崗。待上到崗頂發現它是一馬平川的平原,一點兒也沒有在嶺上的感覺。塬上高大的樹木很少,水也很深,黃土層卻很厚。這里起土壘牆蓋房,比較困難,又無天然崖面可以利用。勤勞智慧的人民創造出了一種解決以上困難的方法,給自己營造居住的場所。
(圖2)
他們是往地下發掘,造成人工崖面。先在地面上辟一長、寬十數米的正方形或長方形的界限,然後向下直掘下去。深度達8米左右。造成了四壁有崖面的院子。然後在四面坑壁上掏挖窯洞。坑的形狀以方為主,也有長方、丁字等形狀。相對的兩面坑壁之間距離窄者5-8米,長的一邊有達15-50米者。地坑的深度由窯洞本身的高度再加上必要的覆蓋土層厚度來決定,其厚度要以能抗得住重力壓震來衡量,所以,深度至少5米,一般都在8米左右,亦有達10米者。坑的頂邊上與底邊上下垂直,形成一個方體或長方體、丁字體的坑。每壁上挖一窯、二窯或三窯。大的地坑院,每面坑壁掏挖三孔窯,這三孔窯或各自獨立;或一明二暗,即中間一孔有間,兩邊兩孔為暗間,只有窗不開門,與明間在里邊相通。窯洞口高2.5米至3米,寬1米至1.5米。進深根據人口多少和經濟條件的狀況而定。站在地坑中,儼然與四合院同樣感受。
進入地坑院的方式是自地面開辟斜道往下通到地坑院中。這斜道不是一條道直通到底,頗有講究。考慮到進來的人便於與地坑院內招呼應候,入口不能離地坑過遠,所以採用折角的方式,通道口貼近坑院上沿,旋轉半圈下降,這一段階梯是露天的。然後階梯與地坑院角上的一孔窯洞相接,打成隧道由窯洞內進入院中。窯洞內這段階梯上面的土不用全部揭去了,這樣一來減少了土方量,二來利用窯洞做成大門洞,安上大門,封閉很好,對坑院的安全非常重要。同時又保護了接近院子的這一段階梯不被雨水淋澆破壞,一舉兩得。做門洞的這孔窯洞,從地坑院內看,其仍和其它窯洞一樣,外形不變,不破壞院子的整體性。而外入口處看,則是一地道的門洞,做成門樓模樣,與階道一樣寬窄。窯洞內除了走道階梯外,其餘空間可以打水井、放物件。充分利用。如果地坑院附近有天然崖面,則從崖面上掘隧道下降進入地坑院。當地群眾把進入坑院的通道叫「窯漫道」或「門洞」。
地坑院的最上沿的四周,都要修築一道坑檐,向院內伸出30-50公分,成坡狀,專為防止雨水沖刷,保護坑沿部位。緊貼檐外沿砌成50公分高的矮牆,俗稱「女兒牆」或「護崖牆」。這牆和檐用磚瓦砌成,家境不太好的,牆就用土垛成。有條件的,則對此牆十分講究。先在坑沿頂部四周砌上幾層磚,磚的砌法多種多樣,有一平一立,有出狗牙齒的,甚或有用專門的花瓷磚鑲砌。然後再用瓦做出護坑檐,檐外的女兒牆砌成鏤空、十字、實心等各式各樣的形式,總之,是既堅固又美觀。就好象給坑院戴上了一圈美麗的帽箍,非常引人注目。女兒牆雖不高,但其作用卻很大,它能保護地坑院不受雨水的沖灌,阻止家禽、家畜或牲口等掉下坑院,同時也給在地面上的人一個標志,提醒並保護人們尤其是小孩子不小心掉下去。
女兒牆以外四周的地面,在一定距離內都修整的結實平整。人們習慣在此設打穀場。打穀場用石磙碾得平實光潔,而且往往設在用作倉庫的窯洞的上方。從倉窯里邊的頂部鑿洞,直通到地面的打穀場上。收獲的季節,各種農作物運到場上打收揚凈,就直接在穀物上從洞口灌入地坑院內的囤中了,真是便捷極了,省去了人們上下運輸馱運之勞,又不用安裝什麼設備。勞動人民就是這樣的巧妙利用環境。適應環境。打穀場上的洞口,平時置席棚遮蔽,洞口用嚴實的物件壓緊,以防風雨。
地坑院內,依朝向有主次之分,一如地面的四合院。以與窯漫道相對的方位為上,一般上方三孔窯洞,正中一孔為主窯,主窯的窯門較高寬,是一門帶左右兩窗;兩邊的為陪窯,則較主窯稍低窄,是一門一窗。左陪窯的窗在門左邊,右陪窯的窗在門右邊,十分對稱。其餘三面窯洞均屬陪窯,分為東陪窯、西陪窯、南陪窯。主窯由家長輩居住,兒女輩住左右,牲口窯、家禽、倉庫、廁所等在下方。窯漫道設在東陪窯最南邊的一孔窯內。院子地面沿坑壁二米寬的四周修成走道,其餘院中間部位則比走道挖低30公分,形成一個天井,稱為院心。天井周邊用磚鑲起,這與南方的天井院十分相似。平時可在其中勞作,種樹。下雨天,承接雨水,院子中心下側挖掘一個直徑半米、深約10米的天井,群眾稱其「滲井」,廢水流進滲井後,再滲入到地下。除非遇到特大水澇,平時滲井足可以勝任一般排水量。各家還自備有水井,一般設在窯漫道的窯內,由於水位很深,都是轆轤井。灶設在主窯內的窗戶下面,另外相對應的在窗子外面再壘一鍋灶,到夏天時使用。
地坑院內的窯與靠崖窯相同,窯體可大可小,如果需要大時就向縱深開拓。窯門之上設亮窗,亮窗之上在拱形最高處設方形出氣孔。窯的門旁離地面一米高處設窗戶,一般是主窯門兩旁各有一窗,陪窯只有一門一窗。無論幾個窗戶,其下沿距地面一米,上沿與門齊。僅有一處不同,是地坑窯院在窯門的上方不設「眼眨毛」,因為在坑的頂洞四周已有溜水檐了。也可以說把「眼眨毛」移到了坑最上沿了。
地坑院還可以象地面的四合院一樣,有多個院組合,形成二進院、三進院。其基址還是一個地坑,不過是長方形的了。如是個二進院,在兩個院之間壘一道橫牆,牆中間修築二門(如四合院的垂花門),二門以內為影壁,繞過影壁又一個地坑院展現在眼前。也有的是在地坑院中間蓋房子將一個地坑院隔成兩個,房子中間是門,成為二個院的通道。
另外,地坑院可以成組,就是2-3個或5-6個地坑院為一組,各個院子獨為一坑,但出入的隧道共用一個,在門洞處又有不同方向的分支隧道通向各個地坑院。這樣可以節省挖掘入口階梯隧洞所費的土方。
錮窯
前面所述的各種窯洞無論是向崖腹處橫掏,還是向地下深挖,都是藉助自然的土層挖出來的,不過不要認為凡是窯居都是這樣,還有一種窯洞是全靠人工壘出來的,這就是錮窯。從鄭州往西的滎陽、鞏縣一直到靈寶,各市縣都有錮窯與靠崖窯、天井窯相伴。
錮窯多是在沒有良好的崖畔和崗地的條件下產生。錮窯是在地面上建造的。用磚、或石、或土坯建造成一層或二層的拱券式房屋。因其不用梁檁椽,又沒有屋蓋,內部和窯洞一樣,所以稱為錮窯。錮窯不用木材,主要是因地取材,以土、石錮成,省工本,而且堅固,冬暖夏涼,所以人們樂意錮窯。
錮窯所用的材料,因地制宜。在黃土丘陵區,有的地方丘陵不高,土層不厚,無法打窯,就用黃土脫成土坯,用土坯錮成窯。在有的地方,黃土下覆蓋著石頭,比如鞏縣小關鎮這個地方,人們就地取石,把天然石頭打製成用作建築的料石,料石即有一定規格的石頭塊,錮成石頭窯。還有些地方,如鞏縣、密縣、義馬等地地下煤礦藏豐富,人們就地採煤把土燒製成磚,用磚錮窯。
錮窯的製作,腿與整個窯間的跨度是關鍵。兩腿之間的跨度不能大,跨度過大,腿過細,就會向兩邊蹬,那樣一來,整個頂就塌下來了。所以錮窯跨度一般不超過3米,並且窯腿都壘築得非常厚實堅固。錮窯先壘窯壁,俗稱窯腿,腿要有一定的厚度與堅固程度,垂直,到了高度3米左右時,開始券頂,券頂之前,有一個必需的工序,即做木模子,用木板和木柱也叫搭板、搭木,搭成一個券的木模型,架在兩腿之間,然後在木模上面用坯(或石、或磚)券頂。券頂是個關鍵,講究一定的技術。券時從窯的前後兩頭開始向中間合攏,講究速度要快,不能慢慢吞吞;有技術的人,很老練地搬起一塊土坯或料石照準往上一貼,正好到位。同時還要求券時要互相參差不齊,互相交錯使券頂的力量分散,不至坍塌。因為是拱型的頂,料石(或磚、坯)之間會有一定的縫隙,所以券石放上後緊接著是加楔子,即用碎石片、石塊把縫填塞結實。當留在中間的最後一塊石頭券上時,稱為「合龍口」,即燃放鞭炮,以示慶賀。加楔之後,要在券頂整個灌上石灰與土等混合而成的泥漿。最後抹平。現在進步了,改用水泥灌漿封頂。券頂時,如果是石料和土坯,只一層即可。如果是用磚,則需要三窩三覆。即把磚側立券一層為一窩,再把磚平放券一層為一覆。這樣重復三次,才算券好。頂才有一定的堅固程度。無論是石窯,磚窯,還是土坯窯,灌縫之後都必須封頂。在窯頂上堆上厚厚的潮黃土,用木板使勁均勻地拍實,拍平。封頂的土一般都很厚。等到基本幹了,就把木模子拆下。然後進行窯內外的整修,使之光滑嚴密。全部完工後的窯,其外形方方正正,有稜有角,與平頂房相同,但比平頂房墩實多了,猶如一塊巨大的四方體,非常質朴。不過,門和窗的上沿卻是半園的拱形,就象農家孩子憨厚臉上那彎彎的笑眉和笑眼,質朴中透出活潑,十分耐看。
(圖3)
用做木模的木板木柱大都是借左鄰右舍的,自己家不需備齊,無論誰家錮窯都這個辦法。你家幾塊板,他家二根柱的湊起來,用完之後,模子拆下,各歸其主,下次另一家錮窯再如法集中。這樣非常節省木料。尤其是近幾百年,豫西丘陵地帶植被樹木大量減少的情況下,這不失為一個好辦法。
錮窯可以一間一座,二間一座,也可三間一座,自由選擇。一般是一座一層,有的在上面再錮一層,形成二層。窯頂是平的,有的在頂的四周加矮圍牆。頂上形成一個平台,人們利用它做曬台,晾曬糧食、棉花及其它作物,成為一個生產的場所。夏天還可上去乘涼。
住錮窯的人家也愛圍成院子,數座錮窯組合成為一個三合或四合院,稱為錮窯窯院。也有的是在錮窯的左右建兩廂房,形成窯房結合院,這樣的結合,廂房一般比較淺低,而錮窯則是整個院子的核心要正房、主房,廂房是陪襯。
錮的窯都很結實,可以使用幾十年乃至上百年不壞。時間久了,將外層封的風化了的土剝去,再碼抹一層新的,又是一座新窯。其內部靠近地面的窯腿部分年久潮溫鹼化,土質疏鬆坍掉剝落,再用磚加固,以維護窯洞的壽命,這種技術稱為「戧幫」。
另具風格的林縣窯居
在太行山區的林縣,窯洞分布在紅土岸上,而不是黃土層。挖窯的方式與黃土丘陵地帶基本相同,但在設計上有所區別。林縣的窯大都是一個窯洞一間室,不再挖套窯,里間等,所以比較小。窯洞有二間、三間的,分正窯、陪窯的不同。如果是三孔窯,正中間的為正,兩邊的為陪。
在林縣,一大特點是石頭多。所以, 一般窯洞的洞體鑿好後,喜用修鑿好的料石(相當於磚、坯)把洞口前壁壘起來,如果有條件的話,洞體里外也用料石券起來,外邊的窯臉用料石鑲起來,十分堅固。
近年來,人們對窯洞的優點愈來愈重視,新創出一種形式,在窯洞上面再蓋房。這可能是土層較薄,但人們又喜愛窯洞,於是在窯上蓋房。二者有機巧妙地結合,渾然一體,形似樓房。它依山就勢,自然成趣。乍一看是房,細一觀乃有窯。這種形式充分彌補了採光、通風不足的窯居特點。上層房屋居高,光線好,通風暢;而房下窯洞冬暖夏涼,貯藏良好,居住在這里,人們根據需要,或在上層房屋,或在下面窯洞,自由調節,非常愜意。
利用天然崖洞為居所。在林縣,山區的人們利用天然的崖穴,選擇適宜居住條件的生活、生產環境較適宜的那些洞,內部再加修整。成居住窯洞,洞口裝上門窗,外部接上屋檐,形成房窯結合的住所,外面看去是房屋,室內洞天幽幽,別具一格。
㈢ 土窯洞貯藏怎樣建造
利用黃土特有結構建造地下洞窯貯藏果品的方法。具有結構簡單,可以就地取材和極少消耗能源等特點。用於貯藏蘋果、梨等水果。
在中國西北黃土高原地區有居住窯洞的習慣,這種窯洞向陽、短小(一般不超過10米)、無通風氣孔結構。陝西省延安地區利用向北開門的窯洞,用於短期貯藏國光等晚熟耐貯蘋果品種,窯頂由前往後開1~3個通風氣孔,並注意冬季通風管理,直至翌年5月窯內溫度仍可保持在10℃以下。山西省原平縣的梨窯,靠土崖挖掘成隧道狀,窯身長度一般不超過8米,設有窯門,但不設通氣孔。自20世紀70年代開始,中國的果品貯藏工作者深入研究土窯洞貯藏蘋果的優缺點,將普通土窯洞改造成為科學的土窯洞貯藏庫。
原理
土窯洞式果庫建築深入地下,窯洞貯藏空間的四周有深厚的土層,具有良好的熱穩定性和密閉性,受外界氣溫影響小,保持低溫高濕時間長的特點,有利於果品貯藏。在窯洞開挖或掏挖前,從地面向下至30米以內的年平均溫度,基本上等於當地的年平均溫度。在開挖或掏挖後,由於土層(或砌體)與空氣接觸面加大,窯內空氣溫度與窯壁溫度形成溫差時,窯壁土層(或砌體)與空氣產生熱交換。當窯溫低於土溫時,窯內低溫通過窯壁傳入土中,並逐漸向土層深處傳遞,土層(或砌體)中的熱量則通過窯壁釋放到窯中;當窯溫高於土溫時,熱交換則反方向進行;當窯溫等於土溫時,空氣與土層之間停止熱交換。因此,窯洞溫度可相對穩定有利於果品貯存。
類型和結構
根據窯洞庫的建造方法,可分為掏挖式和開挖式兩類;根據窯形結構,又可分為平窯和母子窯(側窯)兩種。掏挖式窯洞多建於土層深厚的黃土高原地區,選擇質地粘重的土層和方向適當的崖坡或溝壑,按照一定的結構掏挖而成,一般窯頂土層5米以上,這類窯洞性能較好,建築費用低。平原地區多建開挖式窯洞,選擇地下水位較低,土質較好的地點,按庫體平面尺寸將地面挖開,用磚、石等建築材料按一定的結構砌建而成,然後將土回填至等於或略高於原地面高度,並做庫頂地面處理,這類窯洞需磚、石、沙、水泥等建築材料,挖、填土方量大,窯頂保溫層較薄,建築費用較高,隔熱蓄冷效果較差。
窯洞庫一般分為窯門、窯身和通氣孔三大部分。窯門向北設2道,門距3~4米,構成緩沖間;窯身長度以30~50米為宜,寬、高視土質和建築材料而定,2.5~4.0米均可;通氣孔設在窯身最後部的最高處。因為通風量與通氣孔最小截面積成正比,與通氣孔高度的開方成正比,因此應盡量加大通氣孔的截面積,以利通風降溫,而高度則以高出地面1~2米即可。土窯洞主要依靠自然通風降溫,在窯洞建築上要盡量做到通風流暢,避免突然轉折、擴大或縮小等情況,並使窯壁盡可能平整光滑。幾種窯型的結構特點如下:
平窯型
主要由3部分組成。①窯門。寬0.8~1.4米,高約3米,設兩道,間隔4~6米。②窯身。寬2.5~3.0米,高約3米,長約30~50米。③通氣孔。直徑約1.0~1.2米,上下粗度相同,高出地面1~2米。窯身頂部由窯口向內緩慢降低,比降為5~10‰,窯頂的最高點在窯門外側,窯底與窯頂傾斜平行,這種結構有利於引入外界冷空氣和排除窯內的熱空氣(圖1)。
圖1母子窯(側窯)型
中國山西、陝西、甘肅、河南等地陸續建立了一系列「非字型」、「梳子型」的母子窯,利用母窯(主巷道)運輸、通風,子窯(側窯)貯果(圖2、3)。母窯長度最長可達100米以上,在母窯的兩側建子窯,每個子窯之間的間隔至少在5米以上。利用母窯通風的子窯長度不超過10米,如超過10米,需另設通氣孔,結構如平窯,但通風效果不如平窯。這種窯洞的特點是充分利用地形,合理安排通風,貯量可達100噸以上,但應注意通風設施,以免空氣滯留,難以降溫。
圖2
圖3地下式磚窯 山西、陝西、河南、河北等平原地區開明溝磚砌地下式窯洞。一般窯寬、高各4米,長30~50米,窯頂弧形,呈半圓形,半徑2米,窯頂弧形厚度32厘米以上,覆土1~2米,窯牆直立部分高2米左右,牆厚37厘米。在通氣孔和窯身之間設可以開閉的排氣窗1個,排氣窗面積為窯洞橫截面的1/3~1/2,通氣孔下口直徑與排氣窗面積相同,上口直徑略小,其他結構與平窯相同(圖4)。為了降低地下式磚窯洞的造價和建築材料,把兩個地下式磚窯洞相鄰砌旋,共同使用一個通氣孔成為雙窯洞型,這種結構曾風行一時,但由於秋季降溫慢,效果不好,相繼被淘汰。
圖4管理技術
管理制度
一般措施是:①秋季入庫時期到封凍前,充分利用夜間低溫和寒流降溫。當外溫低於窯溫時,打開窯門和通氣孔,充分通風換氣,以利於迅速降低窯溫和窯內土溫,直到窯溫降至0℃為止。②當窯溫降至0℃後,盡量保溫,以果實不凍為原則,適當通風換氣,繼續降低窯壁土溫,盡量加大窯內低溫土層厚度,使窯壁更多地存冷。③第2年開春氣溫回升時,管理方法與秋季相同,但必須嚴格控制窯門和通氣孔,不通風時一律關閉,以延長保冷時間。此時窯溫的變化受土溫的影響,窯溫穩定的基礎是土溫穩定。④果品出庫後,封閉門窗。通氣孔,盡量減少外部高溫對窯內溫度的影響。
窯內貯冰
貯冰能夠在增加窯內濕度的同時,還可有效地降低窯溫。這種變態(固態—液態—汽態)中吸熱的過程,可抵銷夏季進入窯內的熱量,降低窯溫,並與窯壁發生熱交換降低壁溫。冰消融後的水,能增大窯內土層含水量,降低窯內全年溫度,延遲秋季開始通風日期。冬季通風時,由於窯內濕度大,能夠帶走更多的熱量,提高通風效果。土窯洞貯冰,通過水的兩次變態,大量吸收熱量,是提高土窯洞性能的有效途徑。
土窯洞加機械製冷
在內壁未加保溫材料的情況下,利用自然冷源和小型製冷機有效地降低窯內溫度,為果品貯藏創造更好的貯藏溫度條件。容積4000立方米的土窯洞安裝2台製冷量4000千卡/小時的製冷機,由7月底至11月中旬和翌年3月底至7月底開機製冷,在年平均溫度10℃、年均日溫差12℃、年溫極差55℃左右的地區,土窯洞內可以形成年均溫5℃、年均日溫差10℃以下、年溫極差12℃的環境溫度。
土窯洞貯藏,適用於年均溫10℃、冬季月均溫最低溫度為-5℃左右的地區。如果加強科學管理,50米長的窯洞,一個冬天可蓄冷400萬~500萬千卡,成為維持窯內低溫環境的冷源,從而取代了人工製冷的耗能冷源。管理較好的土窯洞,第2年夏季窯內仍可保持10℃以下的較低溫度。採用塑料薄膜袋包裝、塑料薄膜小帳及大帳堆藏等技術,元帥系蘋果貯藏6個月以上仍可保持良好品質。
㈣ 甘肅民間黃土窯洞的調查
一、前言
由於地下工程的計算目前還沒有完整可靠的理論,實測技術也尚未廣泛應用。因此,在解決某工程的黃土洞室問題時,我們遵循毛主席的教導,從調查研究入手,以成功的實踐經驗為出發點,採取了工程地質比較法。這個方法,就是以黃土窯洞所處的工程地質條件與擬建場地的工程地質條件作周密的比較,從而預測擬建黃土洞室的建設情況。為此,我們對場地附近的黃土窯洞進行了調查,挖掘民間長期建設和使用窯洞的經驗,為社會主義建設服務。我們先後共觀測了150個黃土窯洞,其中對114個做了較詳細的調查。
二、工程地質
(一)地貌
本區從大地貌來看是位於六盤山以西的黃土丘陵區,相對高差在50~150m 之間。從小地貌來說主要是以梁的形態出現,且與大小河流組成了若干個河谷盆地。一般可劃分為兩個地貌單元,即黃土梁區和河谷平原區。前者地形較平緩,坡度一般在15°~25°之間,有隨盆地邊緣到盆地中心而變緩的趨勢,只有在沖溝的兩側才有垂直的陡壁。後者呈平坦的河谷平原,在兩個階地的接觸處有直立的陡坎。在沖溝的兩側和階地的接觸處,常為民間黃土窯洞的所在地。
(二)地層
1)在黃土梁區分布著同一個成因類型和同一個層位的風積——坡積新黃土。按照工程地質特徵,新黃土自上而下可分為3層:
A.新黃土上層:淡黃色,大孔、蟲孔和植物根孔非常顯著,質地均勻,結構鬆散,粉土質,含有蝸牛化石及其碎片,抗水蝕力很低,常形成溶洞。當地老鄉稱之為「砂白土」。本層隨黃土梁的坡度變化而變化。在其下部一般有明顯的2~3m的坡積層次,層理的坡度一般在100~20°之間。它是黃土樑上最年輕的沉積,都裸露在地表。厚度一般在7~10m之間。
本層雖然土質最差,但都覆蓋在地表,所以仍有少數的窯洞分布其中。不過它的跨度一般都較小。洞內有時具有各式各樣的細小裂縫。
B.新黃土中層:褐黃色,具大孔、蟲孔和植物根孔,質地較均勻,結構較密實,節理較發育,抗水蝕力較強,不易形成溶洞。含有白色結晶狀的鈣質等物質。在本層的上部,這些物質分布更多,且在植物根孔和蟲孔中具有明顯的淋漓特徵。當地老鄉稱之為「雞糞土」。在本層的下部,顏色變淺,呈淡黃色,垂直節理發育,鈣質含量減少,其下有明顯的坡積薄層層次,在層理間常有白色的鈣質沉積物。本層亦隨黃土的坡度變化而變化。總厚度一般在6~13m之間。
本層的土質較新黃土上層好,且常有陡壁出露,故其中的窯洞分布較多。但本層中的節理常助長了洞內裂紋的發展。
C.新黃土下層:深黃色,大孔極少,結構密實,含有黑色的物質,節理非常發育。本層下部常夾有薄層的砂和小礫石的夾層和透鏡體。出露厚度一般在5~12m 之間。
本層的土質較新黃土上層、新黃土中層及沖積黃土都要好,但深埋在地下,出露少,故分布其中的窯洞不多。本層中特別發育的節理,成為窯洞破裂的主要因素。
2)在河谷平原上分布著沖積成因的黃土。其特徵為灰黃色,具大孔、蟲孔和植物根孔,結構較密實,岩性多變化,層理明顯,含有粘土薄層及灰黑色的土壤層。在其下部有砂、卵石的夾層和透鏡體。厚度一般在8~15m 之間。
本層的土質比新黃土下層要差,但較新黃土上層和新黃土中層要好。且其有古河床的陡坎。再加上居民用水的方便,所以其中分布的窯洞最多。沿層面下落土片土塊,是在本層窯洞中常見的現象。
(三)顆粒成分和物理力學性質
1.顆粒成分
黃土的顆粒成分如表1所示。新黃土的3層在顆粒成分上是極其相近的。只有沖積黃土粘土減少,砂土加大。
表1 黃土的顆粒成分
2.物理性質
黃土的物理性質如表2所示。新黃土的3層及沖積黃土在密度、液限、塑限等指標上是基本相似的。但在含水量、孔隙比、容重等指標上就互不相同。從密實程度來看,新黃土下層最密實,新黃土中層次之,沖積黃土再次之,新黃土上層最鬆散。從含水量來看,新黃土中層最多,新黃土上層次之,沖積黃土再次之,新黃土下層最少。
表2 黃土的物理性質
3.力學性質
黃土的力學性質如表3所示。新黃土的3層及沖積黃土在力學性質上與在主要物理性質上一樣,是有差異的。以壓縮性和濕陷性方面尤為清楚。其數量特徵為新黃土下層小,新黃土中層居中,新黃土上層和沖積黃土大。但在作為目前評價洞室的計算指標——凝聚力和內摩擦角方面就表現得不太明顯。這也說明了單憑指標的評價方法是片面的,不能反映客觀情況。
表3 黃土的力學性質
(四)水文地質條件
在黃土梁區,根據民井的觀測,在靠近盆地的中心地帶,地下水的埋藏深度一般在8~12m 之間。屬於大氣補給的黃土層中的潛水,它在盆地中心的沖溝兩側常成下降泉泄出,匯成細小而緩慢的水流。水量甚小。在盆地邊緣地帶,於25m的深度內,未發現地下水。
在河谷平原區,沖積層中的含水層,水量通常也不豐富,僅能供居民飲用。
(五)物理地質現象
本區的物理地質現象非常發育。尤其是在黃土梁區。其主要特點如下:
黃土喀斯特現象很齊全,有碟形地、陷穴、黃土橋等。在場區內就發現有3個碟形地,其中有一個碟形地,直徑達18m,深度達1.5m。其他的陷穴、暗溝、黃土橋等,在沖溝的兩側和階地的接觸處,一般都可以見到。
黃土沖溝通常較小,溝壁直立,但高度不大,一般在8~25m 之間。黃土沖溝的分布寬度一般也較小。
黃土滑塌現象在沖溝兩側和階地接觸處是比較普遍的。如在盆地中部的主沖溝的兩壁,潛水出露的面上,常成許多階梯狀的滑坡。滑坡的速度也是可觀的,如1965年4月4日的一次雨雪後,在場地一側的沖溝邊緣見到一個新舊痕跡達15cm的滑坡現象。在階地的陡坎和沖溝的主壁下,也常遇到許多崩塌物質。由於沖溝不大,階地陡坎不高,因此,不論是滑坡,還是崩塌,就其規模而言,一般來說是不大的。
三、黃土窯洞的選址
(一)一般的選擇
黃土窯洞根據使用可分為居住用的、養牲畜用的、磨坊用的和貯存物資用的幾種。
居住用的窯洞位置絕大部分都分布在黃土梁和階地的陽坡,也就是在黃土梁和階地的南側或東側。其他幾種窯洞也大部分如此。選擇在陽坡的好處是陽光好、日照長、溫暖、乾燥和風沙小等。
(二)地貌上的選擇
黃土窯洞的分布是隨地貌單元不同而不同的。在黃土梁區一般都分布在梁的坡腳下及其沖溝的兩側。在河谷平原區多在二級階地的陡坎處。這是老鄉為了減少土方工作量,而選擇了天然陡壁。但這里又常出現滑塌、陷穴等不良的物理地質理象,因此,老鄉在這里又要選擇較好的地段,而盡量避開不良的物理地質現象。盡管如此,仍有一些窯洞因選擇不當而遭受這些現象的破壞。
(三)地質上的選擇
黃土窯洞在地質上的選擇,從表4中可以較清楚地看出:
1)黃土窯洞的幾何特徵是隨著黃土的構造、土質條件的不同而各異的。
2)新開挖的黃土窯洞,如果按照表4中的幾何尺寸,一般是站得住的。
3)以打洞來說,新黃土下層最好,其次是沖積黃土,再次是新黃土中層,最差是新黃土上層。
表4 黃土窯洞幾何特徵與黃土地層的關系
這些規律的出現,反映了老鄉對建設黃土窯洞積累了豐富的經驗。他們在決定窯洞的跨度、高度等幾何尺寸時,總是結合著使用要求,謹慎地考慮了地質條件。
四、黃土窯洞的斷面形狀及洞口的處理
(一)斷面的形狀
斷面的高寬絕大多數是不等的。其情況見表5。一般地說,跨度大的則寬度大於高度。相反,跨度小的,則寬度小於高度。
表5 黃土窯洞橫斷面高寬關系表
橫斷面的形狀是不規則的。這主要是由於老鄉在開挖時,根據自己的經驗,全憑目測。但總的看,它的基本形式是接近於兩心圓拱。老鄉稱之為「炮彈形」拱。還有一些接近於拋物線形或卵形的。
縱斷面的形狀也是不規則的。通常挖成兩頭小中間大。
(二)洞口的處理
黃土窯洞的洞口是最容易坍塌的。在我們調查中就有兩個這樣的事例。這是由於洞口除了受不利的力的因素作用外,還受氣候等因素的影響。洞口直接暴露在大氣中,溫度時高時低,濕度時干時濕,時凍時融,再加之生物與化學的作用,所有這些都會加速土壤的分化和破壞,致使洞口不穩定。所以老鄉對洞口都要進行一定的處理。
本區老鄉處理的方式大致有4種:
1)洞口工挖得較小,到裡面再擴大。平面形狀如圖1所示。
2)洞口採用土坯砌體加固(圖2)。
建築工程地下地基地域研究
3)洞口抹草泥。
4)洞口修成具有一定角度的坡面。
這4種辦法有時是綜合採用的。
五、黃土窯洞的破壞情況及加固防護的措施
(一)黃土窯洞的破壞類型及其原因
黃土窯洞的破壞情況,可以歸納成以下幾種類型:
1)拱頂沿縱向的裂縫。裂縫寬度為2~10mm。凡是洞的橫斷面形狀為兩心圓拱的,在兩圓弧交接處,幾乎全有這種現象。根據分析,產生這種現象的原因有二:一是斷面形狀突變,沒有平緩的過渡線段,由於應力集中而開裂;二是在洞開挖以後,土體暴露在大氣中,失去水分,產生干縮裂縫。這種現象在新黃土上層的窯洞中見到的最多。
2)洞壁不規則的裂縫。裂縫寬度為1~4mm。這種裂縫,有些是原有的節理裂縫,有些是干縮裂縫。干縮裂縫老鄉稱之為「風炸」。這種現象在新黃土中層和新黃土下層的窯洞中見到的較普遍。
3)掉土塊。掉土塊的現象,有的發生在側壁,有的發生在拱部,老鄉稱前者為「溜幫」,後者為「塌頂」。從調查來看,掉土塊發生在拱部的較多,發生在側壁的不多見。引起掉土塊的因素是較多的,這些因素是:力的作用、節理的存在和氣候的影響。在開挖的過程中和開挖後的短期內,前一個因素是主要的,在以後的長期使用過程中,最後一個因素是主要的。但作為內因的節理的存在,始終起著決定性的作用。這種現象在節理發育的新黃土下、中層最易見到。
4)冒頂。冒頂就是拱頂不斷地一片一片地掉土塊直到穿頂,或者整個拱頂一下子全部塌下來。這兩種情況都不多見,我們在調查中只遇到一例。前者由於洞頂覆土是水平層理很薄的黃土,即水成黃土(老鄉稱之為「片片土」),且其覆土厚度很薄(不到2m),我們看到的現狀好像一隻扣在那裡的底已穿透了的鍋。後者據老鄉介紹,塌的原因有四:覆土厚度較薄,只有2m 左右;洞頂有鼠穴,灌了雨水;洞頂有樹根;地震作用(是在1920年大地震時塌的)。
總的看來,窯洞的破壞類型,以裂縫為最普遍,掉土塊次之,冒頂是極個別的。裂縫和掉土塊又以洞口較洞內為嚴重,有不少窯洞是由於洞口坍塌而不能使用的。
(二)黃土窯洞的加固與防護措施
黃土窯洞絕大部分是無襯砌的。為了防止「風炸」,老鄉一般採用草泥抹面。據說效果很好。具體做法是:在開挖窯洞時,洞壁不鏟平,並修成條紋狀,以使草泥粘牢不掉;草泥分3~4次抹,每次草泥的厚度為10~15mm,底層厚些;第一層打底的草泥,用長度為150~200mm的麥草,並且麥草要盡可能多些(以能操作為限);第二、三層用長度為30~50mm的麥草;面層抹細泥磨光或抹白灰。
對局部沿節理下掉的較大土塊,老鄉常以木柱為支撐作局部的加固。
洞頂地表徑流的處理,老鄉非常注意,這是由於這里的新黃土上層具有較大的自重濕陷性質。我們曾調查到位置介於新黃土上層與新黃土中層之間的一個窯洞,由於排水處理不當,在1964年的一次大雨,將洞頂泡軟而坍塌。處理的辦法是:將水引離洞口較遠的地方排走;修建截水溝、土埂等。
六、結語
1)黃土窯洞的幾何特徵與黃土的地貌、地層、構造和物理力學性質等有密切關系。因此,只有在工程地質綜合分析的基礎上,才能更好地利用黃土窯洞的經驗。
2)黃土窯洞的幾何尺寸按表4中的一般數值確定是沒有什麼問題的,但作為工業建築的洞室來說,還應增加措施,例如採用不受力的保護性襯砌或半受力襯砌。
3)黃土窯洞的橫斷面形狀,基本上接近於兩心圓拱。
4)洞口段穩定性較差,最易發生坍塌。因此,洞口段的跨度宜減小,或採用加強襯砌等措施。
5)黃土中層理和節理的存在,以及由於開挖而產生的力的影響,是使黃土窯洞出現裂縫、掉土塊、冒頂等破壞現象的主要因素。
6)黃土窯洞易受水的破壞。因此要防止在洞頂、仰坡、天井等處積水,以免浸濕洞體周圍的黃土,造成土的坍塌。
(本文原載:《黃土地下建築技術資料匯編》,國家建委建築科學研究院技術情報室,1972年11月,161~165頁;作者還有秦寶玖)