建筑地基是支承基础的土体或岩体。现代建筑地基要同时满足地基承载力和地基变形两方面的要求，有的天然地基可以满足要求，有的则需要对地基进行必要的处理。常用的地基处理方法主要有：换土垫层法、压实或夯实地基法和复合地基（包括碎石桩、水泥土搅拌桩、水泥粉煤灰碎石桩等）。地基承受着上部建筑的全部重量，俗话说「万丈高楼平地起」，地基的重要性不言而喻。如果地基处理的不合理，建筑就会发生倾斜甚至倒塌。苏州虎丘塔为什么会成为斜塔？虎丘塔的地基主要为风化岩石，但因为所处位置为山坡，基岩上部的人工夯实层不均匀，所以导致建成不久就开始倾斜。

那么，在古代，中国的工匠们是如何进行地质勘察和地基处理的呢？

 

一、古代建筑地质勘察

在我国古代，修建重要的建筑之前要先结合风水确定龙穴，在龙穴位置开挖探井（金井）进行验土。通过探井了解该场地地质分布和地下水位高低等情况，类似于现在的地质勘察。如故宫的龙穴在交泰殿，平遥古城的龙穴在金井市楼处。

▲ 平遥古城金井

▲ 平遥古城金井市楼

我国战国时期已经有「相土」「验土」等较为科学的勘测土壤的方法。《史记》记载春秋时期伍子胥在规划吴都（现苏州）时采用“相土尝水，象天法地”的方式，对城市基地进行了地质和水文的调查，选址并营建了阖闾大城，建成后的苏州城历经2500余年且格局基本保持原样。晋代堪舆大师郭璞通过称土，发现瓯江北岸的土壤重量不及瓯江南岸的土壤重量，所以结合风水学将温州城建在瓯江的南岸。

 古代风水学著作《相宅经篆》卷三中记载：

 「称土法 取土一块，四面方一寸，秤之，重九两以上为吉地，五-七两为中吉，三四两为凶地或用斗量土，土击碎，量平斗口秤之，每斗以十斤为上等，八九斤中等，七斤为下等地。」

对照某工程岩土工程勘察报告，地表以下各土层分布如下：

可以很明显看到土的容重越大，孔隙比越小（密实度越大），土的压缩模量和地基承载力越大。古代虽然没有现代科学这么发达，但他们凭借智慧和经验，采用称土法的本质是观察和测量土壤的密实度和坚固性，并推断该地基是否能够满足建筑对地基承载力和变形的要求。

 称土法的本质是观察和测量土壤的密实度和坚固性，并推断该地基是否能够满足建筑对地基承载力和变形的要求。

二、古代建筑地基处理方式

古代地基主要以夯土地基（换填法）为主，还有一部分为木桩复合地基。

 1. 夯土地基 

根据夯实土层的材料的不同，夯土基础又可以分为素土夯实地基、夯土夹瓦渣地基、灰土地基等。

 夯土地基在我国有着非常悠久的历史，始见于原始社会晚期，商周时广泛应用于宫殿及城墙建筑中。春秋战国时期建筑的高台及后来宫殿的台基都是采用夯土地基，夯土地基经过夯实后，不仅能够提高地基的承载力，同时提高了地基的抗渗性能和消除一部分黄土的湿陷性。直到现在夯土地基仍然是低层建筑经常采用的一种地基处理方式。

 河南偃师二里头遗址（商代遗址）采用的是素土分层夯实，夯实土层厚度约3米，夯土地基面积达1万平方米，至今仍非常坚实。

古人在地基土壤中加入一定量的烧土制品，如瓦砾、砖渣、铁渣等，经夯打后强度有显著提高，我国现存最早的木结构建筑——山西五台山唐代南禅寺大殿，其做法就是在黄土中掺入约1/3的瓦碴和碎砖，然后分层夯实。还有如下几例采用同种方法：

▲ 上海嘉定真如寺大殿夯土地基及基础示意图

▲ 山西芮城永乐宫三清殿夯土地基及基础示意图

灰土地基采用白灰和黄土拌合（有些地区加入河沙为三合土），白灰和黄土的配比通常为1:9至3:7，重要的宫殿或陵寝建筑的地基配比可达到4:6。因为碱性生石灰中活性CaO与酸性黄土中的SiO?结合生成硅酸钙胶体，体积膨胀，从而压缩了土中孔隙，使之较素土夯土相比基础更加密实，抗渗能力和承载力均有较大提高。要求质量更高的，每夯一层便加泼一次糯米汁，固结后夯土的密实性和承载力可达到更高。灰土按照工艺可以分为大夯和小夯两种，灰土地基在明清时期已经非常成熟，清代时灰土地基所用人工、程序、验收等均有非常详细的规定。

北京市勘察院1993-1994年对故宫地下地质条件、基础等进行了全面勘探与调查，结果显示紫禁城范围内是一个完整的人工构筑地基垫层（夯土层）。人工垫层底距现地面深度最浅3.0~3.5米，最厚的8.0~8.5米。太和殿、中和殿及保和殿三台人工夯筑层达16.0~16.5米厚（包括台基高度）。太和殿等三台为加强夯筑地基垫层夯土层加入砖层，从台表面向下11米多深，有20余层砖层。

 2. 木桩复合地基 

木桩基础通常使用在土质松软或临水处建筑的地基。木桩布满整个建筑下方，通过击打使木桩底部进入坚实的土层，木桩多用质地较好的柏木、杉木及松木等。在打入过程中对木桩周围土壤形成挤密作用，土壤对木桩的侧压力增加了桩与土之间的摩擦力，同时桩底部也有一定的承载力，共同支撑上部建筑。其原理和现代的预制桩复合地基原理相同。桩的布置形式通常有梅花桩（每组5根桩）、马牙桩（每组三根桩）、排桩等。

南京明故宫遗址所在地原为燕雀湖，把燕雀湖填满后建造的明故宫，地基土质松软，宫殿自重大，通过打下密密麻麻的木桩来加固地基。建于北宋时期1023~1031年间的太原晋祠圣母殿采用木桩复合地基，历经近千年尚未发现不均匀沉降。河北易县清西陵的祾恩殿采用的也是木桩复合地基。

▲ 河北易县清西陵祾恩殿复合地基及基础示意图

中国古建筑的地基处理有着悠久的历史和辉煌的技术成就，与中国古建筑一样值得我们去不断研究和学习，都是留给我们宝贵的精神和文明财富。

知识点：古代建筑地基处理

建筑地基处理技术规范JGJ79-2012.pdf