河南豫西窑洞建筑探微

一、引言

黄土窑洞在我国有悠久的历史 , 特别是在我国西北黄土高原 , 由于自然地理环境、地质地貌、气候条件及经济资源等原因 , 黄土窑洞成为当地农村民居的主要建筑形式之一。据粗略估计 , 我国目前居住在黄土窑洞的人口在三千五百万以上, 窑洞总建筑面积约为二亿平方米。由于特殊的地貌特征河南的窑洞就出现在豫西的这些地区。河南豫西地区是指, 从郑州以西, 黄河以南,崤山、熊耳山和嵩山以北的西南部黄土丘陵地区。包括荥阳、巩义、偃师、洛阳、新安、义马、渑池、陕县、灵宝等县市。

二、河南传统土窑洞的分布及现状

河南省的窑居村落主要分布在郑州以西、伏牛山以北、黄河两岸的荥阳、巩义、偃师、洛阳、新安、三门峡、灵宝等地。200 0 年 , 巩义市的康店村约有 45% 的农户住窑洞 , 三门峡市宜村乡西张村镇约占 65% , 灵宝市西章村约占 30% 。而以上几个村庄在1 990 年以前曾有 50%-80% 的农户住窑洞;同期 , 洛阳市红山区葛家岭村、三门峡市宜村乡宜村、丁营等达到了 90% [ 1]。随着社会经济的发展 , 这些窑居村落的居住率逐渐降低 , 有些村落中的窑洞甚至无人居住。以巩义市康点镇为例 , 现有窑洞 45 00 孔左右 , 多为开敞式靠崖窑洞。这些窑洞大多是祖辈留下来的, 有 100-200 年的历史。

三、窑洞建筑

1. 窑洞的黄土土层

在豫西地区 , 黄土阶地 , 黄土塬和黄土丘陵广泛分布 , 黄土的厚度自西向东逐渐增厚。据地质资料显示 , 灵宝、陕县等地的黄土层厚约二十二米至三十二米, 而荥阳、巩义一带的黄土层则厚达四十八米以上。黄土依据形成年代的远近 , 可分为四种类型。即古黄土、老黄土、马兰黄土和新生黄土。其中古黄土的孔状结构已经退化 , 质密而坚硬 ; 马兰黄土和新生黄土孔状结构发育好 , 土质疏松 , 垂直节理清晰 , 湿陷性大; 老黄土的土层厚, 孔状结构发育适中, 有垂直节理而湿陷性较小, 最适合于挖建窑洞。

2. 窑洞建筑的分类

一般窑洞的跨度都在 3.6m 以下。当土层内含钙量增加时 , 其抗剪强度也会增加 , 使土窑洞的跨度可增加到 6m 左右。黄土窑洞的另一个主要特点是造价低廉 . 修建一孔窑洞的造价只相当于同样面积砖瓦平房的 1/5 —1/10。地面上的砖窑和石窑也只有砖瓦平房的 1/2-1/3 . 今天的窑洞宅居建筑 , 就是上古先民们穴居方式的孑遗。

3 传统窑洞的病害

黄土中错综复杂的节理系统是黄土窑洞灾害的主要原因之一。黄土节理主要分为原生节理、构造节理和次生节理。原生节理是在黄土堆积过程中产生 ,属于黄土成岩的产物。这种黄土节理走向无常 , 密度较大 , 一般不穿切它所在的黄土层。构造节理由于黄土层受到地质应力的作用而形成, 一般上下贯穿黄土各分层 [ 2 ] 。次生节理主要包括风化节理和卸荷节理 , 它有可能是原生节理及构造节理的再发展, 也有可能是黄土受干缩或卸荷作用而产生的新生节理。由于这么多节理的存在 , 土体被分割成各种几何形体 , 以不同的立体图形分布在空间 [ 3] 。黄土节理的存在也是窑内渗水的重要原因之一。如果窑内渗水得不到重视, 就会引起塌窑的后果。其主要过程为: 水流沿节理入渗——窑内局部出现水域 -——水流继续 , 节理由于侵蚀扩大——局部水域扩大——节理抗剪强度降低, 窑洞沿节理剪切破坏 , 或者是渗入窑洞内的水量过大, 土体重量加重, 整个窑洞塌毁。

冻融作用的影响是另一个重要的原因。所谓冻融作用 , 是指气候的日、年和多年变化可能导致特定气候区域地球表层一定范围土的冻结和融化作用[ 4] 。黄土窑洞富集区基本上都处于季节性冻土地区, 冻融作用明显冻融作用还可引起窑壁在气温回升时的融塌 , 造成窑洞表面冻融侵蚀破坏。这是因为崖壁冻结从上方和侧面两个方向进行, 土体上部的冻胀量大于下部, 冻裂也比下部宽,致使土体向沟道一侧倾斜 , 当春季融化时 , 上部融化的速度远远快于下部 ,土体因抗剪强度迅速降低而产生崩塌 [ 5] 。

古土壤层风化影响窑洞稳定。黄土窑洞多在离石黄土中开挖 ( 马兰黄土中也有 , 但是很少 ), 如关中地区该层黄土的第 1、4、5 层古土壤层已转变为风化壳, 其剖面是由上部的古土壤和中下部的2 —3 个风化破碎黄土层构成的6]

4. 现代窑洞即“城市窑洞”绿色建筑

调查问卷主要在巩义市康店镇及偃师市山化乡东屯村进行 , 调查对象按年龄段分为30 岁以下、30 - 49 岁、50 - 79 岁、80 岁以上的居住窑洞或曾经居住过窑洞的人群。调查问卷结果明确 , 居住窑洞的人群健康状况普遍良好 ,窑洞的主要缺点集中在采光较差、通风不良、潮湿易霉。年轻人普通认为居住窑洞不便 , 是落后的表现 , 大多有弃窑建房的打算或者已经不再居住窑洞。所以改善窑洞的居住环境已经成为当前的主要问题。

“城市窑洞”式绿色建筑是利用新型绿色材料、科学合理的结构构造方法对城镇建筑进行设计或改造而形成的形状上不似窑洞而功能上胜似窑洞的专利建筑。合理的设计和施工 , 将建筑室内温度波动维持在非常小的波幅范围内 ,营造出冬暖夏凉的室内环境 , 使城市建筑室内热环境接近窑洞热环境 , 既能有效满足各种实用功能, 同时又有益于使用者身心健康。

四、结论

传统土窑洞是健康的、绿色的、环保的居住形式。作为一种传统的、典型的民居方式 , 应在特定范围内加大对传统土窑洞的保护力度。科学规划 , 科学设计 , 完善窑居区的基础设施建设 , 加强对窑居区的环境保护 , 加快窑居区的经济建设。传统土窑洞由于存在着诸多的缺点, 已经不适合现代生活的需要 , 有必要对其进行改造和发展创新。对传统的、自发的黄土窑洞更新改造，这种持续生存的各种因素、情况进行调查、整合、挖掘。创造出符合当今新农村可持续发展的生存环境使古老的黄土窑洞赋予新的内涵，这是新世纪黄土窑洞民居研究的精髓所在。更是资源节约型发展模式中，我们的正确选择。

参考文献：

[1] 屈德印, 邢燕. 河南省窑洞村落景观研究—— 以洛阳、三门峡两地为例 [ J ] . 武汉理工大学学报 , 20 0 7, 2 4 ( 1 0 ) :3 2 - 3 5.

[2] 王景明等著 . 黄土构造节理的理论及其应用 [M ]. 中国水利水电出版社 , 1996, 14- 18.

[3] 冯连昌 , 郑晏武 . 中国湿陷性黄土 [M ]. 中国铁道出版社 , 1982,73 - 74. )

[4] 李述训, 南卓铜, 赵林. 冻融作用对系统与环境间能量交换的影响[J]. 冰川冻土 , 2002, 24( 2).

[5] 景国臣. 冻融侵蚀的类型及其特征研究[ J]. 中国水土保持, 2003,( 10).

[6] 赵景波, 黄春长, 岳应利. 中国黄土中的风化壳研究[ J]. 沉积学报 , 2001, 19( 1 ): 90- 95

[7] 李珠, 杨卓强, 孙铭壕. 新型绿色建筑—— 城市窑洞研究[ J ] .山西建筑 , 2 0 07, ( 3 6 ) : 1 3 - 14.

[8] 任云英，刘淑虎，基于新农村建设前景的自更新住宅模式初探，山西建筑，2007，24。