内蒙古呼和浩特市清水河传统窑洞建筑形态与建造技术研究

文/内蒙古工业大学建筑学院 胡一鸣 王志明

0 引言

通过调研可知，呼和浩特市清水河县部分村落窑洞未经完全改造，保留了较原始的形态特征，同时还保留了其他形式完整的窑洞，不仅装饰精美且对当地环境具有极强的适应性。通过对当地居民走访调查及查阅文献，对窑洞建筑的建造方法、形式演变、建筑材料等进行详细的研究与分析，深入探究其建造体系与形制。

1 人口来源

通过走访调研及查阅相关资料得出，窑洞建筑在清水河县分布广泛，是当地居民的主要居住形式。窑洞建筑广泛分布于清水河县，主要原因如下。

清水县早期居民多因“走西口”来到清水河地区，其主要来自山西偏关、新县、洪洞县等地。清初通过休养发展，到乾隆时期，人口已突破3亿，但山西北部土地贫瘠，自然灾害频繁，生存环境恶劣,导致许多人外出谋生。清光绪三年至五年（1877-1879年），山西大旱，部分地区寸雨未落，恶劣的自然环境使大批百姓离开故土，涌入清水河。早期清水河地区物质及人力资源匮乏，少有人能承担砖瓦房的高昂造价与人力成本，故建造省时省力且符合当地地形地貌的住所成为当时居民的明确选择。

清水河县位于内蒙古高原和山陕黄土高原中间地带。地表千沟万壑，纵横交错，呈波状起伏的低山丘陵地形。县境内山地面积733km2，占比26%。全县地形东南高、西北低。清水河县多山地，县境内丘陵区占38.4%，土石区占24.8%，沙地区与其他区占13.6%，县内冲积区仅占3.2%。该地生产的木纹石石质坚硬、色彩明快，为发展石窑提供了良好的自然资源。因居民多为山西移民，带来窑洞建造技术，故窑洞建筑在清水河分布广泛。

在实际居住需求与当地自然环境的双重制约下，清水河早期居民将自身掌握的窑洞建造技巧和当地的自然环境巧妙融合，基于当地石材结实耐用、色彩明快，且黄土保温性好，建造形成独具特色且符合当地自然环境的清水河窑洞。因窑洞的出现，人们得以在贫瘠的土地安身立命。

2 窑洞分类

清水河窑洞主要分为3类：①独立式窑洞；②靠崖式窑洞；③下沉式窑洞（见图1）。单孔窑洞是窑洞建筑的基本单元，长2.6～3.0m，宽约3.0m，进深约6.5m。

图1 窑洞类型

3 营造方式

经调研可得，清水河县窑洞建筑形式的变化是由简到繁的过程。早期清水河窑洞的形态与建造方法极为简单，即靠崖式土窑洞，其保留了窑洞建筑的主要特征，为当地窑洞建筑的发展奠定了坚实的基础。随着当地居民生活水平的提高，当地匠人根据窑洞形式，因地制宜，发展并完善了清水河窑洞建筑的建造方法与空间形态。

早期清水河窑洞为土质窑洞，利用黄土高原土质结构紧密、保温性能好的特点，在土山中直接挖掘建成。

土质窑洞的建造过程如下：①依托山崖或沟壑垂直向下挖出1个约10m的施工平台；②再横向向山体内挖凿窑洞，进深约6m；③在窑洞前使用石板进行装饰（见图2）。

图2 土质窑洞建造复原

靠崖式土质窑洞的结构主体为黄土，纯黄土的保温隔热性更好，但其自身的安全性较差，需经常维护。土质窑洞是当时为解决居住问题所创造的建造方法，早期清水河土质窑洞重要的建筑结构形式为拱形结构。其简单且稳定的结构形式与相对简便的建造技巧对清水河窑洞的发展产生重大影响。

4 形式演变

随着当地居民的生活条件与交通条件好转，窑洞的建造工艺和结构更加复杂、空间更加丰富灵活。相较早期的单孔窑洞，建筑平面出现了多孔窑洞并联等空间组织形式。相较早期形态，石质窑洞建造过程更复杂，建筑耐久性与舒适性也得到极大的提升。据匠人描述可知，清水河的石质窑洞以靠崖式石质窑洞为主，其重要建造方法为：①根据提供的材料数量预估可碹的窑洞孔数；②将地面整理平整；③使用石料搭建矮墙，用于分割窑洞，高约1700mm，间距2700～3000mm，厚600～800mm；④使用黄土将矮墙之间的空隙填满，根据设计堆成圆拱形，高2700～3000mm，内部宽2600～2900mm；⑤用石料插入拱形黄土的顶端，形成拱形结构；⑥用石料搭建圆拱四周的墙壁，厚约800mm，整体形式上小下大；⑦掏出填充的黄土，堆到石质圆拱上方，厚800～1000mm，黄土加到石质圆拱上方后，压力使拱形结构愈发坚固；⑧找坡，设置排水系统和烟囱；⑨建造门窗并进行室内装修（见图3）。

图3 石质窑洞建造复原

靠崖式石窑洞的主要材料为当地所产的木纹石与黄土，木纹石质硬，承载能力强，加之拱形结构自身稳定，可创造更宽阔的室内空间。因石头本身耐水，不会因降水导致窑洞的结构部件承载能力下降，故可长期使用。调研2处窑洞并总结其特征如下。

1）清水河县窑沟乡城湾梁村土石质窑洞

该窑洞位于城湾梁村中部地带，建筑坐北朝南，总体布局为“二”字形，北侧为五孔窑洞，净高2700mm，面阔2600mm；南侧为三孔窑洞，净高2500mm，面阔2500mm。窑洞进深均为6500mm，墙厚800mm，屋面覆土800mm。北侧窑洞为靠崖式窑洞，南侧为独立式窑洞。

2）清水河县窑沟乡侯家圪洞村土质窑洞

该窑洞位于侯家圪洞村北侧，建筑坐东北朝西南，属靠崖式土质窑洞，东北侧窑洞净高2700mm，面阔2700mm，进深6000mm，中间墙厚1500mm。墙体中间有壁龛，用于供奉“天神”“地神”。

通过调研发现，土质窑洞具有成本低、施工快的优势。一孔土质窑洞在多人施工的情况下，可在2周内完成，但相同规模的石质窑洞则需整理地坪，用砖石搭建圆拱结构，在窑背覆盖黄土、晾晒，增加门窗等构件，直至窑洞规模接近预定尺寸。在同样工期下，建成的土质窑洞数量是石质窑洞的数倍。

2种窑洞的平面形式大体相似，室内均以火炕为中心，火炕靠近南侧窗，且与灶台相连，可利用做饭时的温度加热，以提升室内温度。

据调查得知，清水河窑洞主要有三、五、七孔。因村中有“四六不成材”的规矩，故窑洞孔数为奇数。

在调研中发现部分窑洞进入大门后，有院内隔墙将院子分为几部分。老年人在子女未成家前一同居住，子女成家后，老年人将窑洞分几孔做新房，在院墙内砌筑隔墙，与子女分开。家庭成员居住在北窑；主要储存功能位于南窑，室内部分为餐厨功能，入口与饲养空间位于南侧。

根据主人的财富与家庭规模，窑洞的院落组织形式各有不同。土质窑洞一般沿山体排布，常见形式为“口”“一”字形，土石窑洞常见“一”“二”“L”字形等院落形式。由此可见，土石窑洞在土质窑洞的基础上，既使室内空间自由，又让院落空间更灵活，不拘泥于形，变化丰富。

5 形式分析

5.1 拱形分析

清水河窑洞一般有单心圆拱、双心圆拱、三心圆拱等拱身形状。

单心圆拱立面为半圆；双心圆拱为2个相同半径的圆弧相交而成；三心圆拱由2个相同半径的圆弧和1个半径更小的圆弧相接而成。圆拱的圆心距称为“交口”，“交口”长则拱券高，反之则拱券低且平缓。圆拱由石块搭建而成，根据事先设计好的弧度，切割合适大小的石料填充，其余空地使用更小的片状石料填充，在最中间的楔形石头称作“龙口石”，是稳定整个拱形结构的关键。3种圆拱形态中，单心拱因易于施工，在窑洞实际建设中使用最多；双心拱的受力最合理和稳定；而三心拱因较难成拱，在日常较少使用。

5.2 受力分析

圆拱造型是窑洞建筑的最大特色，其受力均匀，不易坍塌，与西方建筑的拱券不谋而合。窑洞形式虽有3种，但其主要受力逻辑相似。

承重结构由窑顶（拱券）和墙体（窑腿）共同构成。窑顶承受上部覆土、挡马墙、排水层、植被及人员荷载，作用力沿拱券方向传导，使搭建拱券的石料相互挤压，从而使结构更加紧密，向下传导至窑腿，最后传导至基础。

而拱券的水平荷载主要由拱券底部的拱足承担，为提升窑洞的横向承载力，工匠们常在碹窑洞时增加底部的石料量及外墙厚度，由此使窑洞有足够的横向承载力。

5.3 材料与装饰

清水河传统窑洞根据形式不同，建筑材料分为黄土与木纹石。土质窑洞主体部分为黄土碹制，仅在窑面用木纹石装饰；石质窑洞主体为木纹石碹制，清水河流域生产的木纹石石质坚硬、色彩明快，用其所砌筑的窑洞窑面雕刻精美，石刻花纹造型讲究。

清水河窑洞的细部装饰十分美观，门窗、窗花等无不流露出清水河的本土特色。其中，石狮子较常见，主要放置于入口上方或入口旁，为窑洞入口增添活力。

清水河窑洞最大程度运用了自然界原始材料，既在物质材料方面，又在环境气息方面与自然融合。

5.4 砌筑方式

墙体的砌筑方式和常用的丁顺法不同，属于交叉砌筑。首先在墙体的底部使用大块石料，上面使用片状石材，成锐角按顺序排列，呈三角式，每2～3层交叉砌筑后加1～2层水平砌筑，此砌筑方法在清水河窑洞建筑中使用广泛。

6 结语

清水河窑洞建筑历史悠久，是中华文化的历史遗存，随着时代发展不断改进，发挥出自身优势。清水河县位于我国不同地域文化的交汇处，塞外的游牧文化与中原的农耕文化融合。清水河窑洞在蒙晋陕黄河一带具有极高的文化地位与显著的民俗特征，可展现我国劳动人民适应自然的建筑智慧，具有较高的历史研究价值。

随着时代发展，清水河村落的年轻人逐渐流失，村民数量不断减少，窑洞逐渐被废弃。希望通过此研究引起人们对清水河传统窑洞建筑的重视，推动清水河传统窑洞建筑的保护与再利用。