源·生——生土窯洞

人居空間探索與規劃方案

西安美術學院  環藝系  郭治輝

    地坑窯洞作為最古老最原始的生土建筑形式，有著上千年的歷史。本設計方案通過對陜西地區窯洞的調研和深入分析，尤其是對地坑窯洞的分析研究，對古老生土建筑的追根朔源，對其歷史發展軌跡以及優缺點進行全面了解，最終充分立足于理論基礎之上進行規劃保護和改造設計，旨在探索生土建筑縱向發展的新生和橫向功能拓展的可能性。深入探索和挖掘生土建筑的本源，使其作為一種古樸的人居文化以原生的姿態得以可持續的傳承發展下去，重獲新生。

    如今的城市，已是水泥鋼筋的森林，在這片森林中，表面上看似喧鬧浮華、堅不可摧，內在卻早已變得冷漠陰森。我們試圖打造屬于自己的永久居所，并賦予它們以“溫暖”、“牢固”、“健康”等美好字眼，卻在不知不覺中丟掉了原本的東西。從上海的“樓堅強”事件到浙江的“橋脆脆”事件，從“三聚氰胺”事件到“地溝油”事件，一次次的觸碰道德底線不禁引發我們的重新思考：究竟怎樣的人居環境才是真正健康并為我們所憧憬和向往？帶著這個疑問，我們進行了一系列關于人居需求度和陜西本土民居建筑的調研。最終將目標鎖定為陜西本土的古老民居——生土窯洞。

1.生土窯洞歷史遺存及形制分類

    生土窯洞有著悠久的歷史，上至周先祖時期，土窯洞就遍布山原谷地。《詩經》稱為“陶復陶穴”。唐宋時期，窯洞種類增多，每個窯洞有了明確分工，有暗莊、明莊和四合院莊。明清時期出現了土堡，高大土墻將一組窯洞或土炕圍起來，以防御兵荒和盜賊，俗稱為堡子。生土窯洞歷經上千年的發展和演變，目前主要分為靠山土窯、石料接口土窯、平地石砌窯等多種，按照形制可分為天井窯（即地坑窯，人稱“地下的四合院”）、靠崖窯、錮窯三種。

2.生土窯洞發展現狀

    生土窯洞這樣獨特的民居形制在長達數千年的的歷史演變中能夠經久不衰，體現了它與當地氣候、地貌、資源等自然因素的和諧共生。但是，21世紀以來，在政府和新農村建設的倡導下，迎來了西北地區農村大規模的建房熱潮，傳統民居的建筑風格、營建技術遭到前所未有的揚棄。此時的村落規劃、民居營建在民居地域文化的傳承與生態技術層面，遇到了前所未有的挑戰。在當代社會變革的沖擊下，面對價值觀念、生活方式的深層變化，西北鄉村民居營建呈現出盲目、無序、缺少技術指導的趨勢。探尋西北民居的新農村建設，在傳承歷史文脈和人居文化的宗旨下，如何實現人居文化的這種可持續性傳承與發展，是我們肩負的責任和歷史使命。

3.人居需求調研分析

    針對此，我們進行了年齡從18歲青年——中年到80歲老人、地域從南方到北方、范圍從城市——鄉鎮再到農村、生活在不同階層、為數100人的關于人居需求度的調查問卷。具體項目均為人居所必需的一系列因素，諸如：衣、食、住、交通、醫療、教育、娛樂和環境。調研數據以及相關分析如下：

圖1 人居需求度調研數據統計

圖2：不同年齡段人居需求度分析

圖3 人居需求度柱狀分析

    從以上數據可以得出：食、住、醫療和環境是當前人們對于居住需求所最為關注的四個要素。

    4.1“窯居者”與“城居者”飲食對比分析

    從飲食方面來看，由于受自給自足的小農經濟影響，住窯洞的人（以下簡稱“窯居者”）飲食主要以自種的五谷雜糧和蔬菜水果為主，加以適量自養家禽所產的蛋類肉類等，飲食結構比較單一和規律并能夠滿足人體多方面營養需要。城市居住的人（以下簡稱“城居者”）飲食主要以外購的五谷雜糧、蔬菜水果、豆制品、肉制品、奶制品、油炸食品和經過多道工序生產加工的食品為主，飲食種類有零食、快餐、中西餐、夜宵攤點、火鍋、燒烤等，飲食結構相對比較雜亂，無規律、搭配不均、高脂肪高糖分類食品攝入過多且營養過剩。我們將馬斯洛的需要層次金字塔引申為合理膳食搭配金字塔（如圖4所示），明顯可以看出：從飲食結構上看，窯居者比城居者更健康。

圖4 合理膳食“需要層次金字塔”

    4.2“窯居者”與“城居者”居住對比分析

    從居所方面來看，窯居者住房所用建筑材料多為磚木土石等原生材料，它們有著成本低廉、無污染、低能耗、綠色環保、經久耐用等優點；城居者所用建筑材料則為鋼筋水泥混凝土、墻漆、瓷磚、復合木等化學有機合成材料，它們有著成本昂貴、高能耗、甲醛等有毒氣體污染、需長期保養等缺點。通過窯居者和城居者居住建筑材料的對比，我們也不難看出：窯居者比城居者更健康。

    4.3“窯居者”與“城居者”醫療對比分析

    從醫療方面來看，窯居者一天的生活作息十分規律，可以說是“日出而作，日落而息”，無生活上的壓力和困擾使他們心情愉悅，無代步工具和適當的農活使他們的體能得到提高，從而身心更加健康；而城居者不僅是“朝九晚五”的工作，還有加班等來自各方面的生活壓力，加上因忙碌而缺乏鍛煉等因素，身體很容易會出現一些狀況。

    4.4“窯居者”與“城居者”環境對比分析

    從居住環境方面來看，窯居者過的是恬淡閑適的田園生活，生活節奏舒緩、自然風光濃厚，還能看到藍天白云和夜晚的星空，飲用的是地下水和雨水，吃的是自種的糧食和蔬菜。城居者居住在高人口密度的樓盤中，一方面飽受著城市噪音、汽車尾氣和各種長短波輻射，一方面吃著有著各種隱患的經多道工序加工的食物，過高的生活節奏使他們疲于應對。長此以往，城居者的居住環境只能給人帶來亞健康，窯居者的居住環境才能帶來真正的健康。

    4.5結論

    綜上所述，在城市化進程掀起的的房產熱潮中領跑的高檔別墅樓盤鼓吹的健康人居，較之生土窯居傳達給人的健康人居，還有著不可及的差距。生土窯居作為一種當下最健康的人居形式，理應得到保護和提倡。

5.新型人居文化理念

    我首先提出生土窯居所傳達給我們的新型人居文化理念。這種理念是一種綠色原生態、低能耗、多基循環、土地零支出并能在文化上可持續傳承發展的新型的健康人居理念。

6.生土窯洞發展面臨問題

    目前，除了社會外在的一些影響，生土窯洞本身在形制和技術上也存在著多方面的問題。總體可以歸結為以下四類問題：

    6.1坍塌問題

    由于黃土本身具有多孔性、垂直節理發育、層次不明顯、透水性較強和失陷性等物理特性，遇水會造成自身結構中各種膠結物軟化破壞，土強度突然下降從而局部沉降或失陷坍塌。原始生土窯洞的頂層地面上一般未作防水處理，遇雨天氣雨水會滲透窯頂，刷擊窯臉，這些都是造成窯洞坍塌的關鍵原因。

    6.2潮濕問題

    由于窯洞在土中開鑿，地坑窯洞也一般是在地面以下7米左右的深度挖鑿，所以窯洞中會有來自地下四周土壤的各種返潮所帶來的濕氣，從而對居住在窯洞中的人身體帶來負面影響。傳統的通風口設置在窯冬的拱頂，由于保持窯洞結構上穩固性的考慮，迫使通風口不能開鑿過大帶來窯洞坍塌的隱患，所以傳統的通風口并不能較好的解決窯洞的潮濕問題。

    6.3采光問題

    由于窯洞內部空間受窯臉大小直接影響，在橫向上不能跨度過大，所以只能被迫縱向深入進土中挖鑿，窯洞挖的越深采光就會越弱；地坑窯洞還是在地面以下挖鑿，采光問題表現的更加嚴重。按照國際建筑標準規定，窯洞內壁必須在冬至日滿足兩小時以上的太陽光直射，而傳統的窯洞都不能滿足這樣的標準，所以在不減少窯洞內部空間的前提下，增加窯洞的采光是一個目前亟待解決的問題。

    6.4占地問題

    雖然生土窯洞直接在土中開鑿，在建造上節約材料和資源，地坑窯洞直接從地面下挖，從表面上看更加節省土地資源，但是窯洞頂部的地面并不能夠經受過大的載重負荷，成為了隱含層面上的不可利用土地。傳統窯洞頂層地面上的土地并未進行任何改造利用，再加上一家一戶隨意建窯的無序狀態，從而造成了土地資源的直接浪費，這也是目前地方政府不提倡生土窯洞保護建造甚至破壞填埋造成地坑窯洞數量銳減的重要原因之一。

7.國內對生土窯洞研究中所存在的問題

    我查閱了不少資料，發現目前國內研究生土建筑領域也存在許多瓶頸：大多研究還在沿襲既往模式，以介紹描摹為主，偏重于表象性的描述，而對于聚落的組織與規劃以及背后的營建理念等問題的討論普遍不足。大多著眼過去和現狀評康，承傳和發展的研究遠遠不足。大多屬旁觀者的角度進行“客位研究”，從聚落本身出發的“主位研究”很少。這些問題都造成了目前研究的成果和居民生存現實距離相差過大。

8.關于對生土窯洞的技術改造

    針對生土建筑存在上述諸多的問題，結合提出人居文化的理論指導，我們以三原縣新興鎮柏社村東窯為基地選址，特提出以下解決方案。

    8.1對窯洞坍塌問題的改造措施

    首先，針對坍塌問題，我們采取了以下解決措施：1.通過在三原地區所做的防水層實驗，得出在地坑窯洞的窯頂地面50公分深度處營建一層厚度為15公分的防水層，構成材料有沙層、碎石子層、煤渣層、草木灰層。（如圖5所示）2.在防水層之上營造種植床梗。3. 在窯院四壁設置導水槽，將雨水集中至中央天井水窖中，作為飲用水和生活用水，并能通過水泵承壓至地面用做作物灌溉。4. 分析空氣流動，將通風口下置，增強窯洞拱頂穩固。5.利用新技術和方法加強窯洞結構強度，如磚、石、水泥、鋼筋、玻璃等建筑材料。

圖5 防水層結構圖

    8.2對窯洞潮濕問題的改造措施

    其次，針對潮濕問題，我們采取以下解決措施：1. 利用竹炭防潮吸濕的特性和成本低廉的優勢，在窯洞地面營造竹炭層。（如圖6所示）2.通風口下移后不牽涉坍塌隱患，將通風口增大，增強室內空氣循環。3.改善暖炕熱力循環系統，在增加室溫的同時也能夠解決排煙問題。

圖6 竹炭防潮層鋪裝示意圖

    8.3對窯洞采光問題的改造措施

    再次，針對采光問題，我們采取以下措施：1.通過分析三原當地冬至日和夏至日正午太陽高度角，將地坑窯洞下挖垂直度改為梯形坡度，增加窯院及窯洞內太陽光照射，測算出三原當地最適宜的窯洞深度為6米左右。2.窯臉開全窗，增加室內采光，在窯臉上安裝太陽能反光板，增加室內反光度。3.設置太陽能玻璃暖房，利用太陽能資源發電。

    8.4對窯洞占地問題的改造措施

    最后，針對占地問題，我們采取以下措施：1.在地面種植床梗上種植作物， 如油菜、小麥等作物，合理利用土地，形成立體循環。2. 玻璃暖房的設置拓展了功能需要，并可作為糧食倉儲和半開敞式戶外活動空間。

9.結語

    生土建筑的研究具有重要的現實意義。從環境視角看，在人類走向生態文明與低碳經濟的趨勢下，生土建筑研究對于引導普遍存在的資源短缺條件下民居建設具有強烈的啟示性；從文化視角看，文化模式深刻影響著建筑模式，建筑本身作為人居文化的重要組成部分，應該被賦予上人居文化的靈魂。

    今天，以生土為主體的陜西民居經過幾千年的發展演變，已經擁有了諸多的優勢，并在營造方法與施工技術上獲得廣泛成功。這種與環境和諧共生的民居形式，為我們探索低碳建筑、生態建筑提供了成功范例，并作為著一種新型的人居文化，為后人不斷地傳承和發展下去。

(本文來源：陜西省土木建筑學會     文徑網絡：韓倩茹 尹維維 編輯  文徑 審核)