勘察在华夏文明史中属于我国古代“堪舆”(俗称“风水”)的范畴。汉代许慎解释道『堪,天道也。舆,地道也。』“堪舆学”(风水学)实际是我国人民在五千年历史发展漫长过程中,通过劳动实践,特别是营造实践产生发展起来的,是古人们针对城镇、建筑选址研究“天”(气候、日照等条件)和“地”(工程地质、水文地质和资源等条件)的学问。在“堪舆学”(风水学)中,溶入了我国古代人民大量的实践经验。
我国古代营建活动开始萌发的“择地术”可视为我国工程勘察技术的开端,在工程勘察史上占有独特的一页。
宋代李诫所著《造法式》中有“凡开基址, 须相视地脉虚实”的记述。近代地质专家赵如钧在1920年所著《钻探术》中指出:“钻探发轫始, 今已难详,最初钻头只用钢铁,发动全恃人力钻眼亦不甚深。钻探之目的仅在立建筑之基础。”
在北京昌平的北埝头和平谷的雪山村的古人类的半穴居遗址中的 “础石”和“夯实”遗迹表明我们的祖先在那时就对其生存居住的自条件和地基与建筑的关系有了较深的认识。
《史记》中的“左准绳,右规矩,载四时,以开九州……”和《周髀算经》中的“禹治洪水,决疏江河,望山川之形,定高下之势……,乃勾股所由生也。”记述了夏禹时期营建勘测和治水勘测的“准绳”、“规”、“矩”等勘测用具。
《周髀》记有周公测景时同商高的一段论述:“平矩以正绳,偃矩以望高, 覆矩以测深, 卧矩以知远, 环矩以为圆, 合矩以为方。”
《周礼》中则记有“为规,识日出之景与日入之景。”又记“土圭之法,测土深、正日影,以求地中。”所有这些资料同战国初《考工记》中“匠人营国”有关王城规划及宫室建筑的记述一同表明了那时的勘测技术已初具雏形。
从我们的祖先挖穴居(袋穴)置其础石始,经建宫室构筑石础、立柱础,到南北朝兴建刹柱式结构的高层木塔树立通长到顶的大柱(柱根需要埋入地基之中的础石之上),说明我们的先人很早就掌握了一种类似于凿井的钻探技术过程。
宋代的《造法式》做过“凡开基址,须相视地脉虚实,其深不过一丈,浅止于五尺或四尺……”的规定。
宋以后,人们通常采取了一种近乎于现在验槽的勘察方法。历史档案馆中的一份奏折详细地记述了清代工部穆章阿等人查看西陵“风水”的经过:“……周历查勘面土,一、二尺颜色淡黄三尺以下渐次深黄,至五尺中微带砂性,二、三寸不等。至六尺土性坚实,纯净带紫黄,至九尺以微露砂性寸许。至一丈一尺土脉全系紫黄当向……。据端木圆瑚称详有穴土坚细不松、光润不泽……”。
民国时期,人们在勘察中还采用了一种类似于今的载荷试验的勘察方法。那就是人们在开挖好的槽坑内,置一漏斗形并带有一定重量的木制土压台,上系卷尺,并根据土压台的沉降判断土质好。但是,民国时期的北京建筑大多是按其每平米不超过10吨的承载力进行设计的。元大都成墙遣址有西直门至蓟门立交桥一线西侧的西土城和北郊的北土城两处。
元大都仿《周礼·考工记》中所载 “左祖右社,前朝后市”之制的整体规划思想修建。都城在规划之前曾作了较为详细的勘测,城址避开了中都废墟,而把秀丽的湖泊和未被破坏的万宁宫包了进去。
元大都城墙系用土夯筑而成。城基宽24米。其城宽、高和顶之比为 3:2:1。夯土中亦使用了“永定柱" (竖木)和“ 木”为防止雨水冲刷,土城上除复以苇排外,并在城顶部中心设有 300米的半圆形排水瓦。
大都城内规划周密,整齐有序。其中轴大街宽28米,干道大约25米, 胡同则宽 5-6米。
大都城供、排水系统也相当完整。在大都城东墙中段和西墙北段发现有石砌排水涵洞。发掘表明,它们都是在夯筑土城前预制的。整个涵洞作法与《营造法式》同。明代北京城垣除北城垣是在元大都北城南 2.5公里一线为新筑外,其余都是在元大都旧城垣基础上修筑的。明永乐、嘉靖时,又展筑南城, 使北京城总平面图呈 "凸" 字形。其东、西、南城垣是在元代旧城上包筑起来的,故这三面的基础和元代的城垣基础为同一基础(以纯黄土筑之,地基坐入地面 2米深“最深处达三米”,基宽则达25米。其不同之处是内外壁大砖以下部分有三层衬基石)。
值得指出的是后展筑的南城墙。在崇文门至宣武门一线深达 5米的流砂层中,发现多达15层的纵横交错的木料全用铁扒钉钉牢,组成了一个整体。其空隙用砂土填实,并以此为基础起筑了夹杂砖瓦的黄土夯层。用这种方克服流砂,不仅增强了墙基的稳固性,又增强了墙基的承重能力。清代基础营造工法:
| 清代朝阳门衙署、南北官厅做法 光绪十九年 | ||
| 南 | 北 | |
| 地脚刨槽 | 3丈 3尺 3寸 | 6丈 2尺 6寸 |
| 进 深 | 2丈 5尺 9寸 | 2丈 5尺 |
| 深 | 4尺 1寸 | 4尺 1寸 |
| 筑打灰土 | 3步 | 3步 |
| 押槽凑长 | 3丈 3尺 3寸 | 11丈 3尺 4寸 |
| 宽 | 1尺 | 1尺 |
| 筑打灰土 | 2尺 6寸 | 2尺 6寸 |
| 内裹填厢面阔 | 2丈 8尺 9寸 | 4丈 7尺 5寸 |
| 进 深 | 1丈 6尺 1寸 | 1丈 6尺 |
| 填筑素土 | 3尺 2寸 | 3尺 2寸 |
| 清代朝阳门内衙署南北角楼做法 | ||
| 地脚刨槽落深 1丈 柱窝分位垂下长 5尺 | ||
| 柏木地丁见方 8路 虎皮石掏木丁当高 5寸 | ||
| 满灌桃花浆 周围并掏当筑打灰土 1步 四面周围拦土墙 5尺 | ||
| 掺灰泥半 砖桃花浆 里厢筑打大夯 灰土10步见方四尺 | ||
| 管脚顶厚 1.5尺 柱顶掏当并埋深 | ||
| 灰土砌大影砖12层 周围散水折长11丈 3尺 | ||
| 地脚刨筑灰土 平墁细停城砖 三进牙子一道立墁 |