周 星，刘学应
(1.安徽建筑大学 土木工程学院，安徽 合肥 230601;2. 浙江水利水电学院 建筑工程学院，浙江 杭州 310018)
钱塘江海塘是两岸绵延数百千米的“海上长城”，抵御了上千年的江潮,使两岸免受侵袭。临平段古海塘东起海宁许村镇翁家埠，西至乔司与上城区九堡交界处，包含南苑街道和乔司街道，从东向西穿越了钱塘社区、万常社区、天万社区、吴家村、三角村、胜稼村六个社区。临平段古海塘属于钱塘江北岸海塘的一部分，历朝历代中屡修屡坏，但在抵御北趋的江潮中发挥着巨大的作用。古海塘是古人留下来的伟大水利工程遗产，而临平段古海塘基本保存完整，是研究我国古代石构水利工程技术的经典实例。
临平段古海塘的变迁与钱塘江河口段江槽变化息息相关[1]，历朝历代杭州都是江潮频发之地，每次江潮北趋便是北岸濒危之际。自唐以来，江槽时南时北，江岸进退难定。唐长庆四年(824年)，杭州西侧江岸受强潮冲蚀而塘崩岸垮，桑田化沧海，人力难阻。五代梁开平四年(910年)海潮又冲击杭州江岸，吴越王钱镠五百强弩射潮，筑土塘不成而创竹笼石塘，是历史上首次改进钱塘江海塘型式结构和用石筑塘[2]，后来江潮南趋，北岸转危为安。宋代江槽大幅改道北趋有五次，其中，大中祥符五年(1012年)，杭州附近江岸反复受潮水侵袭而坍退，潮水猛烈时逼近杭州城，时间持续四年之久才水复故道。以旧法修筑的竹笼石塘容易损坏，知州戚纶、两浙转运使陈尧佐以柴埽筑塘，开创了柴塘。政和二年(1112年)，潮灾开始，白石、乔司一带坍成一大湾。绍兴元年(1131年)，白石以下江岸又连年受江潮冲击，沿江土塘尽数被毁，持续三年。嘉定十二年(1219年)，江潮冲向赭山至盐官一带，北沙半岛一片汪洋，史称“海失故道”。嘉熙二年(1238年)秋，临安府的庐舍在江水的反复冲蚀下坍四十里，两年后才水复故道。元延佑七年至泰定四年(1320—1327年)，共发生四次大灾，塘堤坍毁数十里，居民迁移上千家。元末以前的海塘均是随着潮来坍塌而退守，淤涨而重修。明朝永乐一至十八年(1403—1420年)，大灾将北沙半岛沿岸的土塘全数冲毁且无力恢复，附近土地由熟地变废地。明万历三十九年(1611年)，大潮冲坏乔司至翁家埠土石塘约4 572 m。
面对坍淤不定的江槽，清代之前，统治者皆以“不与水争地”作为指导原则，清代之后，国家力量介入海塘的修筑，开始与水争地，迎来了海塘建设的巅峰时期。清康熙三年(1664年)，因潮溃塘7 402 m，命熊光裕重筑海塘，安澜数十年。清康熙四十二年(1703年)，水势又北趋，五十九年(1720年)“江水海潮尽归北岸”，仁和至海宁一线主塘面临崩溃的危险，从而出现了有清一代抢修险工、重修要工和系统修筑北岸杭海段海塘的局面。康熙五十七年(1718年)，在海宁首先兴建大石塘2 980 m，五十九年(1720年)浙江巡抚主持，在普儿兜至姚家堰之间创筑鱼鳞大石塘1 555 m，并建柴塘3 281 m。雍正年间(1723—1735年)，继续在海宁重要地段兴建乱石塘4 012 m、条石塘1 555 m，以及柴塘、桩板塘等，并在塘前筑盘头、建坦水，着手修复塔山坝，在塘后浚塘河、筑备塘。以后各类海塘，除1 555 m鱼鳞大石塘外，均先后坍坏。乾隆年间(1736—1795年)，着手建设稳固经久的海塘，加强塘工管理。乾隆元年(1736年)，首先新建海宁绕城鱼鳞石塘1 570 m，二年四月，大举兴建海宁城以东以西石塘，至八年二月告竣，共1 830 m。此后陆续有兴筑和改建，终乾隆朝计在海宁、仁和一线建成鱼鳞石塘43 807 m，条块石塘1 686 m，块石塘3 595 m，柴塘8 164 m，规模空前，从而使临平段海塘得有近百年的安谧。
临平段古海塘作为非临江段的古海塘，随着地方经济社会的发展或废或存，保护状况堪忧。该段海塘除中段因民国初外翁线公路的修建、建国后临平监狱的建立，导致部分被破坏或掩埋之外，东北段与西南段东部基本保存完整。
古海塘遗址位于月牙湖附近(图1所示三角形位置)，主要由独立的两条组成，北部为石塘，南部为柴塘。北侧石塘暴露的部分长100 m，底宽约21 m，高约6.4 m；
南侧为柴塘，整体结构完整。在石塘底部迎水面还发现了用柴草、夯土等做成的埽坦。埽坦有0.15～0.2 m厚，最宽的地方为1.35 m，主要起加固作用，防止泥沙流失。这个埽坦遗存的发现，颇具地域特色，为研究杭州古海塘的结构、砌法及古代水利技术史提供了独一无二的珍贵实物资料。
图1 古海塘发掘地点
雍正六年(1728年)十二月，浙江总督管巡抚事李卫奏请修海宁县老盐仓柴塘，疏言：“其翁家埠原无官塘，临海月牙湾不能保固，应量地势，接建草塘，与旧草塘相续。”[3]乾隆四十九年(1784年)开工修建章家庵至七堡段鱼鳞大石塘，于乾隆五十二年(1787年)竣工[4]。这里发现的鱼鳞大石塘、柴塘遗址，都与文献记载相符，不仅证明了史料记载的准确性，而且也以实物的形式弥补了文献在塘体结构方面记载的缺失，具有重要的证史、补史作用。尽管如今古海塘遗址离钱塘江超过5 km早已失去防潮抗洪的作用，但它从侧面反映了钱塘江流域自古以来沧海桑田、水流变迁的历史，是研究杭州城市空间发展变化的重要历史地理坐标。
2.1 临平段柴塘
柴塘(图2)又名草塘、材塘，是古海塘型式之一。
图2 临平段古柴塘
对于历史上的柴塘工程而言，所需的材料主要是土料、木料等。土壤的选择自有成法：凡相土之法,即“察其色，欲其黄与赤也；
阺其质，欲其沃以泽也；
拣而束之，欲其盉砾之无杂也；
匀而碎之，欲其若尘之可扬也；
舒而润之，欲其若雨之微过也；
既润矣，复从而和之。四功既勤，乃始可筑”[2]。土料的选择较为苛刻，有着举足轻重的地位，后期普遍存在取土困难的情况。古柴塘的塘土通过“层土层柴”的方法进行夯实，并用木桩(图3)加以连接，若干根柴料由树皮编织的绳索捆绑在一起。临平段筑塘所用条柴一般在富阳、桐庐、分水、建德四县取用。对现场的木桩进行测量分析可知(图4)，木桩的直径主要分布于8～14 cm之间，木料直径的标准差为2.66 cm。土料与木料的选择在一定程度上反映了古人对建造材料选择的严谨，对施工质量的重视，展现出了较高的管理水平。
图3 临平段古柴塘木料
图4 临平段古柴塘木桩直径
2.2 临平段鱼鳞大石塘
石塘是古海塘的一种重要塘型，根据其结构形式不同分为直立式石塘和斜坡式石塘[5]。直立式石塘在不同的时期根据不同的石材和砌法又分为五纵五横鱼鳞石塘，双盖鱼鳞石塘，鱼鳞大石塘，石板塘，块石塘，丁由石塘(条块石塘)；
斜坡式石塘分为外纵内横叠砌石塘，纵横错置条石塘，斜坡式干砌、浆砌或混凝土灌砌块石塘。其中鱼鳞大石塘应用较多，康熙五十九年(1720年)在浙江巡抚朱轼主持下，首先在海宁老盐仓一带修筑了1 555 m鱼鳞大石塘。雍正二年七月(1724年)，暴风巨浪侵袭海宁，几乎所有土石塘都被冲坏，只有鱼鳞大石塘安然无恙，所以鱼鳞石塘被视作海防工程中最坚固的一种，这种塘型可以一劳永逸地解决海潮侵蚀河岸的问题，但是需要有一定的经济实力做支撑，在管理和技术方面也有一定的难度。
修筑石塘的石料(图5)可以分为条石和块石。明代黄光升创建五纵五横鱼鳞石塘以后，清代开始大批修筑高十八层鱼鳞大石塘[6]，条石从而成为明清时期的主要筑塘材料之一。临平段古海塘面石有做光平处理，且形状较为规整。里石的棱角不分明，未做光平处理。塘身部分的修筑，用每块长1.555 m、宽0.622 m、厚0.311 m的大巨石砌筑，逐层内收，计叠砌十八层；
每两块条石之间用长0.16 m、宽0.11 m的“束腰生铁锭扣榫”相连锁定(图5(d))，连接成一体，一般以两石的拼缝为中心线，按铁锭扣的大小划线凿槽打入连接，以此来增强石塘的整体性；
接缝处均有油灰[7]抿灌，铁攀嵌扣，以免渗漏散裂，石塘背后培筑附土，高3.11 m、宽6.22 m。
图5 临平段古石塘使用的石料
石塘塘基部分所用的木料为杉木[2](图6)，要求木质坚致而条直，粗细合度。浙江省一般用金华、衢州、严府所产木材，以龙游、开化诸山的木料为佳，质性坚老，入水久而不朽。清代在临平段修筑海塘的木料采办，一般有三种方式：一是直接去产地或集散地采购；
二是金、衢、严三府承办；
三是招商承办。塘基迎水面修有埽坦(图7)，是由农作物秸秆、树枝和黏土混合形成的材料修筑起的物理屏障，可有效减少海浪对木材的冲击，延长石塘的使用寿命。临平段古石塘底部木桩布置如图8所示，在柱顶缝隙填入碎石，浇筑灰土使桩、石、土三者固结在一起，大大提高了地基承载力。木桩的布设能够阻挡部分潮水侵袭塘基，防止塘基下面的泥沙被淘走。
图6 石塘桩基
图7 埽坦
图8 木桩布置图
石塘塘身结构：塘身高约5 m，塘基宽约3 m。塘身以长约1 m，宽0.3 m的条石用糯米灰架丁、顺刚切，条石之间以铁锭、铁锔等铁件嵌联，使石塘连成一个整体，增强其稳定性、整体性和防渗性。塘身用纵横交错的条石砌为18层，自下而上逐层收分，两侧均呈阶梯形，至顶层石塘。塘身以下设有长约6 m的木桩支承。石塘在长期复杂的水动力作用下仍然起着防洪抗潮的作用，石砌海塘结构以其美观和牢固而闻名于世。为了进一步提取该段石塘的结构信息，选择了石塘的一个典型断面分析，其位置如图9(a)所示。利用激光扫描技术，得到该断面的条石结构和尺度信息，扫描的点云如图9(b)所示。此外，对该典型断面迎潮面条石的尺度信息进行了统计，由条石高度曲线图10可以看出，各层的条石高度并不一致，主要分布于26～36 cm之间，这可能是由于当时工艺所限。
图9 临平段石塘塘身典型断面
图10 石塘塘身典型断面迎潮面条石高度统计
现对其顶部条石用于镶嵌铁锭凹槽的长度进行分析(图11)，共测量240组数据。部分凹槽由于自然风化的原因，导致采集的数据略有偏差。从曲线可以看出，铁锭的长度主要在15 cm上下波动，范围在13～17 cm之间，平均值为15.4 cm，误差在2 cm，这一定程度上反映了当时的工艺已具有较高的水平，当时人们对于施工的严谨态度值得水利工匠学习。
图11 石塘塘身镶嵌铁锭的凹槽尺度统计
临平段古海塘是柴塘与石塘并存的遗址，它的发现不仅证明了记载的真实性，也以实物的形式弥补了文献缺失。从历代筑塘史来看，筑塘的工艺在不断更新进步；
从筑塘建造材料上来看，古人有着优秀的管理水平，对工程质量极为重视。在石塘底部首次发现的埽坦，加固了塘基，一定程度上防止了泥土的流失，有效地减缓了海浪的冲击；
塘底桩基的布置阻挡了潮水侵袭塘基，防止塘基下面的泥沙被淘走。塘身的铁锭、灰浆使石塘连成一个整体。钱塘江两岸的古海塘是由多个水工构筑物组合而成的工程结构体系，具有系统性和不可移动性，而这些实体资料为以后了解古海塘，保护古海塘及其历史提供了借鉴和参考。