工程技术在人类社会中一直具有重要意义,古人在有限的、不太系统的科学知识背景下,根据世代累积的经验,用自己的聪明才智建设了许多重大的工程。
郦山陵墓从技术上讲是一个工程遗存,在这个系统、复杂的遗存中,有工程建造时留下的种种迹象,更有大量的工程遗存。
商鞅变法后,秦国不仅实现了富国强兵,而且与东方各国相比也取得了技术上的相对优势,这也为秦国实现天下的统一提供了强有力的后盾。统一六国后,各国先进的技术又为秦所用,这为始皇陵的施工提供了新的技术支持,也为始皇帝将死后世界的种种想法变为现实提供了技术保证。
古代技术人员又称为百工,《考工记》中说:“审曲、面埶,以饬五材,以辨民器,谓之百工。”古代社会结构简单,工种的分类也相对简单,大体上有攻木、攻金、攻皮、设色、刮摩、抟埴之工等,不过每个工种之下还有更细的分工。秦始皇陵的建设内容包罗万象,各种各样的技术都可能用到,特别是土木建设的抟埴、攻木是陵墓建设的主要工种,此外攻金、设色等也会起到关键作用。
秦始皇陵的主要遗存都跟土结构有关,可以说整个陵墓就是一个土结构遗存。陵墓的主体即墓室、墓道和墓上建筑,主要结构均为土作而成;陵墓的园墙、门观以及地面建筑主体部分也为土结构形式;外藏坑、祔葬墓的主体部分为地下土结构建筑;陵墓的其他附属建筑,包括阻排水渠、防洪堤渠、水池、水坝、道路、陶窑等的主体也是土结构形式。地下土结构的施工技术主要为挖余法,再使用夯打技术、版筑技术进一步建造出相应的结构单元。
秦始皇陵使用最多的建筑材料应该是木材,而且是大型的、优质的木材。除了本地的树木外,这些木材更多地来自南方,特别是长江流域的荆楚地区。陵墓墓室内部的椁、棺使用的为上好的柏、梓、楠等木材,地面建筑如陵寝、门观等顶部也大量使用各种木材。由于顶部建筑已不存在,这一部分木料的种类、木构的形式已无法得知。数百座外藏坑、陪葬墓也使用了大量的木材,经过种属鉴定,木料以松、柏为主。
在新石器时代,人们就已经开始使用木质的工具,出现了简单的治木工具。进入青铜时代后,斧、锛、锯、凿、锉等工具采用了更先进的材质,而且出现了专业的木工工种和削、刨等重要的细平木工具,还发明了截断木材的刀锯。始皇陵考古现场有大量木材加工的痕迹,从这些痕迹判断加工时使用的为手工工具,加工方法继承了先秦以来的木材加工技术并有所创新。
秦始皇陵除封土外,地面建筑中还存在大量的石质建筑构件,地下建筑包括墓室、陪葬墓、陪葬坑中也发现了石质遗存,附属保障性设施中也有石质遗物与残料。石加工技术是自远古以来就已经使用的技术,开凿、打制、打磨、刻画等工艺都很成熟。就像文献中记载的,始皇陵的用石主要来自北山,那里盛产青石,也就是石灰石,还使用了被称为墨玉的青石,在西部的北山还有红色砂岩也被开凿,用于陵墓建造。
秦始皇陵墓中发现了大量的石质遗迹、遗物。在陵寝建筑中,作为台阶、壁石的构件已经使用极为规整的纹路錾刻;石甲胄的制作也要经过开片、钻孔、磨角、倒棱、编连等工艺才能完成;兵马俑战车以及骑兵俑的笼头、缰饰也是用这种青石制作的,由很多小梯台形石块经过打孔穿在一起而成。
除了石质材料,陵墓建筑中使用较多的还有陶质材料。整个陵墓遍布着大大小小的瓦砾残片,甚至还发现了保存较好的瓦屋屋顶结构。陶质建材使用广泛,从地下到地面再到建筑顶部都用到了。另外,整个秦始皇陵区域还设置了地下排水管网,使用五角形和圆形的陶质管道,结合地下的窨井、明渠、暗渠将地面水和地下水排出陵园。在一些建筑遗址、陪葬坑内发现了大量的青砖、花纹砖、空心砖等,主要用于铺设地面、房檐和台阶。在九层台、陵寝建筑、墙垣、门阙等建筑的顶部,大量使用了筒瓦、板瓦、瓦当、脊瓦等防护木构建筑材料。
秦国最擅长的治水、用水技术在秦始皇陵的建设中也发挥了关键作用。
秦孝公时,蜀守李冰开凿了都江堰,治理岷江,灌溉成都平原。水工郑国在统一前为秦王嬴政修建了郑国渠,治理泾河,灌溉关中平原的中东部地区。为了南征百越,始皇帝派史?修建灵渠,连接长江、珠江水系。这些治水经验为郦山陵墓建设中的水患处理提供了保障。秦代时期,关中地区尚处于温暖期,降水丰沛,骊山各谷口的洪水以及丰富的地下水在陵墓建设时是一个重大隐患,需要专门进行治理。
《史记·秦始皇本纪》记载,陵墓修建时“穿三泉,下铜而致椁”。《汉书·刘向传》也载:“秦始皇帝葬于骊山之阿,下锢三泉。”这是说墓室建造开挖时穿透过三层泉水,然后通过“下铜致椁”的方式有效地阻止了泉水对墓室的渗透。始皇陵的治水遗存已发现多处,包括陵园外围的防洪堤渠、陵园排水管道设施、陵寝建筑内部的排水设施以及墓室周边的阻排水设施。始皇陵在治水中除使用传统的阻隔技术外,还将先进的疏导和改造技术用于陵墓建设。这些遗存体量巨大,不仅为保障陵墓免除水患发挥了重大作用,而且还为陵墓提供了水环境景观。
始皇陵的治水程序有三步。
先是在骊山的大水沟口修建一条防洪堤渠,将骊山众多沟口流出的山洪阻挡并导向东北。山前防洪堤渠的主要目的是阻挡、疏导山前的洪水。防洪堤系粗夯筑成,夯层的厚度在0.32米~0.46米,始于骊山山脚,东至兵马俑坑一线以东,长达2800米,最宽处达94米。同时,在防洪堤南侧还附设了沟壕,用于疏导洪水。
此后,还要建设保护陵墓地宫的地下阻水墙。前面虽然建设了防洪堤渠,疏导了骊山沟口的洪水,但是地下水患仍未消除,向下开挖必将遇到地下水层。2000年前后,考古发现了墓室东侧、南侧的地下阻水墙,墓室西侧有排水渠,墓室北侧有排水渠与阻水墙结合的设施。地下阻水墙呈U形,深达30多米,宽17米,其内部填充的是极为致密的青膏泥。据考古发现,这种青膏泥在南方的楚地广泛使用,经过夯打以后,像现代的水泥一样可以起到密封阻隔的作用。经过这样的治水处理后,在U形区域的内部就可以进行陵墓墓室的施工了。
最后是鱼池、古湖泊的改造利用。近年来,我们在封土下的九层台体南侧边缘发现了一条大型排水明渠,在北侧甚至发现了可能是从墓室里出来的排水渠。
郦道元在《水经注》里指出,因为修建陵墓取土而导致其“污深水积成池”。但是经过考古勘探,我们发现这里原是一处古湖泊,而且因地形原因,山前洪积平原的地下水会从此处溢出。因为这种环境优势,陵园的规划者将这里改造成既有水面环境,又有水禽动物陪葬坑,还有离宫建筑的苑囿区。
秦始皇陵中最引人注目的是里面水银的使用。自然界中水银不能独立存在,而是来自丹砂矿,春秋时期已实现了用人工冶炼方法获取水银。始皇陵中大量使用的水银可能与文献中有特殊记载的巴蜀寡妇清有很大的关系。巴蜀清的家族因开发了丹砂矿,世代得利,秦始皇为了表彰她而筑了怀清台,而水银正是从丹砂中提炼出来的。
此外,始皇陵对机械的运用也达到了很高的水平。《史记·秦始皇本纪》中说:“令匠作机弩矢,有所穿近者辄射之。以水银为百川江河大海,机相灌输,上具天文,下具地理。以人鱼膏为烛,度不灭者久之。”
机弩矢、机相灌输的“机”具有极高的技术水准,汉代刘向称之为“机械之变”,机械之利为陵墓的墓室景观、墓室藏品以及安全保障提供了技术支持。
这些先进的技术为始皇陵墓的建造提供了有力的保障。