隋唐宋元海塘的修筑和塘工技术的演进
——《中国古代灌溉工程技术史》第三编第二章第一节
第二章 挡潮蓄淡
我国有漫长的海岸线，大陆岸线总长18000余公里。古代滨海平原的居民为了卫护农田和村庄免受海潮的侵袭，很早就创建了海堤（海塘）工程。又滨海平原地区海水常沿通海河港上溯，导致大片农田盐碱化，古代人民于是在通海的溪河上修建堰闸，隔断海潮入侵，并潴蓄淡水灌溉，积极开发海涂田，发展农业生产。海堤工程以潮灾为害严重的江浙滨海平原修筑最早，到唐、五代时，已全线建成系统的海塘。接着，闽粤也相继在河口海湾平原修筑海堤。海塘的大量修筑，促使海塘工程技术有了长足的进步，出现了各种结构形式的海塘工程。我国古代的海塘在工程技术上多有建树，闻名遐迩。
堰闸与海堤工程相配合，起拒咸蓄淡和排涝灌溉的作用。唐宋元时期，东南沿海人民为保证农业生产的丰稔，修建了许多堰闸工程，以它山堰和木兰陂最为著名。拒咸蓄淡堰闸工程是我国人民开发滨海农田创造的具有特色的水利工程，值得大为称道。
第一节 海塘的修筑和塘工技术的演进
东南沿海分布着大片平坦的原野，平原与浩茫的大海连成一片，由于潮差大，风暴潮多，大潮常常侵袭平原，席卷村庄，淹没农田，强劲的海涛还冲蚀海岸，使陆地塌人大海。隋唐以后东南沿海地区开发加快，经济日益发达，故需要修筑防御海潮的坚固海塘。历史上江浙海塘一直是修筑的重点地段。闽粤沿海因围垦海涂的需要，也筑有一些捍海堤。古代人民在修筑海塘的过程中，为适应各个地区的海岸地质条件和动力状况，相继创造出多种海塘工程结构形式，塘工技术不断进步。
一、海塘的修筑和分布
（一）江苏海塘
江苏海塘（包括今上海市海塘）以长江为界，分南北两大部分，长江以南的称为江南海塘，北自常熟福山港，南至浙江平湖金丝娘桥，长240公里，长江以北的以淮河为界，分为淮南和淮北两段。
江苏南部平原，东汉以后沿海一带有了一定的开发。三国东吴孙皓时，在金山筑咸潮塘[1]。金山，现是海中岛屿，但晋以前海岸线在金山至王盘山一线，当时风激重潮，海为水害”，故修筑了一道海塘。这是苏南见于记载最早的海塘。东晋成帝咸和时（公元326—334年），吴国内史虞潭，“修沪渎垒，以防海抄”[2]。隆安四年（公元400年），吴国内史袁山松继筑沪渎垒[3]。当时松江在青龙镇东人海，其青龙镇以下的人海河段，称为沪渎。“沪渎垒”筑于沪渎沿岸，起挡潮的功用，故而就是海塘[4]。之后，挡潮工程由零散的塘堤逐步向系统的海塘发展。唐代时，苏南沿海建成了绵亘一线的海塘。《新唐书·地理志五》载：“盐官……有捍海塘堤，长百二十四里，开元元年（公元713年）重筑。”[5]这条海塘南从浙西盐官起始，北至吴淞江口。海塘是“重筑”，说明开元前曾筑过海塘。开元海塘大致在当时海岸线沙带上，西距冈身约20余公里，即在浦东的北蔡、周浦、下沙、航头一线，这一海塘岸线已为考古调查所证实[6]。海塘的系统建成，使沿海平原大规模垦殖有了保障，如天宝时华亭县（今松江县）的设置，及广德年间大规模的屯田垦殖，都是开元海塘建成之后的活动。
中唐以后，华亭北部岸线外涨迅速，为了开发新涨滩涂，南宋乾道八年（公元1172年），华亭知县丘密主持增筑一道海塘，即华亭捍海塘堰。这条捍海塘堰的位置，“起嘉定老鹳嘴（今高桥北）以南，抵海宁之澉浦以西”[7]。其位置大致在今川沙、顾路、南汇、大团、奉城、柘林一线。华亭南部的海岸，受东海强大潮势的冲击，加上长江口南沙嘴的发育，导致潮流顶冲华亭南部海岸，遂将通海17条河港筑堰捺断。乾道时丘密又将新泾塘闸改筑为堰，形成捍海十八堰。这样十八堰就与海塘相连成一个整体，增强了防护能力。元代华亭沿海又遭到数次大的潮灾。大德五年（公元1301年）华亭一带海潮大溢，冲毁海塘。飘没居民17000余口，当年重筑海塘，塘高一丈，面阔一丈，底二丈，称为大德海塘。至正二年（公元1342年）又加增筑[8]。
两淮滨海地区，地势平坦，东临黄海，潮灾严重，历史上也很早修筑了挡潮堤防。淮北的经济开发早于淮南，兴筑海堤防御海潮内侵，淮北修筑在前，南北朝时已经筑堤，地点集中在海州湾地区。《北齐书》卷二四《杜弼传》记载：天保间（公元550—559年），“杜弼行海州事……于州东带海起长堰，外遏咸潮，内引淡水”。当时云台山尚是大陆外的岛屿，海州城在今海州镇，濒临大海。杜弼所筑捍海长堰，当在今锦屏山以北，海州以东一带。
隋唐以后，海州地区的经济日益繁盛，修筑的海堤日渐增多。据《太平寰宇记》卷二二记载：隋开皇九年（公元589年），东海县（治今南城镇）令张孝徵在县北三里筑西捍海堰，“南接谢禄山，北至石城山，南北长六十三里，高五尺”。唐开元七年（公元719年），县令元暧又在东海县东北三里造东捍海堰，“西南接苍梧山，东北至巨平山，长三十九里”。这些海堤部署在云台山麓冲积平原的前缘，“外足以捍海潮，内足以贮山水，大获浇溉”，发挥了拒咸蓄淡的功效，促进了云台山下滨海地区农业的开发。又开元十四年大潮灾后，由刺史杜令昭主持，在朐山县（治今海州镇）东20里修筑长六七里的海堤一道，称之为“永安堤”。此堤对保障州城安全和农业生产作用很大。唐代以后，海州海势减弱，修筑海塘的记载就很少了。
淮南海堤的修筑，始于唐代。唐中期以后，楚、扬二州设屯，对江淮地区进行大规模开发。为适应屯区农业发展，唐大历中根据淮南西道黜陟使李承的建议，于楚州东筑捍海堰，北起盐城，南达海陵，长142里[9]。捍海堰筑后，有力地抵御了海潮的入侵，屯区内大片斥卤之地成为沃壤，“收常十倍他岁”[10]。故而人称此堰为“常丰堰”。
常丰堰在很长时期内起着“遮护农田，屏蔽盐灶”的作用，促进了里下河地区经济的发展。到宋初，因年久失修，逐渐崩颓，海潮灾害增多。天圣元年（公元1023年），范仲淹任西溪（今东台县西南）盐官，乃向江淮发运副使张纶建议修复捍海堰[11]。得到张纶的赞同和大力支持，上报朝廷批准。任范仲淹为兴化令，主持筑堤工程。从天圣二年至六年，先后两次大规模施立，在常丰堰西重筑捍海堰，南起海陵境（今东台安丰以南），北至盐城，长25696丈，计143里[12]。《宋史·河渠志七》称，范公堤建成后，“遂使海濒沮洳潟卤之地，化为良田，民得奠居”。之后，经过多次维修和续筑，海堤向南北延伸。如至和中（公元1054—1055年），海门知县沈起筑海堤百里，自吕四至余四；元初兴化尹詹士龙修海堤300里。到明代中叶形成北起庙湾（今阜宁），南迄吕四，绵亘800里的海堤系统。后人为纪念范仲淹倡议和修堤的功绩，遂把这一线长堤统称为“髓公堤”。见图3-2-1-1。
图3-2-1-1 范公堤位置示意图
（二）浙江海塘
浙江海塘以钱塘江为界，分为两大部分。西起杭州狮子口，东至平湖金丝娘桥的一段，长160千米，称为浙西海塘。钱塘江以东的海塘，以甬江口为界，又分两部分，西起萧山西兴，东达镇海的海塘，约长250千米，称为浙东海塘。甬江口以南多为岩质海岸，曲折异常，港湾众多，海堤零散，不相联属，海堤多是居民们为围垦海涂而筑。
浙西海塘是历史上修筑的重点地区，工程规模最为壮观，创建的海塘结构形式也最多。浙西海塘始筑于东汉乙北魏郦道元《水经注·渐江水》引《镯唐记》称：“防海大塘，在县东一里许，郡议曹华信家议立此塘，以防海水。始开募有能致一斛土者，即与钱一千，旬日之间，来者云集。塘未成而不复取，于是载土石者，皆弃而去，塘以之成，故改名钱塘焉。”钱塘县（治今杭州武林门内）的得名在东汉建武初年（公元25—26年），华信建海塘即在此时。防海大塘是我国见于文献记载的第一条海塘，地点大约在今杭州钱塘门到清波门一带。
唐代开元元年重筑盐官捍海塘堤，浙西沿线此时已建成比较完整的海塘系统了，并与江南海塘相连。
五代吴越时建都杭州，一再扩大城地，但“江涛冲激”很不安全。天宝三年（公元910年）钱镠为保护都城的安全，大力修筑海塘。始板筑土塘不成，后改用竹络装石筑塘，取得成功。咸淳《临安志》卷三一谓钱氏所筑的捍海塘，在杭州候潮门与通江门外。
北宋以后，因受钱塘江口潮流变化的影响，浙西海塘修筑频繁。历史上钱塘江口的江流海潮的出入有三个口门：龛、赭两山之间称南大门，赭山与河庄山之间叫中小门，河庄山与山海宁城（治今盐官镇）之间的为北大门。南宋以前，钱塘江潮流基本从南大门出入，绍兴、杭州一带海岸被冲。杭州又是钱塘江涌潮发生之地，潮灾特别严重，宋代该地较大的海塘修筑工程达九次之多。如《宋史．河渠志七》载：大中祥符五年（公元1012年），知杭州戚纶、两浙转运使陈尧佐创筑了柴塘。二年后发运使李溥复用竹笼装石修塘。景祐初（公元1034—1037年）知杭州俞献卿筑石堤数十里[13]，四年转运使张夏又筑石堤12里[14]。庆历四年（公元1044年）转运使田瑜、知杭州杨偕在原有石堤的基础上，筑堤2200丈[15]，修筑的直立式石塘技术有不少进步。
南宋以后，潮势屡趋北大门，盐官一带正当其冲，引起陆地沦毁，咸潮泛溢之灾。如《宋史·河渠志七》称，嘉定十二年（公元1219年）“盐官县海失故道”，“早晚两潮奔冲向北，遂至县南40余里尽沦为海”。《元史·河渠志二》谓，延祐年间（公元1314~1320年）“海汛失度”，盐官“陷地三十余里”。因此，南宋至元代，海塘的修筑重点转移到盐官一带。如《宋史·河渠志七》记载，嘉定十五年，由浙西提举刘垦主持，整修了盐官城外原有的东西两道咸塘，及咸塘里面的袁花塘（县东）及淡塘（县西），作为“备塘”，即第二道防线。《元史·地理志五》载，泰定四年（公元1327年）潮水冲破盐官州海岸，朝廷命都水少监张仲仁前往治之，在沿海30余里，下石囤440300有奇，木柜470余，这是首次记载采用“石囤木柜法”筑塘。致和元年（公元1328年）又在塘东西接垒石困10里[16]。
海盐也受到潮流变化的影响，南宋时海岸不断向里坍塌。县治原来离海有几十里远，绍定时（公元1228~1233年）距海不到300步，原来的捍海塘18条，荡然无存。于是县令邱来筑海塘20里，不久县令亚卿又内移数百步，别筑一塘[17]。咸淳（公元1265—1274）中两浙转运使常柳又在县城东门外筑新塘3625丈，称为“海晏塘”[18]。元至正二十四年（公元1364年），又增筑海塘4800丈[19]。这时期海盐所筑塘大约皆为土塘。
浙东海塘的修筑，始见于文献记载的是在唐代。嘉泰《会稽志》卷一○记载：垂拱二年（公元686年）在萧山、山阴一带筑海塘50里，因其位于两县交界处，故称之为“界塘”。之后，海塘向东延伸至会稽、上虞境。《新唐书·地理志五》称：“会稽，东北四十里有防海塘，自上虞江（即曹娥江）抵山阴百余里，以蓄水溉田，开元十年（公元722年）令李俊之增修，大历十年（公元775年）观察使皇甫温，大和六年（公元832年）令李左次又增修之。”大致在唐中期，西起萧山，东迄上虞的海塘已经连成一线，因为它横亘于古代山会平原的北部，所以称之为北海塘，又叫萧绍海塘。萧山至镇海的海塘在北宋中期也已全线建成。
由于宋元时期，杭州湾潮流常趋向南大门，所以浙东海塘修筑频繁，大部分海塘改筑成石塘，促使石塘工程技术有了进步。如北宋庆历七年（公元1047年）余姚令谢景初筑云柯至上林段海塘2800丈，将部分土堤易为石堤。治平间又筑石堤270丈。南宋淳熙十六年（公元1189年）定海县（今镇海县）令唐叔翰等改筑石堤602．5丈，建成直立式桩基石塘。庆元二年（公元1196年）余姚县令施宿又从上林至兰风筑堤4200丈，其中有石堤四处，计570丈[20]。嘉定六年（公元1213年），山阴后海塘溃决5000丈，造成七万亩土地盐碱化，是年，绍兴府太守赵彦倓重筑和补修海塘6160丈，其中三分之一用石砌[21]。嘉定十年（公元1217年）定海令施廷臣增筑石堤520丈，石塘尽处再筑土塘360丈[22]。元代至正元年（公元1341年）余姚州判叶恒改筑石堤2121丈，创纵横错置桩基石塘，整修慈溪至上虞海堤袤140里[23]，成为横亘于三北平原（镇海、慈溪、余姚三县北部地区）上的第一大塘，人称大古塘。至正七年（公元1347年）府吏王永重筑上虞海塘1944丈，采用叶恒砌石堤的方法修筑。至元二十二年又筑石塘232丈[24]。通过重修改筑，浙江海塘面貌大变，形成绵亘一线整齐的海塘，险工地段全部筑成石堤，保证了宁绍平原的农业生产。见图3-2-1-2。
图3-2-1-2 江浙海塘示意图
浙江东部沿海，港湾众多，大小河流多单独从港湾人海，经河海泥沙的沉积发育成片片冲积平原。宋元时期为防御海潮威胁和围涂垦殖的需要，先后修筑有多条长短不等的海塘，长者数十里，短者只有几百丈。规模较大的有“温州至瑞安有塘80里”，南宋淳熙间重修[25]；平阳北至瑞安飞云渡有土塘长35里，乾道二年海溢塘坏，淳熙间更造石塘；平阳县南夹屿桥西至钱仓，南至江口各有土塘25里，嘉泰元年（公元1201年）、淳祐七年（公元1247年）先后将南塘和西塘改筑为石塘[26]。海塘的修筑使海涂围垦得到发展。
此外，宋元时福建的福州、莆田、泉州、漳州平原等也筑有不少海堤，广东的珠江三角洲、韩江三角洲和雷州斗岛海康一带，也陆续修建海堤，以防御海潮和围涂垦殖。闽、粤海堤也有部分筑为石塘。
二、海塘塘工技术的演进
五代以前，我国的海塘一般为土堤，修筑在后海滨地带，主要在高潮时起防止海水漫溢的作用。从五代开始，随着社会经济的发展，东南滨海平原开发加快，海塘向前海滨带上推进，因此面临多种海潮灾害，要求海塘工程不仅能防溢，还要具有较强的抗风浪冲击的能力，以护岸防坍；又由于各地的海岸地质条件不同，适宜的海塘类型也不同，于是在实践中不断创造出各种形式和结构的海塘与护岸工程。
（一）土塘
古代土塘一般筑在较高的古沙岗上，堤基比周围高，御潮能力较强。如苏北沿海唐代李承筑的常丰堰，北宋筑的范公堤皆建在古海岸沙堤上，离当时海岸（天场线）还有相当的距离，而且范公堤比常丰堰稍向里移，以避海潮冲击。据记载，范公堤的工程结构为斜坡式土堤，基宽三丈，顶宽一丈，高一丈五尺[27]
长江以南沿海唐代开元时重筑的捍海塘，也位于位置较高的沙带上，故弘治《上海志》称此塘为“下沙捍海塘”。
土塘的筑法大致是逐步堆积压实而成。古代也有采用“版筑法”建造土塘的。如五代钱镠筑杭州海塘，“潮水昼夜冲击，版筑不就”（《宋史·河渠志七》）。开始筑塘时仍采用版筑的老方法，这一方法是两侧用木板夹峙，中间填土夯实而成，可能是移植了筑城墙的方法，但海塘的断面更宽，而高度降低。版筑法应该比一般的土塘夯得更结实。
（二）竹笼石塘和石囤木柜塘
竹笼石塘，五代吴越时创建，筑于杭州一带海岸。因为钱塘江口呈喇叭形，海潮越向里进，潮头愈高，产生壮观的“涌潮”现象，潮头壁立高度可达3米左右，摧毁能力极强。涌潮可一直推进到杭州以上，对杭州城威胁很大。
公元910年吴越王钱镠在杭州城外筑捍海塘，因版筑土塘未成功，于是改变筑塘的方法，建成了竹笼石塘。《吴越备史》卷一载：开平四年八月，始筑捍海塘。版筑不成后，“王命强弩五百以射涛头……既而潮头遂趋西陵”。利用潮头转向的平缓时期，王乃命运巨石，盛以竹笼，植巨材捍之，城（塘）基始定。又钱惟演《曾大父武肃王筑捍海塘遗事》（载《捍海塘志·遗事》）载：“曾王父武肃王以梁开平四年八月筑捍海塘……又大竹破之为器，长数十丈，中实巨石，取罗山大木长数丈植之，横为塘。依匠人为防之制，内又以土填之，外用木立于水际，去岸二丈九尺，立九木，作六重，象《易》既济、未济二卦，由是潮不能攻，沙土渐积，岸益固也。”《宋史·河渠志七》载：“梁开平中，钱武肃王始筑捍海塘，在候潮门外。潮水昼夜冲激，版筑不就，因命强弩数百以射潮头，又致祷胥山祠。既而潮避钱塘，东击西陵，遂造竹器，积巨石，植以大木。堤岸既固，民居乃奠。”
可见，竹笼石塘是以竹片编织成笼，内填以块石，层层叠置成堤，堤前用木桩固定，加以横木连接，背后填土而成，在塘前海滩上打人挡浪木桩。
钱氏捍海塘在工程技术上有两个显著的特点：
一是采用竹笼装石和木桩加固的方法。竹笼盛石修筑水利工程，战国时李冰修都江堰已经采用，西汉王延世又用之于黄河堵口工程。但用来修筑海塘御潮浪，则为钱氏首创。由于杭州一带涌潮凶猛，采用竹笼装石，集一块块零散的石块为一整体，又加木桩固定，因此抗冲能力和整体稳定性增强。竹笼装石还有“重而不陷”、“硬而不刚”的特性，在地基软弱的地段比较适宜。竹笼石塘的御潮能力远胜于土塘，这一石海塘的创筑，在海塘工程技术史上是一次重大的突破。
二是设置“混柱”，以削弱塘前潮流波浪的能量，起保护海塘稳定和固滩的效果。混柱的木桩排列成既济卦丢和未济卦更，即交错布置排列有序。对混柱的作用，北宋沈括《梦溪笔谈》卷十一中特地作了阐述。他说：“钱塘江钱氏时为石堤，堤外又植大木十余行，谓之愰柱。宝元康定年间（公元1038—1041年），人有献议：取混柱可得良材数十万。杭帅以为然。既而旧木出水，皆朽败不可用。而混柱一空，石堤为洪涛所激，岁岁摧决。”所以沈括得出：“盖昔人埋柱以折其怒势，不与水争力，故江涛不能为害。”总结了混柱有消浪、保塘的作用。愰柱是塘身的外护工程，当时打人的木桩很多，达“数十万”，因此潮浪到达塘身之前，已消除了一部分能量，减弱了对塘身的冲击力，起到保护塘身的作用；并削减了潮水的流速，使泥沙在该区迂回沉积，也起到了保护海塘的作用。钱氏捍海塘开始设置外护工程，这一工程技术的创新意义是很大的。
据考古发掘报道，1983年杭州市南星桥凤山道口附近的江城路立交桥施工现场，发现了一处古海塘工程遗迹，从地层堆积和出土遗物判断为五代钱氏捍海塘遗迹[28]。
从现场发掘剖面看，钱氏捍海塘基础宽25．25米、面部宽8.75米，残高5.05米，证实属“竹笼石塘”結构。其有扎实稳固的基础，基础的内、外侧都打人护基木桩，外侧共有四排护基木桩，木桩间放人一只只盛满巨石的矩形大竹筐。第四排护基木桩外是垒叠的“竹笼沉石”。“竹笼沉石”系用一个圆筒状的竹笼填充石头制成的，笼径0.6米，长4米以上。“竹笼沉石”叠放里侧紧倚第四排护基桩，上、下四五层，每层三个。塘外水中的“混柱”也发现两排，里排贴住“竹笼沉石”，外排离开里排混柱约1米。滉柱排列错落有序，柱距1米左右。混柱是海塘所用桩木中最粗大的，长度超过6米，直径不下0.3米，稍细的两根并立。塘面保护层建筑讲究，内坡保护层大部分用含铁量较高的砂石和带炭屑的炉渣状物质筑成；外坡用抛石护岸的办法，塘顶面估计与内坡保护面的材料相同。见图3-2-1-3。
图3-2-1-3 五代钱氏捍海塘结构示意图（采自《文物》1985年第4期）
钱氏捍海塘采用竹、石、木等材料，较易获得。塘工稳定性好，能抗冲防坍，故对后世塘工技术影响甚大，特别是在潮流湍急，而地基软弱的地段，采用这种工程形式效果较好。如《宋史·河渠志七》记载，北宋大中祥符五年（公元1012年），潮流冲刷杭州海岸，渐逼州城。开始采用薪土筑海塘。两年后“复用钱氏旧法”，“实石于竹笼，倚叠为岸，固以桩木，环亘可七里……以捍潮势，虽湍涌数丈，不能为害”。
石囤木柜塘创筑于元代，首先用于海宁一带海岸。泰定四年（公元1327年）风潮大作，冲坏海宁海塘。开始采用增筑土塘的方法，不能抵御。且这一带海岸“地脉虚浮”（《元史·河渠志二》），为粉砂性土质，承载力较小，也不能修筑石塘，因此决定改筑成石囤木柜塘。由都水少监张仲仁主持，“沿海三十余里下石囤四十四万三千三百有奇，木柜四百七十余”[29]。这种形式的海塘不再崩陷，取得成效。所称的“石囤”就是装满石块的竹笼，“木柜”就是用条木制成的方形或长方形的大木框，中间填满石块。见下页图3-2-1-4。
图3-2-1-4 石囤（竹络）、木柜图
石囤木柜塘其结构与竹笼石塘大致相同，塘前有木桩固定，木柜与木柜之间用横木连接形成一个整体。但石囤木柜塘增加了木柜，木柜可比竹笼做得更大，稳定性更强，因此它又比竹笼石塘有了改进，使塘工整体稳定性增强。
后代江浙海塘上也常采用竹笼石塘和石囤木柜塘的形式，如潮流汹涌地基软弱的钱塘江河口段多沿用这种筑法；还广泛地应用在抢险工程上，用来堵塞海塘决口；海塘外坦工程采用的木柜、竹络法也是一脉相承的技术。有的地方直至解放初期还用来修筑海塘。惟竹笼、木柜经过一段时间的13晒海浸，较易发生朽败，需要不断进行维修。
（三）柴塘
柴塘是用柴、土一层层相间铺垫压实成的一种海岸防护工程。用柴土混合修筑堤坝，汉代时黄河河工上即已应用于堵口工程，海塘上采用此项技术明确的记载是在北宋时。
北宋初，钱塘江堤仍沿用五代“钱氏旧法”，以竹笼石建塘，“而潮啮之，不数岁辄坏”。竹笼石塘所需工料甚多，费用大。大中祥符五年（公元1012年）两浙转运使陈尧佐和杭州知府戚伦，吸取黄河埽工技术经验，采用薪土筑塘[30]，“籍梢楗以护其冲”[31]，创立了“柴塘”。
柴塘的修筑方法，据翟均廉《海塘录》卷一所载，一般先用树枝、荆条等捆成“埽牛”铺底，上以柴土间层加之压实，顶上加培厚土，堤高三四丈，宽四五丈不等；每长宽一丈钉底桩二根，腰桩二根，面桩二根，将桩头削尖签插于柴土中。若地处潮流顶冲，难免有抽掣之患，复于内地深钉橛桩，用篾缆带住，柴塘就不易卷走。见下页图3-2-1-5。所记虽是清代柴塘筑法，但宋代黄河埽工技术已相当先进，海塘上埽工技术也不会相去太远。由于塘基铺以整体性的“埽牛”，软基进行了处理，提高了基础的承载力；塘土与柴薪“层土层柴”压实，连为一体，并用木桩、篾缆带住，增大了塘身的抗冲能力，所以柴塘得以成功建成。
图3-2-1-5 柴塘
柴塘的优点：一是柴塘自身重量较小，大大低于石塘和竹笼石塘，适宜各种地基，特别是地基软弱，承载力低，而潮流又强劲的地段。二是柴塘具有柔性，能“以柔克刚”，抗冲能力强于普通的土塘。三是就地取材，费用较省，易于施工。柴塘创制以后，就受到人们的重视，尤其在抢险工程中，柴工修筑快，又能杀水势，所以应用比较普遍。清代在海宁沿海一带虽然修建了坚固的鱼鳞大石塘，但仍保留前面的柴塘，作为鱼鳞大石塘的外护。此外，在地基特别软弱段，而潮流又强劲的地段，也有采用柴塘这种形式的。
但是，柴塘也有明显的缺点，柴薪容易腐烂，保固期只有两年左右，需要经常维修。
而且每年要征购大量的柴薪，长期下来供应就会出现困难，这就限制了柴塘的修筑扩大。
（四）斜坡式石塘
斜坡式石塘又称“坡陀塘”，是在土塘迎水面上用条石护坡的一种海塘工程形式，是对斜坡土塘加以改进，增强了防海浪的能力。据记载，北宋天圣六年（公元1028年）范仲淹修筑成的苏北海堤，其结构为斜坡式土堤。但在潮势顶冲地段采用块石护坡，“叠石以固其外，逶迤如坡”[27]。这可能就是最早的斜坡式石塘了，其形式或许还不规范。
一般认为典型的坡陀形石塘是我国“公元11世纪的改革家”王安石创建的。北宋庆历七年至皇祐二年（公元1047—1050年）王安石任鄞县（今浙江宁波市）知县，他重视水利建设，“起堤堰，决陂塘，为水陆之利，邑人便之”[32]。在沿海一带修筑海堤，创建“坡陀石塘”，后人称为“荆公塘”。这是一种斜坡式石塘。接近于现代所习用的海堤砌石护坡。见下页图3-2=1-6。后代人颇推崇王安石的“坡陀石塘”。如明代成化十三年（公元1477年）按察副使杨琯在浙江海盐筑坡陀石塘2300丈，嘉靖《嘉兴府图记．水利》说是仿照“荆公塘法”修筑的．历史上杭州湾南岸大部分海堤为坡陀形石塘，目前也多采用。坡陀形石塘坡度平缓，堤身稳定性好，对地基的要求较低，堤前反射波小；土堤经砌石护坡后，可防止土体在波浪、水流作用下淘蚀破坏；砌筑容易，省工省料，因此应用较广泛。
然而坡陀形石塘斜坡堤占用土地多，波浪爬高较直立堤大，需较高的堤顶高程，而且护面经受不住强潮流的冲击，块石易剥落下来，于是人们又不断进行探索，创造了新的石塘。
图3-2-1-6 北宋王安石斜坡式石塘
（五）直立式石塘
直立式石塘的迎水面用块石、条石砌成陡墙，墙后用土方填筑而成。据文献记载，直立式石塘最先创建于杭州一带海岸。
杭州沿海汉代华信筑“防海大塘”，筑塘材料土石混合构建，土多石少，仍应属于土塘的范畴。五代时钱谬建竹笼石塘，北宋初沿用钱氏旧法仍筑竹笼石塘。之后又创建柴塘。但竹笼、柴薪容易腐朽，隔一两年就要大修，甚费民力，而且容易出现险情。钱塘江海塘关系三吴地区的安危，一直受到政府的高度重视，一些人士提出了修建坚固耐久海塘的要求，创建了直立式石塘。宋仁宗景祐三年（公元1036年）杭州知府俞献卿“大发卒凿西山，作堤数十里，民以为便”[13]。是从西山凿石筑石堤。四年工部侍郎张夏置“捍江兵士五指挥”机构，专门采石修塘，接筑石堤12里，上自六和塔，下至东青门[33]。直立式石塘自此时期始筑。七年后，即庆历四年（公元1044年）夏六月，“大风驱潮，昼夜不落”，虽然所筑塘部分土石被啮去，“然犹足以支其危”，说明石塘有较强的抗潮能力。这时转运使田瑜、知杭州杨偕对损坏海塘进行补筑，当年冬十二月完工，堤长2200丈，自龙山至官浦2000丈为修旧工程，御香亭下200丈为新筑。田、杨石塘吸取了张夏筑塘的技术经验又有改进。石塘高五仞（四丈）、底宽四丈。迎水面用条石砌筑，“增石五版为十三级”，逐级内收，呈台阶形，背水面附土培筑，石坚土厚相为胶固。在潮流湍急处，于塘脚外用竹络（即竹笼）装小石作护坦。此塘的特点：一是“閷上而方下，外疆而内实”。迎水面用石砌成台阶形立墙式，底宽顶窄，塘身稳定性和抗浪能力增强；背水面用土培实，既增加海塘的稳定性，又防止了海水的渗入。二是设置竹络护坦。因石塘前波浪底流速度大易引起堤脚冲刷，危及塘身安全，故设置护坦，这可削弱波浪冲击力，起保护塘基的作用。三是“圆折其岸势，务以分杀水怒”[15]。这是将岸线布置成略成曲折的波纹形，有利于挑流削浪，减弱潮流对塘堤的冲击力。可见，这时修建的石塘，有了许多的创新，其设计思想和工程技术符合科学原理，在海塘工程建筑技术上取得了很大的进步。见下页图3-2-1-7。
图3-2-1-7 北宋杨偕田瑜石塘示意图
之后，浙东一带也陆续修了一些直立式石塘，并结合本地区的特点，不断改进筑法。南宋淳熙十六年（公元1189年）定海县令唐叔翰新筑石塘600余丈。原先，该地筑的是土塘，“岁有决溢之虞”。以石板作外护，“仅支数年”，大潮一来，
石板全部被卷走。而当地“城负塘而筑，塘不固，城亦不立”。所以修筑牢固的海塘非常重要。唐叔翰仿照杭州石塘筑法，并加以改进。石塘共11层，塘基九尺，塘面减半。其特点是：“纵横布之如棋局，仆巨木以奠其地，培厚土以实其背，植万桩以杀其冲。”[34]见图3-2-1-8。与杨偕、田瑜石塘比较，其建筑工程技术又有显著的进步。一是砌石采用纵横交错叠砌法。石缝不在一条直线上，可以阻止海水从石缝中直进直出，加强塘体的防渗透性能，减少土体和石块被淘刷的可能；石块交错棋布，相互牵制，增加了塘身的整体性和稳定性。二是塘基打人巨木桩，增强了地基的承载力。浙东一带大部分是淤泥质海岸，承载力不高，抗冲性弱。而修筑直立式石塘地基应力较集中，增大了堤身沉陷的可能性，故对地基的要求较高。打人基桩后改变了塘基的受力状况，承载量增大，这就解决了在软弱土基上筑石塘的技术难题。因此，基桩的采用，是海塘修筑技术上的一项重大突破，这一技术一直为后人所继承。三是石塘前设置挡浪桩。挡浪桩在五代钱氏时已应用，当时称为“混柱”。唐叔翰将这一技术经验移植到定海。当时打人的挡浪桩有万根之多，像一片树林，能较好地削弱潮流波浪的流量，起保护塘身安全和促淤固滩的作用。
图3-2-1-8 南宋唐叔翰石塘示意图
唐叔翰主持建筑的镇海石塘，首创了纵横叠砌桩基石塘的建筑技术，后世的直立式石塘基本在此基础上逐渐演进发展。
元代至正元年（公元1341年），州判叶恒在余姚筑重力式桩基石塘2121余丈，技术上比唐叔翰石塘又有改进。陈旅《海堤记》[23]载其筑法：“布代（即木桩）为址，前后参错，代长八尺，尽人土中；当其前行，陷寝木以承侧石，石与代平，乃以大衡纵横积叠而厚密其表，堤上侧置衡石若比栉然；又以碎石傅其里而加木筑之。”此石塘建筑时打基桩，条石采用纵横叠砌法与镇海石塘同。其重要改进处：一是在石塘内坡与附土结合处，采用碎石作过渡层。设置碎石可减缓石塘承受的侧向土压力，及防止泥土随渗水从块石缝隙中流失，碎石起了反滤层的作用。二是在塘基迎水面处增加寝木（横木）和侧石。由于波浪与塘石相激，动力作用强烈，使堤前波浪底流速加大，掏刷塘基。置寝木和侧石有防止潮流掏刷塘脚的功效。采用这两项措施，进一步增强了海塘的稳定性，技术上又有创新。见下页图3-2-1-9。
图3-2-1-9 元代叶恒石塘示意图
元至正七年（公元1347年）府吏王永又仿效叶恒的方法，修筑上虞后海石塘1944丈。王永的筑塘法更加讲究，“其法：塘一丈用松木径尺、长八尺者三十二，列为四行，参差排定，深入土内。然后以石长五尺，阔半之者平置木上，复以四石纵横错置于平石者五重，犬牙相衔使不摇动。外沙窊宮者叠置八重，其高逾丈，上复以侧石钤压之。内填以碎石，厚过一尺。壅土为塘，附之趾广二丈，上杀四之一，高视石复加三尺。令潮不得渗入”[23]。按此筑法计算，修筑1944丈石塘，需用松木六万多根，条石十万多块。此石塘的结构，与叶恒石塘基本相同，但仍有所差异。一是石塘的基桩更加密集，其塘脚打有密排的木桩四行，每行木桩之间的间距才O．25尺，近似于板桩，这提高了基础的承载力和防冲性能。二是石塘的迎水面为壁立式，没有坡度。壁立式海堤波浪爬高小，海堤的高程可略低，但波浪对海堤的动力作用更强烈，对地基的要求更高，故而打人了密集的基桩。这项技术对后世也有影响。之后，上虞县又将一些冲毁的土塘按这种结构形式改筑，潮患大为减少。见图3-2-1-10。
图3-2-1-10 王永石塘示意图
从上述可知，我国海塘工程技术在唐宋元时期有了很大的进步，创建了适应于各种地理环境、海岸条件和动力状况的海塘结构形式。最早修筑的是土塘，五代时出现了竹笼石塘和外护“混柱”，北宋时创建了柴塘、斜坡式石塘和直立式石塘。直立式石塘经过南宋、元代的发展，逐步由简单趋于成熟，从条块石塘发展为纵横叠砌的桩基石塘；从砌石后直接附土发展为土石堤间填以碎石衬垫层；从单纯的石堤发展为塘前布设护坦和打人密集的挡浪木桩，开始重视修筑间接护岸工程。这些技术成就为后代海塘工程技术的发展，奠定了较好的基础。
