屋頂綠化工程防滲漏的優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

向 欣

(廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 510635)

1 概述

隨著屋頂綠化與造園觀(guān)念的逐漸普及，屋頂綠化工程作為改善城市生態(tài)環(huán)境的有效途徑之一和實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的一種有效措施越來(lái)越受到人們的重視。

長(zhǎng)期以來(lái)，屋頂防水處理一直是現(xiàn)代建筑的難題，也是人們最為關(guān)注的問(wèn)題。因此屋頂綠化工程的重中之重就是如何妥善解決防水阻漏問(wèn)題，它是衡量屋頂綠化工程是否成功的關(guān)鍵，它的成敗直接影響屋頂綠化的使用效果及建筑物的安全。然而由于該工程類(lèi)型屬于建筑工程與園林工程的交叉范疇，具體工作的優(yōu)化設(shè)計(jì)必須把各專(zhuān)業(yè)納入統(tǒng)一的構(gòu)造體系中，有效協(xié)調(diào)，共同發(fā)揮作用才能取得顯著成效。

2 由屋頂綠化工程而產(chǎn)生的屋頂滲漏的成因

1)屋頂綠化工程造成屋頂荷載分布不合理，超出了屋面結(jié)構(gòu)所允許的安全值，造成屋面結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。2)屋頂綠化中由于植物根系的生長(zhǎng)破壞了屋面整體的防水層構(gòu)造。3)屋面泛水構(gòu)造設(shè)計(jì)不能滿(mǎn)足屋頂綠化要求而造成細(xì)部防水失敗。

針對(duì)以上三種原因，本文分別闡述了應(yīng)對(duì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，幫助解決屋頂滲漏的難題，為屋頂綠化的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供參考。

3 屋頂綠化工程防滲漏的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 合理控制和分布屋頂綠化荷載的優(yōu)化設(shè)計(jì)

屋頂綠化荷載要與建筑結(jié)構(gòu)荷載的設(shè)計(jì)計(jì)算共同進(jìn)行，才能保障其建造成果的結(jié)構(gòu)安全性。一般上人屋頂在建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)都已預(yù)留人為活動(dòng)所產(chǎn)生的活荷載，如要考慮屋面綠化或造園，建筑結(jié)構(gòu)須事先預(yù)留一部分屋面板所能承受的荷載范圍，例如:綠化設(shè)施(指種植土和防水、排水等構(gòu)造層次)和植物及造景材料的荷載，為后續(xù)建造提供安全保障［1］。

屋面綠化單位面積荷載=種植基質(zhì)飽和水荷載+植物荷載+排蓄水板荷載(較小)。

由此可見(jiàn)，實(shí)施屋頂綠化工程荷載增加最為顯著的是水飽和狀態(tài)的種植土和植物的重量。優(yōu)化設(shè)計(jì)可通過(guò)調(diào)配種植土厚度和選擇植物類(lèi)型，把屋頂增加的荷載控制在安全范圍之內(nèi)。

屋面綠化單位面積荷載的大小取決于種植土的容重與厚度。設(shè)計(jì)時(shí)種植土的容重與厚度應(yīng)從以下方面考慮:

1)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于種植基質(zhì)的選擇，屋面綠化理想的種植土容重應(yīng)在 0.1 kg/cm3～0.9 kg/cm3，最好是 0.5 kg/cm3。同時(shí)大小孔隙比在1∶1.5～1∶4.0，或有 30%～50%的持水孔隙和 15%～20%的通氣孔隙。計(jì)算飽和種植土重量時(shí)是在其自重上再增加20%～25%的重量［2］。2)種植土厚度原則上與植物的根部深淺性相關(guān)，另外，屋頂較之地面風(fēng)荷較大，水分蒸發(fā)快，從植物的防風(fēng)和保水的要求出發(fā)，也需要保證一定的種植深度。優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于淺根型植物，取容重0.5 kg/cm3的水飽和種植土，土層厚度控制在250 cm以?xún)?nèi)，屋面綠化單位面積荷載增加值大致為150 kg/m2;對(duì)于深根型植物種植土性質(zhì)同上，厚度控制在450 cm以?xún)?nèi)，屋面綠化單位面積荷載增加值大致為250 kg/m2;如要種植3 m高度以上的較重喬木，種植土厚度應(yīng)控制在700 cm以?xún)?nèi)，并采用種植池，而且植物種植的位置一定要設(shè)置在該建筑物承重的柱子或主梁的上方，保證屋面增加的荷載總量在建筑屋面結(jié)構(gòu)允許增加的荷載范圍之內(nèi)［3］。3)對(duì)于復(fù)雜的花園式屋頂綠化如要建造水池假山以及若干綠化設(shè)施時(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)照建筑屋面結(jié)構(gòu)與設(shè)備布置圖，綜合各項(xiàng)設(shè)施總量，計(jì)算將來(lái)會(huì)產(chǎn)生的荷載大小，做出相對(duì)合理的荷載計(jì)算結(jié)果，合理分布荷載。4)植物不斷生長(zhǎng)，增長(zhǎng)的重量也要考慮到屋面荷載增量當(dāng)中，優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先選擇生長(zhǎng)速度較慢的植物種類(lèi)，適度控制植物生長(zhǎng)率，另外還要保證對(duì)植物經(jīng)常修剪。

屋頂綠化種植荷載分布參考如圖1所示。

3.2 屋頂綠化工程整體防水構(gòu)造的優(yōu)化設(shè)計(jì)

普通建筑屋頂?shù)姆浪O(shè)計(jì)有鋼筋混凝土整體現(xiàn)澆的剛性防水和鋪設(shè)油氈或SBS高分子橡膠材料的柔性防水兩種方式。若加建屋頂綠化工程，目前較為普遍的方法是:在建筑屋面原有防水層之上，先鋪設(shè)一道具有阻根性能的防水膜，再在其上設(shè)排水層、過(guò)濾層以及輕質(zhì)人工植物栽培基質(zhì)。由此而產(chǎn)生的屋頂滲漏現(xiàn)象，如果其成因使屋面整體防水層產(chǎn)生了破壞，優(yōu)化設(shè)計(jì)的對(duì)策可從防水與阻根兩個(gè)方面著手，針對(duì)屋頂綠化的常見(jiàn)構(gòu)造層次，有效整合建筑防水層與綠化防水阻根膜的鋪設(shè)，統(tǒng)籌安排材料，簡(jiǎn)化施工步驟。

3.2.1 阻根膜與防水層的優(yōu)化結(jié)合

把建筑屋面的整體防水設(shè)計(jì)提高一個(gè)等級(jí)，采用柔性防水構(gòu)造，防水層做法為三氈四油，上鋪20厚細(xì)石混凝土塊，這是考慮到種植土中營(yíng)養(yǎng)液體具有一定的酸堿度，對(duì)于油氈類(lèi)防水層長(zhǎng)期作用下會(huì)有一定的腐蝕作用，再在其上依次設(shè)置防水阻根層、排水層、過(guò)濾層及種植層等。這種做法雖然屋面自重增大了，但在防水阻根方面效果明顯［4］。筆者實(shí)際工程中種植過(guò)草坪和草本花卉試過(guò)無(wú)需增設(shè)阻根膜，多年防水層未見(jiàn)滲漏。

3.2.2 種植層與蓄排水層的優(yōu)化整合

屋面綠化一次性的整體施工完成后，一般兩三年后種植土都會(huì)有板結(jié)現(xiàn)象，需要翻動(dòng)土層，那些起蓄排水作用的構(gòu)造層次很容易被翻動(dòng)起來(lái)，與土層混合在一起，年長(zhǎng)日久其排水隔離的作用會(huì)降低。下面的阻根膜也有可能被人為翻動(dòng)而破壞。為整合阻根與蓄排水層，采用了由無(wú)紡布、玻璃絲布等包裝陶粒和蛭石等具有一定吸水性的輕型骨料的袋裝阻根與蓄排水層，因其材料自身的特性具有一定的隔離土壤顆粒作用，又具備較好的防止植物根系穿透的能力［5］。經(jīng)實(shí)踐還可根據(jù)種植物的不同，它們各自喜水性、根系發(fā)達(dá)程度的不同調(diào)整袋裝物的大小和厚度，或內(nèi)部顆粒的大小或種類(lèi)。許多淺根型草本和灌木可以直接依附其生長(zhǎng)，可以起到蓄排水層、隔離層以及基質(zhì)層于一體的作用。上部的覆土要更換時(shí)，不會(huì)混合下部的袋裝物，使阻根膜得到很好的保護(hù)，從而防止?jié)B漏發(fā)生。

3.3 屋頂綠化工程泛水構(gòu)造的優(yōu)化設(shè)計(jì)

屋面并非平板一塊，上面有許多附加設(shè)備，這些細(xì)部構(gòu)造的防水層施工處理中泛水的構(gòu)造是最為典型的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，70%的屋面細(xì)部防水層滲漏原因是由于泛水部分的防水構(gòu)造受到破壞而造成的［6］。

普通建筑物泛水部分的防水材料沿垂直屋面的墻體向上卷起的構(gòu)造高度規(guī)定:剛性防水屋面泛水的構(gòu)造高度要大于250 mm，柔性防水屋面泛水構(gòu)造高度要大于200 mm。如果按這種建筑常規(guī)做法，對(duì)于實(shí)施綠化的屋面而言，覆土常常會(huì)高于泛水高度，即便增設(shè)了阻根膜，部分植物發(fā)達(dá)的根系仍然可以向上生長(zhǎng)，翻越阻根膜伸入到泛水的構(gòu)造縫隙中，破壞屋面防水造成屋面或墻體的滲漏。屋頂綠化時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案之一是:事先了解綠化形式，確定種植土厚度，以此為依據(jù)確定建筑屋面的泛水構(gòu)造高度，即需保證泛水構(gòu)造高度至少超出覆土表面250 mm～300 mm;屋頂綠化時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案之二是:對(duì)于已建的建筑，在上面進(jìn)行種植改造，建議在距泛水位置300 mm處根據(jù)種植的需要設(shè)置擋墻，分隔種植區(qū)和泛水部分?；蛘吒纱嗖捎萌萜鞣N植，避免引起漏水。

另外，對(duì)于如雨水口、天溝、陰陽(yáng)角、管道口等處為防止漏水還要采用密封材料、防水涂料或卷材等組成多道設(shè)防的局部節(jié)點(diǎn)補(bǔ)強(qiáng)［7］，才能有效防漏。

4 結(jié)語(yǔ)

屋頂綠化工程，涉及的專(zhuān)業(yè)有建筑、結(jié)構(gòu)工程、建筑設(shè)備、園藝等，雖然實(shí)際工作中各專(zhuān)業(yè)分工有其合理性，但是屋頂綠化工程畢竟是一項(xiàng)整體工程，本文針對(duì)導(dǎo)致屋頂防漏所涉及的三個(gè)方面的原因，根據(jù)平時(shí)的觀(guān)察和實(shí)踐積累的經(jīng)驗(yàn)，提出了解決這些問(wèn)題的一些辦法，希望為屋頂綠化的優(yōu)化設(shè)計(jì)的推廣及應(yīng)用起到參考的作用。

［1］沈春林.種植屋面的設(shè)計(jì)與施工［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［2］史正軍，雷江麗.輕型屋頂綠化栽培基質(zhì)的研究［J］.深圳土木與建筑，2005(2):43-44.

［3］焦會(huì)玲，劉秀艷.屋頂綠化植物的栽培管理技術(shù)［J］.河北林業(yè)科技，2005(4):20-21.

［4］安立偉.論屋頂花園(綠化)的防水設(shè)計(jì)［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009(1):16-18.

［5］罩士巍.空中花園不是夢(mèng)——屋頂綠化技術(shù)探討［J］.花園與設(shè)計(jì)，2005(5):63-64.

［6］近藤三雄.城市綠化技術(shù)集［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

［7］NIKKEI ARCHITECTURE最新屋頂綠化設(shè)計(jì)、施工與管理實(shí)例［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.