屋頂綠化在市政工程中的應(yīng)用

羅結(jié)偉，段靜妮（中機(jī)國際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410007）

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屋頂綠化在市政工程中的應(yīng)用

羅結(jié)偉，段靜妮（中機(jī)國際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410007）

屋頂綠化在生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益等多方面顯示出的獨(dú)特作用已經(jīng)成為建筑可持續(xù)發(fā)展不可或缺的一部分。市政建筑大多為水處理、三廢治理、環(huán)保治理廠區(qū)內(nèi)的配套建筑，因此在綠色環(huán)保概念上有更高的要求，且因其建筑體量小，層數(shù)不高，特別適用于屋頂綠化的實(shí)施，建筑與環(huán)境交融，不僅能美化建筑和廠區(qū)環(huán)境，更能體現(xiàn)環(huán)保綠色的新時(shí)代要求。為此，通過對屋頂綠化形式及其關(guān)鍵技術(shù)的探討，提出經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠，施工方便的屋頂綠化技術(shù)方案。

屋頂綠化；防水系統(tǒng)；導(dǎo)排系統(tǒng)

1　前言

屋頂綠化在緩解城市熱島效應(yīng)、減輕暴雨沖擊、減少水土流失、凈化城市空氣、減輕城市噪音污染、延長屋頂壽命等多方面都有著顯著的作用，是建筑可持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能減排的關(guān)鍵措施之一。

屋面綠化技術(shù)雖然出現(xiàn)已久，技術(shù)也較成熟，但實(shí)際應(yīng)用的比例并不高，總結(jié)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)技術(shù)資料也比較少。究其原因，是因?yàn)槲蓓斁G化在實(shí)施過程中由于設(shè)計(jì)、施工等單位經(jīng)驗(yàn)不足，關(guān)鍵的施工節(jié)點(diǎn)沒采取有效的措施，導(dǎo)致屋面出現(xiàn)漏水滲水現(xiàn)象；更有出現(xiàn)盲目增加構(gòu)造層次，增加投資成本，致使一次性投資過大。以上種種情況的出現(xiàn)，導(dǎo)致屋頂綠化的實(shí)施給建設(shè)方感覺投資太大、可靠性不高，因此實(shí)施的積極性不高。

本文從屋頂綠化構(gòu)造中的防水、導(dǎo)排兩關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)作為分析出發(fā)點(diǎn)，綜合考慮材料的合理選擇、施工的簡便性、經(jīng)濟(jì)的合理性等，提出構(gòu)造合理、安全可靠的屋頂綠化方案。

2　建筑屋面綠化的幾種應(yīng)用形式

屋頂綠化根據(jù)綠色植被在建筑中的位置的不同，可以分為：①平屋頂綠化；②坡屋面綠化。

（1）平屋面綠化，平屋頂在現(xiàn)代建筑中較為普遍，也是發(fā)展屋頂花園最有潛力的部分，平屋頂綠化依據(jù)構(gòu)造方式可分為：活動式、屋面整體式。屋面整體式依據(jù)構(gòu)造復(fù)雜程度、服務(wù)層次等要求一般有以下幾種方式：（重型）公共游息性屋頂綠化、（輕型）簡單式屋頂綠化。

①公共游息性屋頂綠化：根據(jù)屋頂結(jié)構(gòu)的具體條件的不同即建筑靜荷載大于等于300kg/m2，可以考慮采用植物造景為主，選擇一些小型喬木、低矮灌木、和草坪以及地被植物進(jìn)行立體式的屋頂綠化配置。其間可以設(shè)置園路、座椅和園林小品等。

②簡單式屋頂綠化：這類屋頂綠化要求其建筑的靜荷載大于等于100kg/m2，可以采用一些低矮灌木或草坪以及地被植物為主進(jìn)行屋頂綠化，不需要設(shè)置園林小品等設(shè)施。

（2）坡屋面綠化

屋面坡度大于10°的屋面稱為坡屋面，坡屋面綠化是指在坡屋頂上種植植物，目前，世界范圍內(nèi)坡屋頂面積占整個(gè)屋面的40%。由于坡度的存在，供植物生長的種植土日積月累會發(fā)生滑坡、土壤流失等現(xiàn)象，對植物生長造成巨大的傷害，因此就需要采取一定的方式滿足植物正常生長的需求。坡屋面的種植形式一般有坡道式、階梯式、支撐式、容器式四種設(shè)計(jì)方式，各種方式能滿足不同的坡屋面綠化設(shè)計(jì)需求，為坡屋面的綠化提供了保障。

坡屋頂綠化不同于平屋面綠化，不能提供給植物足夠的三維伸展空間，因此在植物材料的選擇上不但受到建筑荷載以及屋頂環(huán)境等的影響，還要考慮植物的生長空間，結(jié)合整體設(shè)計(jì)風(fēng)格與景觀需要，選擇適合當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境、觀賞價(jià)值高的低矮灌木以及多年生地被植。

3　建筑屋面綠化的關(guān)鍵技術(shù)措施

種植屋面技術(shù)進(jìn)入我國建筑領(lǐng)域時(shí)間不長，應(yīng)用也不夠廣泛，在施工技術(shù)以及材料選擇上存在很多不成熟的地方，廣大設(shè)計(jì)、施工人員所積累的經(jīng)驗(yàn)亦不足。

種植屋面的構(gòu)造層次由下至上為：屋面結(jié)構(gòu)層—找坡層—保溫層—找平層—防水層—耐根穿刺層—保護(hù)層—排（蓄）水層—隔離過濾層—種植土層—植物層。實(shí)施屋面綠化的主要關(guān)鍵性技術(shù)處理問題是：防水、導(dǎo)排、種植土選擇、坡屋面的防滑防水土流失等。

本文主要探討防水、導(dǎo)排技術(shù)措施中常用的構(gòu)造措施的利與弊，分析現(xiàn)行主要材料的種類和應(yīng)用效果，以及新型材料的應(yīng)用和一體化施工的前沿技術(shù)。

3.1 防水系統(tǒng)

由于各種植物的根系在其自然生長過程中都有向心性和向水性，而且其根系有很強(qiáng)的穿刺能力。因此許多傳統(tǒng)的防水材料都很容易被植物的根系穿透，導(dǎo)致屋面防水層破壞，使得建筑物出現(xiàn)不同程度的滲漏。這也是許多建設(shè)方不愿意也不敢輕易選擇種植屋面的原因所在。歸結(jié)起來有兩個(gè)方面的因素：①選用防水材料不當(dāng)，誤把普通的防水材料當(dāng)成耐穿刺材料使用；②施工時(shí)操作不當(dāng)，導(dǎo)致防水層先天性不足，存在很多質(zhì)量安全隱患。

一般常用的耐根刺防水材料有鉛錫銻合金防水卷材、銅粉與聚酯氈復(fù)合銅胎基SBS改性瀝青防水卷材、銅箔胎SBS改性瀝青防水卷材、APP改性瀝青抗根防水卷材、SBS改性瀝青耐根穿刺防水卷材、聚氯乙烯防水卷材、HDPE（高密度聚乙烯）土工膜等。一般技術(shù)要求耐根刺防水卷材要有一定的厚度、抗拉強(qiáng)度、延性、耐老化、耐候等性能，且耐根刺實(shí)驗(yàn)合格才能確認(rèn)質(zhì)量符合要求。

耐根穿刺防水卷材區(qū)別于一般的防水卷材的的技術(shù)措施主要有：添加化學(xué)阻根劑、采用金屬外箔，添加銅粉或采用銅胎基。胎體材料與一般防水卷材基本相同，常用的有：SBS改性瀝青、APP改性瀝青、PVC（聚氯乙烯）、PE（聚乙烯）、TOP（聚烯烴熱塑性彈性體），PP（聚丙烯）、三元乙丙（EPDM）合成橡膠等。其中以TOP的性能最為可靠，也是目前市面上流行的主流產(chǎn)品之一。市面上耐根刺防水材料質(zhì)量稂莠不齊，主流產(chǎn)品主要有幾種：化學(xué)阻根防水卷材和銅胎基防水卷材、復(fù)合耐根刺防水卷材。產(chǎn)品的價(jià)格也隨胎體材料，處理工藝等不同而相差甚大。一般來說，TPO復(fù)合銅胎基價(jià)格最高，質(zhì)量最為可靠。另有常見的聚合物改性瀝青耐根穿刺防水卷材，它是以長纖聚酯纖維氈、特殊復(fù)合銅胎基或銅箔胎基為卷材胎基，以進(jìn)口化學(xué)阻根劑的SBS/APP改性瀝青為涂蓋材料，兩面覆以聚乙烯膜、細(xì)砂或礦物粒料為隔離材料制成的改性瀝青防水卷材，價(jià)格適中，性能可靠。而只添加化學(xué)阻根劑的普通防水卷材因生產(chǎn)工藝和質(zhì)量存在不可靠因素，價(jià)格雖然便宜，但很難達(dá)到滿意的耐穿刺防水效果。

3.2 導(dǎo)排系統(tǒng)

導(dǎo)排系統(tǒng)設(shè)置在耐根穿刺防水層之上，其作用是將土壤中多余的水分，通過蓄（排）水板迅速的從排水層的空隙中匯集到匯水孔排除出去，以防土壤中因過飽和的水份導(dǎo)致植物根系爛根、死亡。平屋面一般采用蓄水排水的方法排除土壤中的多余水份，對于坡屋面，則做成50%的排水屋面，利用重力進(jìn)行土壤水份的調(diào)節(jié)。排水層的排水方式有兩種：①滿鋪排水系統(tǒng)法；②碎石屑擠壓式排水法。滿鋪排水系統(tǒng)是在阻根膜上滿鋪排水板、濾水板的一種做法；而碎石屑擠壓式排水法則是在阻根膜上鋪設(shè)滲水管、碎石屑、濾水板的做法，兩種做法可根據(jù)實(shí)際情況的不同來選擇。

傳統(tǒng)的排水層主要是由陶粒、級配碎石等組成，上覆土工膜組成排水系統(tǒng)，這種構(gòu)造方式施工麻煩，質(zhì)量難以保障，造價(jià)較高，逐漸被市場所淘汰。而新型排水材料主要采用高強(qiáng)度HDPE的凸點(diǎn)排水板。聚乙烯（HDPE）防排水板采用符合環(huán)保要求且經(jīng)久耐用的高密度聚乙烯（HDPE）為主要原料，經(jīng)現(xiàn)代高科技流水線生產(chǎn)制造而成的防水排水卷材，簡稱HDPE防排水板。排水板無論是在排水功能、經(jīng)濟(jì)效益上都比傳統(tǒng)的石料、陶粒排水及其他過濾層優(yōu)勝可靠。它不僅具有雙面排水功能，更有貯水功能，在潮濕的環(huán)境下可以雙向調(diào)節(jié)。每塊之間可以相互扣接，在鋪好的排水板上鋪上一層土工布，從而形成一個(gè)組合排水板。由于采用聚乙烯（HDPE）為主要原料，防水排水板具有高抗壓、防腐蝕、抗酸堿等化學(xué)物質(zhì)腐蝕、抗植物根刺、不會分解的特性，使用年限長達(dá)50年以上，所以聚乙烯（HDPE）防排水板是一種基本不受外界影響的高耐久性防水導(dǎo)水材料，環(huán)保型原料對地下水源和生態(tài)環(huán)境不會造成任何破壞，對人體健康和環(huán)境絕不造成任何污染。

排水板同時(shí)具備了蓄水、排水、透氣、保溫隔熱、阻根刺（防止植物根系破壞混凝土結(jié)構(gòu)）等多種功能，結(jié)合土工布一起使用，可以避免細(xì)顆粒基質(zhì)堵塞蓄水槽和排水通道，保持排水通暢和空氣流通，形成一個(gè)完整的、新型蓄、排水系統(tǒng)，直接以蓄水板和過濾土工布代替常規(guī)材料，（如陶粒、鵝卵石或貝殼等組成的過濾層）。蓄排水板四周相互拼接，鋪設(shè)時(shí)的空隙，作為下層排水道，其上的土工布過濾保濕層鋪設(shè)時(shí)也需搭接好。排水板上面覆蓋土工布，土工布相互搭接10～20cm，防止泥水穿過土工布，淤堵蓄排水系統(tǒng)，造成排水不暢，蓄水量減少；在土工布上面鋪10～20mm中粗砂，形成滲透過濾層，可阻止種植土流失。

3.3 坡屋面綠化及一體化施工技術(shù)

坡屋面特別陡坡屋面的種植土流失問題一直是困擾坡屋面綠化發(fā)展的技術(shù)難題，因此坡屋面綠化在屋頂綠化系統(tǒng)中占比很小，實(shí)施的相關(guān)案例和經(jīng)驗(yàn)文獻(xiàn)甚少。到目前為止，大部分的屋頂綠化仍是在平面屋頂中實(shí)現(xiàn)，土壤的固定和保持、綠化結(jié)構(gòu)與屋面結(jié)構(gòu)的結(jié)合等防滑措施是坡屋面綠化實(shí)現(xiàn)的主要難點(diǎn)之一。

近年來，在野外護(hù)坡治理的技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種噴混植土技術(shù)是值得推薦的一種施工方式?；緲?gòu)造層次依次是：阻根防水層、蓄排水層、過濾層、基質(zhì)層和種植層，施工順序?yàn)椋呵鍜呶菝妗移綄印佋O(shè)阻根防水層→安裝石籠→鋪設(shè)橡膠排水板→鋪設(shè)保水層→鋪設(shè)過濾層→鋪設(shè)防滑槽鋼骨架→鋪設(shè)輕質(zhì)土壤層→鋪設(shè)灌溉系統(tǒng)→噴混植土。

一體化施工技術(shù)是把防水層、蓄排水層集合起來的一種新型施工方法。此集成式構(gòu)造中，防水根阻卷材集合了防水阻根、隔離層、蓄排水層和過濾土工布等構(gòu)造層次，因此有防水好、耐根刺、易施工等居多優(yōu)勢。其防水阻根采用的是TOP（聚烯烴熱塑性彈性體）胎體材料，然后在其上粘接蓄排水氈而成的一種復(fù)合卷材。在平屋面和坡屋面中應(yīng)用非常方便，可用于各種混凝土屋面、鋼結(jié)構(gòu)屋面、木質(zhì)屋面。一般的輕型屋面綠化系統(tǒng)中，它的基本構(gòu)造層次如下：結(jié)構(gòu)屋面—隔汽層—保溫層—根阻防水卷材（復(fù)合蓄排水層）—營養(yǎng)土—植物層。在重型屋面綠化中需增加蓄水層、排水層的厚度，需單獨(dú)做蓄（排）水層。坡屋面綠化中依據(jù)屋面坡度進(jìn)行分隔需增設(shè)擋土板，以防水土流失。

4　結(jié)語

建筑行業(yè)是一個(gè)高消耗、高污染的行業(yè)，每年的消耗量占到全國能耗的28～30%，采暖和空調(diào)的能耗占建筑能耗的一半以上，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要，采用經(jīng)濟(jì)節(jié)能的保溫種植屋面實(shí)在為當(dāng)下的一種很好的方式，美化環(huán)境、節(jié)能保溫、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，此乃一舉多得。

建筑屋頂綠化技術(shù)對于改善綠化環(huán)境、提高廠區(qū)的環(huán)境質(zhì)量以及降低建筑能耗等都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，為打造新時(shí)代綠色環(huán)保的市政建筑具有更加長遠(yuǎn)的意義。

段靜妮（1983-），女，工程師，本科，主要從事總圖規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。

TU531.7

A

2095-2066（2016）07-0028-02

2016-2-23

羅結(jié)偉（1976-），男，工程師，本科，主要從事總圖規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。