屋頂綠化設計與施工技術探討

徐懿

摘要?城市快速發(fā)展下，屋頂綠化已成為增加城市綠化、改善生態(tài)環(huán)境的有效手段。隨著屋頂綠化在國內(nèi)的快速開展，實際工程施工中出現(xiàn)了較多施工不規(guī)范的問題。針對屋頂綠化的設計和施工流程進行了闡述分析，根據(jù)施工經(jīng)驗總結了屋頂綠化施工時的限制因素，并提出了相應的建議。

關鍵詞?屋頂綠化;施工技術;經(jīng)驗

中圖分類號?S?731文獻標識碼?A文章編號?0517-6611（2020）17-0124-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.17.032

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Analysis on Technologies of Roof Greening Design and Construction

XU Yi

（Shanghai Changning Landscape Construction Co.， Ltd.， Shanghai 200051）

Abstract?With the rapid development of city， roof greening had become an effective way to increase urban greening and improve the ecological environment. And with the rapid development of roof greening in China， there were many unstandardized problems in the actual construction. This paper expounded and analyzed the design and construction process of roof greening， summarized the limiting factors of roof greening construction according to the construction experience， and provided corresponding suggestions.

Key words?Roof greening;Construction technology;Experience

21世紀，我國高密度城市快速發(fā)展，人綠比例失衡加劇，城市居住環(huán)境面臨一定挑戰(zhàn)，也增加了城市能源消耗[1]。屋頂綠化成為增加城市綠化覆蓋率，緩解城市內(nèi)澇、空氣污染、熱島效應等生態(tài)環(huán)境問題的有效措施[2]。國際上已將屋頂綠化作為應對氣候變化的重要手段。

當前，城市可利用土地越來越少，尤其是中心城區(qū)地面綠化增量空間非常有限，因此，將城市綠化由水平向立面、由單層向復層發(fā)展既符合城市發(fā)展需求，也是2035城規(guī)目標的要求。隨著對生態(tài)環(huán)境需求的高漲，廣大市民不但要求低頭見綠，而且要求抬頭見綠。屋頂綠化可以滿足市民對城市環(huán)境的需求，極大地豐富城市綠化形式，同時，也是推進城市綠化美化彩化工作的重要實施途徑。

然而，與地面綠化不同，屋頂綠化是以建筑為載體形式的特殊綠地，涉及的施工與維護決定了其能否長期有效地發(fā)揮應有作用，目前國內(nèi)屋頂綠化技術尚處于起步階段，相關施工與維護技術并不完善。本文圍繞我國屋頂綠化在施工和維護過程中遇到的問題進行分析，以期為城市屋頂綠化的建設與發(fā)展提供借鑒。

1?屋頂綠化分類

屋頂綠化（roof greening）是指以建筑物、構筑物頂部為載體，以植物為主體進行配置，不與自然土壤接壤的綠化方式，是多種屋頂種植方式的總稱[3-4]。根據(jù)《上海市屋頂綠化技術規(guī)范》（DB31/T493—2010），屋頂綠化的構造層自下而上依次為防水層、排（蓄）水層、隔離過濾層、基質(zhì)層和植被層。

根據(jù)荷載要求，屋頂綠化可分為花園式屋頂綠化、組合式屋頂綠化和草坪式屋頂綠化3種類型[5]。其中，花園式屋頂綠化的植物以復層結構為主，一般由適生性強的小型喬木、灌木或地被植物組成[6]，并配置一定量的園路、座椅和園林小品等，為游人提供一定的游覽和休憩活動空間，更多地體現(xiàn)了生態(tài)性、景觀性和休憩性;組合式屋頂綠化以地被植物為主，并在屋頂承重部位配置復層植物或盆栽植物，其更多體現(xiàn)景觀性和生態(tài)性;草坪式屋頂綠化采用地被植物或攀援植物進行單層植物配置，以大面積鋪植為主，其主要體現(xiàn)生態(tài)性。

2?屋頂綠化施工技術要點

屋頂綠化施工既是一項系統(tǒng)工程，也是具有“高空”作業(yè)的特殊性，因此在進行屋頂綠化施工時應按照嚴格的流程進行（圖1）。

2.1?屋頂荷載

屋頂綠化的荷載包括靜荷載和活荷載，其中靜荷載包括屋頂綠化的耐根穿刺防水層、排（蓄）水層、過濾層、種植基質(zhì)和植被層等結構[7]和設備的荷載，其在使用期間不隨時間發(fā)生變化;活荷載包括風荷載、雨荷載、維護管理屋頂綠化時的荷載、植物生長所增加的荷載、屋頂綠化系統(tǒng)里蓄水增加的荷載、生長介質(zhì)的干重和濕重[8]，以及上人后增加的荷載等。

根據(jù)《種植屋面工程技術規(guī)程》（JGJ 155—2007），草坪式種植屋面荷載不小于1.0 kN/m2，花園式種植屋面荷載不小于3.0 kN/m2。屋頂綠化必須保證建筑荷載安全，設計施工前需進行荷載測試，以確定屋頂?shù)淖畲蟪兄亓Γ鶕?jù)荷載確定屋頂綠化可實施的類型。荷載也是屋頂綠化植被選擇的關鍵因素（表1），施工前需計算出屋頂綠化所增加的荷載值（荷載計算指標見表2）。此外，根據(jù)屋頂?shù)暮奢d，核算可容納游人數(shù)量，以保證建筑承重安全。屋頂綠化也需要定期修剪維護，以控制植物生長，降低屋頂荷載。

2.2?施工要求

在任何情況下，屋頂綠化的建設、使用和養(yǎng)護都不應危及安全。從建設、服務、健康、植物和安全通道等層面出發(fā)，設計功能全面，方便未來養(yǎng)護、更換和維修，有足夠空間或安全的永久通道，以提高項目建成后的安全性。

2.2.1?總體要求。

在屋頂綠化的施工和養(yǎng)護期間，屋頂荷載不能超過其所能承受的最大荷載。材料運送選擇“隨運隨用”原則，運送方式包括井架運送、貨梯運送、吊機運送和自制簡易裝置。為保證人員施工安全，需對施工人員進行安全知識培訓，以提高其安全意識，同時做好保護措施。屋頂綠化設計安裝應符合消防安全工程，具有防雷電、防水、防風等保護設施，并具有出入屋頂工作現(xiàn)場的安全通道。對于難以進行養(yǎng)護的區(qū)域，需提供可進行安全養(yǎng)護的方法。

2.2.2?材料要求。

屋頂綠化植物的養(yǎng)護至關重要。在設計階段，必須考量植被養(yǎng)護的便利性及養(yǎng)護頻率。在選擇屋頂景觀材料和植物時，優(yōu)先考慮低養(yǎng)護的材料和耐旱耐病耐寒的植物，在常具有強風的區(qū)域，需選擇抗風性良好的植物?；▓@式屋頂綠化傾向于選擇小型喬木，其種植必須在屋面結構荷載以內(nèi)（包括風荷載）充分錨定，且其盡量避免種植在建筑物邊緣。定期修剪長樹枝，以減少對風的阻力;定期檢查潛在的風險、危險等問題，如樹枝高空掉落。若從屋頂上移除喬木，應采取相應的預防措施以保證安全，如防止物體或人員從高空墜落。

理想條件下，屋頂綠化應采用簡單有效的系統(tǒng)，盡量減少使用危險材料、溶劑和黏合劑;施工過程中，應盡量降低噪音，同時采取減少有害煙霧和細粉塵顆粒排放的措施;設計和施工時應注意是否存在不透水的區(qū)域或植物積水等，以避免蚊子大量繁殖。

2.2.3?安全要求。

在屋頂安裝永久通道（如樓梯和升降梯），以減少腳手架和梯子的使用。如果無法避免使用腳手架，則應根據(jù)規(guī)定進行搭建、使用和拆除，如果工作涉及在低矮或無護欄的屋頂邊緣進行作業(yè)，則應根據(jù)專家的要求，在生命線和安全帶上安裝設置適當?shù)腻^點;此外，需妥善固定設備以防止高處墜落。

當屋頂處于孤立狀態(tài)且環(huán)境惡劣時，需隨時能獲取清潔水，以便于應對緊急情況，如維修人員中暑或遭受割傷需立即清潔傷口等。在設計階段，建議保留防雨防曬的存儲空間來放置養(yǎng)護設備，以減少屋頂空間的混亂，同時保證維修人員可快速獲得工具以進行高效養(yǎng)護。

2.3?屋面防水

根據(jù)《種植屋面工程技術規(guī)程》（JGJ 155—2013）和《屋面工程技術規(guī)范》（GB 50345—2012），屋頂綠化防水層應滿足一級防水設防要求，且需進行二次防水處理，即在普通防水層基礎上增加耐根穿刺防水層。二級防水層使用年限在20年以上。阻根層包括化學性阻根和物理性阻根2種方式，目前施工中常用的屋頂防水材料一般為含有化學阻根劑的瀝青防水卷材或合成高分子防水材料等。卷材又分為全黏結防水卷材和非黏結防水卷材（圖2）。非黏結防水卷材不需要在屋頂表面和膜之間增加黏合材料，可快速安裝;與非黏結防水卷材相比，全黏結防水卷材可更好地識別和控制漏水處。采用物理性阻根時，一般會在二次防水處理后鋪設滑動分離層，防止排水板和阻根膜之間黏連，常用400 g/m2無紡布，起到保濕和分離作用。

鋪設二級防水層前，首先需要清掃屋頂表面，灰塵會影響二次防水層或阻根層的黏連，尖銳的雜物容易扎破防水層和阻根層。其次進行蓄水試驗，避免屋頂綠化施工前出現(xiàn)滲漏，從而影響建筑安全。施工時，一般做法是封住屋頂排水孔，往屋頂注水至頂面上方5 cm并保持24 h，以檢查屋頂防水層是否有效。二次防水處理時，原有屋頂防水層是剛性防水時，直接在原有防水層上加涂防水涂膜;原有屋頂防水層是柔性防水時，則加設一層同性熱熔或非熱熔防水層。二次防水施工時需重點關注女兒墻和屋面設備的節(jié)點，以及變形縫、陰陽角、泄水口、搭接、邊條。

2.4?排（蓄）水層

排（蓄）水層同時具有排水和蓄水功能，其可以改善基質(zhì)的通氣狀況，為根系滲透提供更多附加空間，有利于提高植物的耐旱性;可排除基質(zhì)層過量的水分，防止水分淤積，有效緩解瞬時集中降雨或灌溉時對屋頂承重造成的壓力;儲存種植層滲出的多余水分，土壤缺水時提供植物所需水分;為根系滲透提供更多附加空間。根據(jù)施工經(jīng)驗，排（蓄）水層有卷材和塊板2種，卷材在坡面上鋪設是需要順坡搭接，塊板鋪設時必須搭扣連接，搭接寬度不小于10 cm。

為防止基質(zhì)層細小顆粒隨水流進入排水管道造成堵塞，排（蓄）水層上還需鋪設過濾層，一般常見的材料為聚酯纖維無紡布等，無紡布規(guī)格一般為250～300 g/m2，搭接寬度20 cm，其上翻沿口與種植土平齊。

2.5?種植基質(zhì)層

由于屋頂綠化荷載和環(huán)境條件等因素的影響，屋頂綠化基質(zhì)具有輕質(zhì)、透水、保濕、養(yǎng)分適度等特性，一般由各種天然或人造、有機或無機材料組合或混合而成（表3）。選擇基質(zhì)層材料時，需考慮屋頂綠化的用途、屋頂荷載、屋頂排水和植被生長需求。國內(nèi)屋頂綠化基質(zhì)大多選擇混合土，而基質(zhì)板（圖3）和種植墊（圖4）在國外使用較為廣泛。目前，種植墊或預培種植墊逐漸應用于草坪式屋頂綠化中，其通常包括植被、生長介質(zhì)和纖維墊3個部分，種植墊通常20～50 mm厚，具有重量輕、易施工的優(yōu)點。

2.6?種植植物

應選擇生長緩慢、非直根性、耐修剪的本土植物，盡量避免使用竹子。從安全角度考慮，屋頂綠化不宜選擇高大喬木及深根、穿透能力強的植物，以保證屋頂結構的安全性。在屋面荷載范圍內(nèi)可適量種植小喬木，但須嚴格控制大喬木，喬木高度不得高于4 m。從生態(tài)角度考慮，以抗逆性強、易成活、低維護的植物為首選，便于養(yǎng)管，保持植物正常持續(xù)生長;以抗污、降噪、滯塵、吸霾等作用強的植物為優(yōu)選，改善城市生態(tài)環(huán)境。從經(jīng)濟美觀角度考慮，應選擇易移植、耐修剪、耐粗放管理、生長速度適宜且不會對所依附的結構產(chǎn)生影響的植物。

植物栽植時應選擇正常季節(jié)施工，最大程度確保成活率[10]。在栽植較高植物的時候，尤其處于風口處的植物需要對其進行固定處理，對于2 m 以上的小型喬木需要對其根部進行固定處理，固定方法分為地上支撐法（圖5）和地下固定法（圖6）。植物種植時建議根據(jù)對水分或陽光等不同需求進行分區(qū)，以利于其生長和養(yǎng)護，也便于合理設計灌溉系統(tǒng)。土壤裸露部分應鋪設覆蓋物，如陶粒、卵石、白砂石或樹皮。

2.7?屋頂綠化灌溉

由于屋頂蒸發(fā)量大，種植基質(zhì)薄，排水迅速，基質(zhì)容易干燥，為提高灌溉質(zhì)量，應采用少量頻灌的方法進行灌溉。常用方式有人工澆灌、自動噴灌、滴灌和滲灌，優(yōu)先設計滴灌、滲灌和微噴灌等節(jié)水微灌裝置。優(yōu)先采用智能控制技術，也可以采用配件，如雨水傳感器和土壤濕度檢測器，以進一步提高自動灌溉系統(tǒng)的效率。采用自動灌溉系統(tǒng)可大大降低人工維護費用，減少維護成本。灌溉設備應以微灌為主，噴灌為輔，預留人工澆灌接口作為應急措施，應對可能會對植物生長產(chǎn)生不利影響的長期干旱。

3?結語

屋頂綠化的施工程序要求嚴格，必須按規(guī)范進行，不能交叉施工或前后顛倒。在保證上一道程序合格后，施工人員才能進入下一道程序，這是由于事后發(fā)現(xiàn)前道程序出現(xiàn)錯漏時，無法進行局部修補，只能返工重做。屋頂綠化施工界面小，沒有額外的材料堆場或加工場地，因此施工進度必須按計劃進行，不能搶工期或搞人海戰(zhàn)術。

總結屋頂綠化施工限制因素有：①場地限制，卸貨處無法吊運，而吊運處不能卸貨;②施工時間限制，屋頂綠化只能在周末或晚間施工;③設備使用限制，商務樓屋頂綠化施工時，只能在下班后使用指定貨梯。

提出以下建議對策：

①基于場地限制等因素，盡量將成品或半成品運送至屋頂;②現(xiàn)場施工需做好場地保護，避免任何鋒利的物料、工具與阻根層和防水層直接接觸，硬質(zhì)材料的堆放處必須有防護墊，運輸通道需鋪設防護板，翻斗車前撐腳用橡膠色包裹。除此之外，需禁止施工人員穿帶鐵釘?shù)钠ば?，禁止在屋頂上使用釘鈀、尖鍬等鋒利的工具;

③完善售后服務，使屋頂綠化保持良好狀態(tài)。眾多案例表明，由施工單位負責養(yǎng)護的屋頂綠化景觀面貌保存良好，而移交給業(yè)主養(yǎng)護的屋頂綠化往往被疏于管理，景觀面貌逐年下降，甚至出現(xiàn)荒廢退化現(xiàn)象。施工單位可建立屋頂綠化項目養(yǎng)護跟蹤檔案，一方面提高養(yǎng)護水準，另一方面可對業(yè)主進行病蟲害防治、補水、修剪等知識培訓。

目前我國對屋頂綠化的重視逐漸加強，2010年住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布新版《國家園林城市標準》，將“立體綠化推廣”納入園林城市指標體系[11];2017年3月，國務院參事、住房和城鄉(xiāng)建設部原副部長、中國城市科學研究會理事長仇保興闡述了立體化的城市功能和空間將成為解決面臨的問題和保持城市緊湊發(fā)展的有效途徑。北京、上海等城市也相繼推出鼓勵措施，如上海市在市綠委辦的組織推動下，屋頂綠化可折算成地面綠化面積，以鼓勵業(yè)主建設屋頂綠化。根據(jù)近幾年的施工經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，屋頂綠化施工技術還存在較多問題，如喬木未得到合理固定支撐、屋頂綠化泥土流失、植物根系穿透阻根防水層甚至穿透屋面、缺乏養(yǎng)護導致植物死亡等。因此，國內(nèi)屋頂綠化的發(fā)展需總結多年經(jīng)驗教訓，規(guī)范設計、施工、檢查驗收和養(yǎng)護管理，加強國內(nèi)外屋頂綠化技術的學習交流，積極引進國外屋頂綠化先進技術，以全方位支持國內(nèi)屋頂綠化的發(fā)展。

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