基于“節(jié)約型園林”理念的園林材料應用研究

牛 琳

(北京景觀園林設計有限公司，北京 100029)

我國幅員遼闊、資源豐富，但由于人口眾多，人均資源量相對不足，日益增長的人口與逐漸匱乏的資源之間的矛盾成為制約我國可持續(xù)發(fā)展的重要因素，尤其是近年來，隨著人們對于物質生活文化要求的提升，各類型園林項目如雨后春筍般出現(xiàn)。

公園是人民休閑游憩的福祉工程，作為公園綠地的最基層描繪者，不少設計師存在著觀念認知偏差，在園林建設中過分強調(diào)景觀效果，卻忽略了對生態(tài)效益的考量，出現(xiàn)一些違背自然規(guī)律的設計策略，比如片面追求大草坪，造成養(yǎng)護成本極高；為了見效快，反季節(jié)栽植，大規(guī)格苗木；過分追求鋪裝平面形態(tài)，采用昂貴材料刻意處理，因大量切割造成用材浪費；由于城市更新而產(chǎn)生的建筑廢料、園林廢棄物沒有得到妥善處理，大部分被隨意丟棄，不僅降低土地資源利用率，也對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了不良影響。因此，要實現(xiàn)城市園林綠化的可持續(xù)發(fā)展，發(fā)展節(jié)約型園林勢在必行。

節(jié)約型園林的研究和采取的技術措施，主要體現(xiàn)在節(jié)地、節(jié)土、節(jié)水、節(jié)能、節(jié)材、節(jié)力等幾個方面，本文選取了園林綠化實現(xiàn)過程中的重要一項——園林材料，包括“竹鋼”、膠筑透水石、有機覆蓋物，結合筆者在2019年北京市世園會百果園項目的具體實踐，分析其在實際應用中的適應性，總結闡述了這三類材料的性能優(yōu)劣，以便在更多領域推廣利用。

1 “竹鋼”

1.1 “竹鋼”性能概述

“竹鋼”，全稱“高性能竹基纖維復合材料”，其原料主要采用小徑竹慈竹，該竹主產(chǎn)地在我國西南地區(qū)，竹材利用率高達90%以上。“竹鋼”通過酚醛樹脂均勻導入技術、纖維化竹束簾制備技術等多項技術加工而成，主要組成成分為88%的竹纖維，配以6%的酚醛樹脂及6%的水分[1]。由于“竹鋼”在制作過程中，沒有破壞竹纖維的貫通性和完整性，保留了高密度和高勻質度，而且使用高強樹脂黏合，因此可以做到強度更高、韌性更好、性能更穩(wěn)定。鑒于其獨特的物理性能，可實現(xiàn)大跨度的梁、柱、樓板結構，成為很好的結構用材，同時也因其均勻、自然的質感，非常適合應用于園林景觀中的景觀構筑物。

1.2 “竹鋼”在2019北京世園會百果園的應用

百果園作為2019年北京世界園藝博覽會中單體面積最大的展園，用地總面積約6.67 hm2。園內(nèi)不僅有種類豐富、景色優(yōu)美的果林景觀，還向游人展示了體現(xiàn)果樹園藝特色的藝術與生活，科技與文化，互動與體驗。園中設計了多組供游人體驗樂活生活、進行趣味科普的景觀構筑物，如樂果展廊、彩虹果吧，以及具有休憩展示功能的景觀廊架，如蘋果門、紫藤廊架、葡萄漏斗架、創(chuàng)意果市廊架(見圖1)，這些構筑物體量較大，廊架跨度較大，同時，為了響應世園會的辦會理念，讓全園的構筑物回歸到一個最自然、最生態(tài)的狀態(tài)，符合可持續(xù)發(fā)展理念的設計， 需要對資源和能源的使用效率、對健康的影響、對材料的選擇等方面進行綜合考慮，從而使其滿足可持續(xù)發(fā)展原則的要求。經(jīng)過考察，在有機質材料當中，百果園選用了“竹鋼”這種綠色環(huán)保材料，其有以下幾點優(yōu)勢：

1)“竹鋼”的原材料是慈竹，慈竹生長周期短，可循環(huán)再生，且生產(chǎn)過程中沒有廢氣廢水以及其他污染物的排放，也不會對生態(tài)環(huán)境造成負擔，可以從源頭貫徹“節(jié)約型園林”理念。

3)“竹鋼”達到E0級環(huán)保標準，防火級別為B1級，難燃級，有機材質的最高級別。

4)“竹鋼”纖維含量(質量分數(shù))高達73%，更有韌性，可以做成各種異型，更好的體現(xiàn)設計語言的表達。

5)“竹鋼”經(jīng)過28 h水煮循環(huán)實驗，證實其耐水性非常好，在不經(jīng)過防霉處理的情況下，可以達到二級的防霉標準，經(jīng)過防霉處理后，可以達到更好的防霉效果，為部分構筑物與水環(huán)境結合的場景提供了可能性[2]。

6) 以“竹鋼”作為結構構件不需要更多的借助于鋼結構和混凝土，設計和觀感更加純粹而貼近自然，因而不需要再進行表面二次裝飾外立面，這也是其他竹材所不具有的優(yōu)勢。

1.2.1 “竹鋼”構筑——蘋果門

蘋果門位于花映春暉區(qū)主入口，入口主景為弧形廊架陣列與水景的組合，蘋果門設計造型從蘋果的縱剖面輪廓演化而來，色彩選用中國紅，象征平安如意。凹陷處設置圓形淺水池，近觀池中，倒影將雙曲線弧形廊架擴展成環(huán)形。百果門形成的迎賓空間將游人引入園區(qū)(見圖3)。該構筑物由56根主梁圍合而成，主梁最大跨度28 m，最高8 m，底部又需長期與水體接觸，若要將設計理念實現(xiàn)，非“竹鋼”莫屬。主梁與次梁通過角碼連接，與混凝土基礎通過預埋件固定，考慮到竹鋼的易上色屬性，以及主入口區(qū)的景觀功能需求，全部構架噴涂紅色調(diào)和漆，增強了蘋果門的整體性和景觀性，強化了設計意圖。開園后，百果園入口蘋果門成為了游客爭相拍照留念的景點。

1.2.2 “竹鋼”構筑——紫藤廊架

紫藤廊架(如圖4所示)位于果香滿夏區(qū)，紫藤廊架可為攀緣植物提供攀爬條件，炎炎夏日中可為游人提供納涼場所。地面的不銹鋼板雕刻了與園中種植的蘋果、桃、李、梨、杏等果樹相關的成語、詩詞，融合于園路中，與廊架、座椅相呼應，使游人在輕松的休憩時刻，品味到我國歷史悠久的果業(yè)文化精華。該廊架主體為一個固定尺寸的橢圓形結構以橢圓中心為基點，沿垂直方向以固定角度旋轉排列開來，形成此起彼伏的視覺層次，單體廊架隨著游人動線步移景異，變幻豐富。主梁單體最大跨度7 m，最高4 m，座椅通長35 m，表面由竹鋼鋪設完成，不僅隔熱保溫，也與廊架的材質高度統(tǒng)一，渾然一體。竹鋼良好的加工性能使得廊架桁架擁有更多的細節(jié)，通過角鋼、自攻釘便可快速穩(wěn)定鏈接，施工簡便快捷，大大縮短了工期。

與石材相比，“竹鋼”的自重更輕，色澤自然，隔熱保溫；與金屬材料相比，“竹鋼”的強度和韌性更好，可實現(xiàn)更大的跨度和更加纖巧的結構體系；與木材相比，表面更加光潔平整，沒有木材的蟲蛀和結疤，原材料的再生周期短，且出材率更高。由此可見，“竹鋼”的優(yōu)良性能使其可作為低碳環(huán)?？沙掷m(xù)的新型材料大范圍推廣應用到園林景觀建設中。

2 膠筑透水石

海綿城市建設在我國得到了政府的高度重視，出臺了《關于推進海綿城市建設的指導意見》[3]，意見中指出到2020年，城市建成區(qū)20%以上的面積達到目標要求(即將70%的降雨就地消納和利用)，到2030年，這一指標將達到80%。海綿城市徹底摒棄了“快排式”傳統(tǒng)的排水模式，在城市排澇過程中堅持“滲、滯、蓄、凈、用、排”的六字方針，而第一道程序“滲”的作用至關重要，尤其是城市建成區(qū)，大面積的硬質鋪裝，直接影響了海綿工程的作用效率。

2.1 透水鋪裝材料的選擇

目前工程中應用的透水鋪裝面層包括透水磚、透水混凝土、露骨料透水混凝土、膠筑透水石。

一般透水磚的透水系數(shù)在500 mL/min左右，孔隙率大約為12%～15%，鋪設透水磚時，一般會在磚塊間留有縫隙，增強其透水能力，但這會導致整體結構穩(wěn)定性不足，由于百果園所在地延慶地處山區(qū)，整體氣候較為干冷，多數(shù)透水磚抗凍性較差，若后期無法得到持續(xù)妥善的養(yǎng)護，透水磚的景觀效果往往無法實現(xiàn)設計目標。

透水混凝土是一種蜂窩狀結構的混凝土，是由高強水泥、單級配碎石、專用增強劑和水經(jīng)過機械攪拌成干硬性混凝土后，再通過在專門攤鋪機械現(xiàn)場鋪裝而成的多孔混凝土，其具有透水透氣、較高強度、非封閉性等特質，透水系數(shù)一般同樣在500 mL/min左右，孔隙率在20%左右。露骨料透水混凝土是在透水混凝土的基礎上結合“露骨料”工藝而形成的高級裝飾型透水混凝土。透水混凝土和露骨料透水混凝土適用于公園綠地的人行道、觀光車道，市政廣場、商業(yè)區(qū)和居住區(qū)的休閑廣場、人行道，但是小型展園對于景觀精致度有較高的要求，透水混凝土和露骨料透水混凝土自然、粗糲的景觀效果顯然也不滿足需求。

膠筑透水石，又名聚氨酯碎石透水材料，是目前新興的一種環(huán)保型透水路面材料，相對于透水瀝青其將膠黏劑由瀝青替換為聚氨酯環(huán)氧膠[4]，集料可使用天然彩石、陶瓷顆粒、玻璃珠、彩砂等高級裝飾性骨料黏結，因此其景觀性較好。其透水系數(shù)可高達1 900 mL/min左右，孔隙率在30%左右，是所有透水路面中透水率最好的一種，能讓雨水快速滲透，加強地表與空氣的熱量和水分交換，改善地表植物和土壤微生物的生存條件，調(diào)節(jié)生態(tài)平衡。百果園的園路及場地大部分都以弧線形收邊，鋪裝分割走線有如行云流水一般，只有膠筑透水石路面能夠創(chuàng)造出無與倫比的景觀路面效果，其易于施工塑形(見圖5)，不褪色、不磨損，后期維護成本低，同時由于其是利用天然尾礦石材，變廢為寶，綠色環(huán)保，因此百果園的主要鋪裝材料選用了膠筑透水石。

2.2 結構做法的選擇

根據(jù)土壤類型、地質構造、隱蔽工程情況，透水鋪裝做法主要分為三種類型：排水型透水路面、半保水型透水路面和全保水型透水路面。排水型透水路面指的是面層透水，但是墊層和基層不透水，雨水透過面層后，沿不透水基層頂面排出路基外，再排到雨水井，最終排到城市雨水管網(wǎng)，該類型主要適用于地下空間以上的地面(如地下車庫等)。半保水型透水路面的面層和基層均透水，墊層不透水，雨水依次通過面層和基層，沿不透水墊層頂面排出路基外，這種類型也較依賴于城市排水系統(tǒng)，當城市排水系統(tǒng)不暢，或雨水超出了城市排水系統(tǒng)承載力時，并不能起到有效的作用。全保水型透水路面的面層、基層和墊層均使用透水材料，雨水可以滲入路基，儲存于土壤的內(nèi)部，相較于前兩種做法，全保水型鋪裝強度較低，更適用于人行道和園林鋪裝等。

結構做法也與場地的土壤類型有關，表1列出了不同土壤類型的滲透系數(shù)，可以看出黏土和粉土的滲透系數(shù)較小，砂土的滲透系數(shù)較大，說明砂土的透水性要高于黏土和粉土，根據(jù)百果園場地的土壤檢測報告顯示，場地內(nèi)大部分土質為砂質土，甚至摻雜有卵石、礫石，非常適宜建設全保水型路面。同時，考慮到世園會有展示期限這一特殊性，市政管網(wǎng)設施在閉展后會處于低維護狀態(tài)，因此園區(qū)鋪裝采用可以自由下滲補給地下水的全保水型路面做法最佳。

表1 各類土質的滲透系數(shù)范圍(摘自《公路排水設計規(guī)范》)

3 有機覆蓋物在百果園中的應用

有機覆蓋物是一種利用園林或林業(yè)廢棄物，包括樹皮、落葉、松球、椰糠等，經(jīng)過回收、篩選、腐熟、浸泡、著色、晾干后的一種生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)品，可生物降解、可著色，不僅消除了園林垃圾的處理壓力，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與城市綠地提供高效肥料，而且具有生態(tài)、美觀、環(huán)保、經(jīng)濟等諸多優(yōu)點。有機覆蓋物以其獨特的生態(tài)優(yōu)勢已經(jīng)廣泛應用于“節(jié)約型園林”中[5]。

3.1 有機覆蓋物在百果園使用的必要性

盡管發(fā)達國家有機覆蓋物已經(jīng)成為一個完善的成熟產(chǎn)業(yè)，但目前在我國園林廢棄物資源化理念并沒有引起足夠重視。由于園林廢棄物體積大、難以壓實，給收集運輸帶來了難題，同時，我國園林廢棄物處理機械的質量和性能還有待提高。種種的限制因素造成我國的有機覆蓋物行業(yè)與發(fā)達國家還有較大差距，因此，我們借由世園會的展示平臺，以百果園進行有機覆蓋物的應用示范，逐步改變?nèi)藗兊睦砟?，讓大家認識到園林廢棄物在城市綠地生態(tài)循環(huán)中的重要作用，以期推廣應用。

3.2 有機覆蓋物在百果園使用的適宜性

在水資源緊缺的北京，草坪的養(yǎng)護需要消耗大量用水，因此有機覆蓋物相較于傳統(tǒng)草坪，具有不可忽視的減少綠化用水的優(yōu)勢，而這一特點，尤其適用于展園，保證在閉展后相對較低的養(yǎng)護力度下，土壤也保有一定的水分，維持植物生長。

有機覆蓋物在百果園中有兩種使用場景，一是作為道路鋪裝，百果園的三級路基本就是使用有機覆蓋物鋪設完成的。例如，位于果香滿夏區(qū)的果園迷宮，是采用矮砧密植形式種植芭蕾蘋果而建成的一座果園迷宮(見圖6)，芭蕾蘋果之間的甬道就是由有機覆蓋物鋪設而成的，既發(fā)揮了其生態(tài)效益，又營造出自然野趣的氛圍。二是作為植被覆蓋的代替鋪設在樹池及栽植稀疏地段，例如，位于嘉實冬藏區(qū)的藝術漏斗架的場地，也是由有機覆蓋物鋪設完成(見圖7)。待葡萄成熟時，會爬滿漏斗架，下方空間也不適宜栽植其他植物，為了達到與全園和諧統(tǒng)一的生態(tài)自然的效果，我們也摒棄了硬質鋪裝，選用有機覆蓋物作為覆蓋栽植稀疏地段的介質，柔化了大面積構筑物無可避免的生硬感，拉近與游人的距離。

4 結語

在資源逐漸衰竭的今天，我們設計師在建設人類家園時，需要考慮的建設原則不僅僅是“以人為本”，更重要的是遵循“可持續(xù)發(fā)展”理念。在園林技術手段快速發(fā)展的推動下，節(jié)約型園林不再是傳統(tǒng)的控制成本、節(jié)水節(jié)能，而更多更廣泛的擴展到城市資源的利用效率，整體視角下，從源頭降低資源的消耗，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用，才可建設更加穩(wěn)定的生態(tài)環(huán)境，促進維護生態(tài)平衡，推進我國生態(tài)文明的可持續(xù)發(fā)展。