屋頂薄層綠化技術(shù)體系
隨著中國大規(guī)模的城市化進(jìn)程，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大和城市人口不斷增加，建筑物越來越高，密度越來越大，形成大量高密度的“鋼筋水泥的森林”，而起著調(diào)節(jié)城市生態(tài)環(huán)境的綠化和水面則不斷被蠶食，結(jié)果導(dǎo)致城市生態(tài)環(huán)境的惡化，出現(xiàn)了“熱島效應(yīng)”、“溫室效應(yīng)”、大氣環(huán)境和水環(huán)境被嚴(yán)重污染等諸多環(huán)境問題。被稱為建筑的第五立面的屋頂，卻仍然是都市中的尚待開墾的“處女地”，處于一種被忽略、被遺忘的地位。一方面是城市綠化面積和水面面積被越來越多的高密度建筑物逐步蠶食，另一方面大量的屋頂卻仍然素面朝天，未被有效利用，這就是目前在城市建設(shè)上存在的一對矛盾。而被眾多生態(tài)環(huán)境專家、城市規(guī)劃專家，建筑設(shè)計(jì)專家所推崇的“屋頂綠化”則是一種既能兼顧到城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需要，同時(shí)又能很好地解決城市生態(tài)環(huán)境問題的雙贏甚至多贏的解決方案。
目前，國內(nèi)幾個(gè)主要大中城市已經(jīng)開始意識到城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)的緊迫性，從政府的層面到市民的層面已經(jīng)開始關(guān)注屋頂綠化的發(fā)展，如上海、北京、廣州、深圳、杭州、武漢、廈門等地政府都在研究屋頂綠化的建設(shè)和普及推廣工作。廣州市在2002年9月，由市建委、綠化委員會、市政園林局等單位出臺了關(guān)于屋頂綠化發(fā)展的政策，要求今后所有的新建建筑都必須進(jìn)行屋頂?shù)木G化美化，而且屋頂綠化與主體建筑的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收同時(shí)進(jìn)行，這使得廣州成為國內(nèi)各城市中第一個(gè)推出屋頂綠化強(qiáng)制性政策的城市。據(jù)了解，廣州市的屋頂綠化工作目前處于試驗(yàn)階段，通過部分試點(diǎn)工作，進(jìn)行總結(jié)提高，最終形成規(guī)范性的屋頂綠化標(biāo)準(zhǔn)，然后在廣州市大規(guī)模推廣。上海綠化管理部門準(zhǔn)備在今年修改有關(guān)綠化管理?xiàng)l例，將屋頂綠化納入管理?xiàng)l例的條款之中，通過強(qiáng)制立法大力推廣屋頂綠化；深圳市的有關(guān)部門也在醞釀類似的屋頂綠化政策。相信今后會有更多的城市陸續(xù)開展屋頂綠化的發(fā)展和普及推廣工作。
屋頂綠化的特殊性
屋頂綠化不同于地面上的一般綠化，其特殊性可以歸結(jié)為以下5點(diǎn)：
1）
屋頂綠化需要考慮建筑物的承重能力：在建筑物上種植植物，種植層的重量必須在建筑物的可容許荷載以內(nèi)，否則的話，建筑物可能出現(xiàn)裂紋并引起屋頂漏水，嚴(yán)重的還可能會造成坍塌事故。
2）
屋頂綠化需要考慮快速排水：建筑結(jié)構(gòu)層為非滲透層，雨水和綠化灑水必須盡快排出，如果屋面長期積水，輕則會造成植物爛根枯萎，重則可能會導(dǎo)致屋頂漏水。
3）
屋頂綠化需要保護(hù)建筑屋面和防水層：植物根系具有很強(qiáng)的穿透能力，如果不設(shè)法阻止植物根系破壞建筑屋面和防水層，就可能會造成防水層受損而影響其使用壽命，還可能造成屋頂漏水。
4）
屋頂綠化需要考慮項(xiàng)目完成后的日常維護(hù)保養(yǎng)：屋頂綠化不同于地面綠化，可能建在數(shù)層高樓房的屋頂，所以必須考慮后期的維護(hù)保養(yǎng)的問題，如定期澆水、修剪、除蟲和施肥等，例如較高樓層的屋頂綠化面積較大時(shí)，建議采用自動噴灑裝置或自動地中滴灌裝置；考慮到城市缺水的問題，還可以將屋頂綠化澆水系統(tǒng)與建筑物的中水系統(tǒng)或者雨水收集處理系統(tǒng)相連，用中水或者收集的雨水作為綠化澆灌用水，可以起到節(jié)約優(yōu)質(zhì)飲用水的作用。
5）
屋頂?shù)姆N植環(huán)境比較惡劣：由于屋頂上日曬、風(fēng)吹、水分過快蒸發(fā)、干旱等種植環(huán)境不同于地面，所以選擇植物品種時(shí)需要選擇喜日照、抗風(fēng)性強(qiáng)、耐旱等耐候性強(qiáng)的植物品種。
�。▓D1）為屋頂薄層綠化方法的示意圖，由屋面開始，分別是防根系穿透層（簡稱防根層或隔根層）、架空排水板、過濾層、輕質(zhì)人工培養(yǎng)土層和表面覆蓋層。屋頂薄層綠化技術(shù)體系充分考慮了屋頂綠化的特點(diǎn)，一方面大大減輕綠化種植層的重量和厚度，另一方面又很好地解決了綠化層排水、基質(zhì)層的保水保肥、植物根系的呼吸和生長、屋頂防水層和屋面層保護(hù)等諸多困擾屋頂綠化發(fā)展的問題，是代表屋頂綠化未來發(fā)展方向的綜合性技術(shù)解決方案。該項(xiàng)技術(shù)是我們追蹤國際上屋頂綠化的最新技術(shù)潮流研究開發(fā)的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的屋頂綠化新技術(shù)。
屋頂薄層綠化技術(shù)
1．種植層薄層化輕量化技術(shù)
為了設(shè)法降低屋頂綠化種植層的重量和厚度，我們從兩方面進(jìn)行了技術(shù)開發(fā)：
1）開發(fā)屋頂綠化專用人工輕質(zhì)培養(yǎng)土（GT-I型）
分析了大量天然質(zhì)料的特性，從中篩選出數(shù)種以最佳比例、經(jīng)現(xiàn)代科學(xué)方法配制完成，富含植物生長所需的有機(jī)質(zhì)和各種微量元素，不含任何普通土壤和牲畜糞便成分，是一種新型的、優(yōu)質(zhì)的無土栽培基質(zhì)。經(jīng)廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所檢測，其干容重不到普通土壤（對比土樣）的四分之一（24%），濕容重也不到普通土壤（對比土樣）的一半（43%），是一種優(yōu)良的輕質(zhì)培養(yǎng)土；經(jīng)檢測其持水量和陽離子代換量分別為57.31%和7.16cmol/kg，是普通土壤（對比土樣）的3.2倍（18.14%）和2.1倍（3.34cmol/kg），所以是一種保水能力和保肥能力極好的無土栽培基質(zhì)。
GT-I型人工培養(yǎng)土中無機(jī)質(zhì)天然質(zhì)料占到70%以上（體積比），不會像以有機(jī)質(zhì)為主的無土栽培基質(zhì)隨著有機(jī)質(zhì)的分解和吸收，種植層出現(xiàn)逐漸變薄導(dǎo)致根系裸露的現(xiàn)象，根系裸露會影響到花卉植物的生長。其質(zhì)地疏松、不宜板結(jié)、具有優(yōu)良的排水和透氣性能。可以作為屋頂綠化種植層基質(zhì)使用，也可以作為土壤改良劑與當(dāng)?shù)仄胀ㄍ寥琅浜鲜褂茫ㄈ?:1或1:1的比例配比），這樣一方面大大改善普通土壤的保水保肥能力，防止土壤板結(jié)，增強(qiáng)其排水和透氣特性，還可以節(jié)約材料成本。
人工培養(yǎng)土由純天然質(zhì)料構(gòu)成，不含任何化學(xué)合成成分，是一種對環(huán)境友好的輕質(zhì)培養(yǎng)基質(zhì)，可以長久地多次使用，屋頂花園使用完了還可以作為大田的土壤改良劑繼續(xù)使用，不會污染環(huán)境及造成浪費(fèi)。需要注意的是，由于輕質(zhì)人工培養(yǎng)土質(zhì)輕，干燥狀態(tài)下易于被風(fēng)吹散，草坪等地被植物的根系可以保護(hù)其免被風(fēng)吹起，灌木和樹木根部地表有裸露時(shí)，可以覆蓋2～3cm厚的GT-CL型表層覆蓋材料（一種經(jīng)過特殊處理過的松樹皮顆粒，其粒徑為5～15mm），也可以直接覆蓋2～3cm厚的普通土壤。起到防止培養(yǎng)土顆粒被風(fēng)吹起和表層美化的作用，同時(shí)還可以維持地表濕度，防止種植層內(nèi)水份過快蒸發(fā)（見圖2）。
2）應(yīng)用取代陶粒（或碎石）排水層的輕質(zhì)薄層排水板
我們自主開發(fā)的輕質(zhì)薄層架空排水板GT-DP-M28，已經(jīng)獲國家專利局頒發(fā)專利證書。其結(jié)構(gòu)采用蜂巢狀的設(shè)計(jì)，在保證最大限度的架空排水空間（約25升/m2）、實(shí)現(xiàn)高效快速排水的同時(shí)，擁有超強(qiáng)的耐踏壓強(qiáng)度（經(jīng)過測試，常溫下其耐壓強(qiáng)度約為150噸/平方米）。每個(gè)單體尺寸較小（290x330mm），方便運(yùn)輸；單體采用可相互組合連接的結(jié)構(gòu)，在施工現(xiàn)場按照場地形狀和尺寸可以簡單快捷地連接成一體化的架空排水層，以防止可能出現(xiàn)的移位。其厚度僅28mm，每平方米重量僅為約3kg，實(shí)現(xiàn)了排水層的薄層化和輕量化。如果采用100～150mm的陶粒排水層，僅排水層自身的潤濕重量就達(dá)80～120公斤/平方米。（見圖3）
架空排水板將濕潤的綠化種植層與屋面隔開來，在種植層之下形成一空氣薄層，該空氣薄層均勻地分布于整個(gè)種植層培養(yǎng)基質(zhì)的下方，一方面可以避免屋面長期出于過濕的狀態(tài)，另一方面還可以有效促進(jìn)花卉植物根系的呼吸，有利于植物的生長。架空排水板可以根據(jù)需要很容易地切割以適應(yīng)場地形狀的要求，具有良好的施工便利性；同時(shí)排水板既可以水平設(shè)置，也可以傾斜或豎向設(shè)置，可滿足各種不同施工場地的需求。材質(zhì)為輕質(zhì)塑料，使用完了廢棄的排水板還可作為廢舊塑料回收再利用，不會對環(huán)境造成污染。
2．屋頂綠化的排水
屋頂綠化的排水是一個(gè)很重要的問題，必須予以足夠的重視。我們在處理排水時(shí)，在整個(gè)種植層下部設(shè)有架空排水板層，保證經(jīng)種植層滲透的雨水或綠化灑水可以快速地進(jìn)入排水板架空層，隨屋面的排水坡流向屋面集水口，排入排水立管。集水口的處理有兩種做法（見圖4），左邊為推薦的集水口處理方法，其特點(diǎn)是屋頂綠化采用獨(dú)立于建筑物女兒墻的花壇式布局，在女兒墻與花壇檔墻之間預(yù)留檢修通道，可以定期檢查和清理集水口，以防止被樹葉、垃圾等異物堵塞。每個(gè)花壇應(yīng)至少設(shè)置兩處排水口。如果不能采用獨(dú)立的花壇式種植，屋頂綠化需要將屋頂集水口置于種植區(qū)內(nèi)時(shí)，建議采用圖4右邊所示集水口檢查井的方法，檢查井的蓋板可以打開，以便定期檢查和清理集水口，防止被樹葉及垃圾等異物堵塞，保證排水順暢。
3．建筑屋面和防水層的保護(hù)
我們知道植物根系具有很強(qiáng)的穿透能力，所以屋頂綠化必須要設(shè)法保護(hù)建筑屋面和防水層。一旦造成防水層破壞引起屋頂漏水，就會給頂層用戶的工作或生活造成很大困擾，而且維修工程非常繁雜，因?yàn)槲蓓斢新┧圹E的地方，未必就是防水層破損的地方，所以需要將屋頂綠化全部拆除，尋找防水層破損位置進(jìn)行修補(bǔ)或者重新作防水層。由此看來，屋頂綠化在技術(shù)上必須考慮保護(hù)建筑屋面和防水層。我們在建筑屋面之上、架空排水板之下設(shè)有一層防根層，以防止根系損傷屋面和防水層。目前國外最新的屋頂綠化技術(shù)是采用優(yōu)質(zhì)高性能的防根層，將綠化種植層直接設(shè)在建筑防水層之上，省去了屋面的保溫層和混凝土保護(hù)面層，這樣可以節(jié)省約80～140公斤/平方米屋面荷載，從而增加了綠化種植層的可容許重量，可以實(shí)現(xiàn)變化豐富的植物配植，建造美麗的“屋頂花園”。如果在建筑防水層之上直接作屋頂綠化，防水層必須采用安全性高、使用壽命長的防水層，并建議在建筑防水層之上鋪設(shè)兩層防根層，以提供足夠的安全保護(hù)。
4．屋頂薄層綠化方法與傳統(tǒng)屋頂綠化方法的比較
我們將屋頂薄層綠化方法與傳統(tǒng)的屋頂綠化方法進(jìn)行了比較，比較結(jié)果參見圖5�？梢钥闯鲇捎诓捎帽Ｋ员７市阅軆�(yōu)良的輕質(zhì)人工培養(yǎng)土，種植基質(zhì)層的厚度可以減少一半以上；由于人工培養(yǎng)土的濕容重約是普通土壤的1/2，所以單單種植基質(zhì)層的重量就可以減少到四分之一以下。其次，由于采用架空排水板取代陶粒排水層，可以將排水層的重量由約100kg/平方米減少到3
kg/平方米，厚度由約100～150mm減少到28mm。再次，采用雙層防根系穿透保護(hù)層，可以省去屋面的保溫層和混凝土保護(hù)面層，又可以節(jié)省約80～140kg/平方米屋面荷載。這樣，傳統(tǒng)綠化如果種植層厚度為1240mm，重量為1540
kg/平方米的話，采用屋頂薄層綠化技術(shù)種植層厚度減小為430mm，重量減輕為235kg/平方米（注：圖示重量不包括種植植物部分重量），成功地實(shí)現(xiàn)了我們所追求的屋頂綠化的薄層化和輕量化。
綜上所述，屋頂薄層綠化技術(shù)不僅適用于新建建筑，也適合于現(xiàn)有建筑，特別是對于現(xiàn)有建筑，其屋頂可容許荷載一般為100～150kg/平方米，如果采用傳統(tǒng)的屋頂綠化方法，大部分現(xiàn)有建筑由于結(jié)構(gòu)荷載的要求無法滿足而難以實(shí)施屋頂綠化，如果利用屋頂薄層綠化技術(shù)，這些現(xiàn)有建筑就可以輕松地披上“綠裝”，這樣就極大地拓展了屋頂綠化推廣和普及的范圍，為城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)開辟了新的、更廣闊的空間
