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以创新思维设计屋顶绿化方案

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2020年6月23日
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以创新思维设计屋顶绿化方案
高分子自粘防水卷材、 储排水垫在屋顶绿化中的应用
——郑泽宗

珠海金力防水技术有限公司

目 录

第一章 前 言 1
第二章 屋顶绿化构造基本要求 2
第一节 防水层 2
第二节 储、 排水层 3
第三节 种植层 4
第四节 给、 排水 4
第三章 屋顶绿化设计 5
第四章 施 工 8
第一节 施工工艺流程及技术要求 8
第二节 施工验收 10
第五章 构造设计与效果图 11
作者简介 16

第一章 前 言
随着城市生态环境的恶化, 越来越多的市民已经意识到绿色环境与身心健康、 生活质量息息相关, 城市立体绿化也逐步的受到重视。
新世纪开始, 中国的大城市加大建设建筑立体绿化和屋顶花园的力度, 于是, 一些大中城市开始注意约占城市建设面积1/5的建筑物绿化问题。前不久, 建设部就贯彻落实《国务院关于深化改革土地管理的决定》精神做出部署, 其中要求”鼓励和推广屋顶绿化和立体绿化”。上海率先将屋顶绿化立法, 北京、 深圳、 广州、 杭州等城市相继开展了试点。北京市农林科学院的楼顶上还试种了蔬菜和中草药, 效果显著, 收获可观。同时夏季还能降低室温4摄氏度以上。充分利用空中空间, 增加可视绿量。大型住宅区屋顶绿化工程, 一种新型的”空中花园”应运而生。
但在”空中”建造花园必竟与在地面建造花园不同, 涉及到建筑荷载、 防水、 种植等方面的技术问题。我公司研发中心与建筑、 园林等专业技术人员协作, 对建筑防水、 储排水、 种植层及各类建筑物景观设计等, 进行了系统研究, 取得了可喜成果即”建筑物立体绿化系统”。其中有防水、 防根系穿刺的高分子复合自粘防水卷材、 储排水垫两个产品为重大科技创新项目, 并已申请国家专利, 高分子复合自粘防水卷材专利号: ZL 6506·8; 用于绿化的储排水垫专利号: 5125·9 。
”建筑物立体绿化系统”, 包括建筑物立体种植基本构造技术要求, 根据建筑物类型设计景观选择, 以及种植植物品种及管理方法。
”建筑物立体绿化方案设计”尽管考虑到了在建、 已建、 待建建设项目对绿化不同的要求因素, 难免有不尽人意之处, 希望能在经过实践以后, 得到完善和提高。

第二章 屋顶绿化构造基本要求
第一节 防水层

防水层是建筑物种植的关键构造层, 防水层失败将无法进行种植, 而且防水层掩埋于种植层以下; 翻修的代价很大, 故防水层设防标准应满足《屋面工程技术规范》中一、 二级防水设防要求, 即采用两道以上防水设防, 防水层有效使用寿命要尽可能的长。
本方案设计采用的2.0mm厚CPS800或CPS1000高分子复合自粘防水卷材, 以0.8mm厚或1.0mm厚HDPE复合片材做覆面层, 具有较强的耐根系穿刺强度, 底面为1.2mm厚橡胶沥青自粘胶层, 具有较强的防水性能、 蠕变性能和自愈合能力。由于HDPE复合片材在掩埋情况下降解、 老化非常缓慢, 据前苏联水科院研究结果表明, 合成树脂片材在掩埋情况下寿命可达50年以上。其主要物理性能指标: ( 见下表)

项 目
指 标
CPS 300
CPS 500
CPS 800
CPS 1000
不透水性
压力MPa≥
0.3
0.4
0.5
0.6
保持时间min≥
30min不透水
拉力N/5cm ≥
450
550
650
850
断裂延伸率, ％ ≥
80
80
60
60
低温柔度
-20℃,φ20mm,3s,180°无裂纹
耐热度
70℃, 加热2h, 无气泡, 无滑动
剪切性能( N/mm)
卷材与铝板≥
4.0或粘合面外断裂
剥离性能, N/mm≥
1.5或粘合面外断裂
抗穿孔性
不渗水
撕裂强度/N ≥
60
70
80
与水泥砂浆粘结强度, N/mm, ≥
剪切性能
6.0或粘合面外断裂
剥离性能
2.0或粘合面外断裂
粘结面耐水性b, %
与水泥砂浆剪切性能保持率, ≥80
人工候化
外观
无裂纹, 无气泡
拉力保持率, ％ ≥
80
低温柔度
-10℃,φ20mm,3s,180°无裂纹
注: a．用于非外露工程时卷材耐热度不做检测。
b．粘结面耐水性项目, 有用于长期浸泡水工程时检验。

第二节 储、 排水层
按照植物对土壤的要求, 种植土层失水过速, 植物容易缺水干枯, 种植土层含水过量又会造成植物烂根而影响生长。因此, 以往设置排水层为5cm厚河卵石, 河卵石上铺一道滤水层, 上面再铺3-5cm厚膨润土, 以达到储、 排水之目的。
本方案设计采用JF储排水垫, 厚度为3cm, 重量18kg/m2, 吸水率40%～60%( 可根据需要选择品种) , 抗压强度15MPa, 排水流速32.6mm/s。重量轻、 抗压强度高, 有排水和储水功能, 还有植物固根作用。长期置于潮湿环境耐久可达50年以上。

第三节 种植层
种植土的选用和配置应满足重量轻、 持水量大、 通风排水性能好、 营养适中、 清洁无毒、 材料来源广、 且价格便宜等优点。我们采用的人工配制种植土种类有:
1) 黄泥、 泥炭土、 珍珠岩人工合成土, 按体积比6: 2: 2配制, 其容重达800~1000公斤/立方米。
2) 泥炭土、 微生物有机肥、 珍珠岩6: 3: 1比例组合的无土栽培配方, 其干重为200公斤/立方米, 饱和湿重为450公斤/立方米。
种植层厚度选择: 花草、 蔬菜等浅根系植物15~30cm( 还可据花草种类不同选择超薄型如生态袋或浅埋土层10㎝厚) ; 小灌木35~50cm( 如设置生态袋树池可减少覆土至20～30㎝) ; 大灌木40~60cm; 乔木根深、 冠大需覆土1m左右或设置生态袋树池可减少覆土至30～50cm。

第四节 给、 排水
本方案所说的给排水是指种植管理中的灌溉给水和雨水偏大时需在种植层设置的溢水排水系统。
在屋面种植层宜采用喷灌、 滴灌不提倡漫灌的方法。
排水, 则应在种植层距女儿墙30~40cm处, 设一道阴沟, 以便排走因雨水偏大溢出的水。阴沟的排水口与屋面雨水口相连通。

第三章 屋顶绿化设计
建筑物屋顶是硬质的建筑天面, 位于城市上空不同的高度和不同的视野中, 琐琐碎碎, 大小不一, 一个接一个地排列着, 显得生硬和灰濛濛, 而且易积灰。
屋面绿化是指植物栽种在建筑平屋顶的一种绿化形式, 屋面绿化见效快, 成本低, 绿化效果好。屋顶能够充分利用有限的建筑空间来扩大绿化面积, 有益于城市生态环境的良性循环, 改进城市景观, 是提高城市绿化覆盖率的有效途径。
绿化屋面的平面布置是根据建筑物的环境条件、 建设规模的大小、 使用功能和要求进行绿化小品和设施的平面组合和空间设计。
一、 平面设计
屋顶是建筑物避免受雨雾, 日晒等自然因素影响的构造层, 绿化屋顶由绿化覆土层、 面层和承重层三部分组成。它应该满足承重、 保温、 防水、 美观和环保的要求。
平面布置的形式有规则式、 自然式和混和式。梯屋是屋面花园的总入口, 是屋顶花园的起点, 布置6~20平方米的休息休闲平台, 其次依次布置架空的交通道、 种植池、 集水池、 小台阶和花台, 种植池约占天面总面积的60~70%, 交通道宽600~800mm。
绿化屋顶要作女儿墙, 女儿墙要保护人员的安全, 并对建筑方面起装饰作用, 一般屋顶女儿墙高设为1300 mm, 因为要加上覆土高度, 因此绿化屋顶女儿墙高一般为1500~1300 mm。
种植土屋面在沿女儿墙及中间纵横≤6m设专道, 600 mm高盖板600 mm ×600mm×40 mm。C20混凝土用两道115 mm砖墙架空盖板比种植土高出50 mm, 底部设出水口, 从女儿墙穿出平屋顶。
二、 种植区的设计
屋顶绿化既然要保持一定数量的植物, 就必须在屋顶上建筑能使各类植物赖以生长的种植区。
花池( 坛、 台) 常见的花池有方形、 长方形、 圆形、 菱形、 梅花形等, 采用哪种图形, 应根据屋顶具体环境和场地选用。池壁高度要根据种植物品种而定, 植被只需10~20cm的种植土即可生长; 大型乔木需100cm以上的种植土, 才能保证树木的正常生长环境, 适合于各种植物的特性。种植池的高矮还与屋顶承重能力有关。
自然式种植区: 在一些大型屋顶花园中, 特别是与建筑物同步建造的屋顶花园多采用自然式种植池, 提供了较大的植物生长环境, 适合于各种植物的特性。种植区是屋顶园林工程中的重要部分, 它不但占地面积大, 工程量大, 而且关系到屋顶花园主景—植物的生长。
三、 屋顶绿化的水体设计
水是绿化中不可缺少的要素, 能够成为园林构图的重要组成部分。因此在屋顶载荷允许范围内, 能够考虑设计水体, 屋顶绿化中, 各种水体是重要组成部分, 水体更是常见的造景手法。
水池: 屋顶花园中的水池因受到场地和承重限制, 多建造成浅矮小型观赏池。其形状随造园基调可建成自由式或各种几何形, 池深度为300~500mm。为了保持屋顶池水质清洁, 水池底可用水泥抹面、 马赛克或面砖饰面。屋顶水池的水体积较小, 为保证其水质洁净能够结合喷泉, 使用循环水系统, 既可节约用水, 又可经常保持水质清澈。
四、 屋顶绿化的园路
屋顶绿化除植物和水体外, 工程量较大的道路和场地铺装。由于屋顶上园路承担的是以活载荷为主, 因此园路铺装应该做在屋顶楼板、 隔热保温层和防水层之上的面层。面层下的结构和构造做法一般由建筑设计确定。园路的设计还要满足景观、 视图上的要求, 不呆板, 且要有变化。
五、 屋顶花园的排水与防水
屋面绿化适用于坡度不大于3%的平屋顶, 屋面防水等级为1~2级, 耐用年限为25年以上。防水层应选用耐腐蚀, 耐穿刺性能好的材料。平屋顶宜采用结构找坡。
天沟、 檐沟纵向坡度不应小于2%, 沟底落差不得超过200mm。种植屋面四周应设围护墙及泄水管、 排水管和人行通道。种植屋面上的种植介质四周应设挡墙, 挡墙下部应设泄水孔。种植土厚度: 种植草皮时100~200mm, 种植灌木时: 300~500mm。
平屋顶檐部做法指与屋面交接处的做法。这部分不但应满足技术方面( 如排水, 绿化覆土防水) 的要求, 也要考虑建筑艺术方面的要求。

第四章 施 工
第一节 施工工艺流程及技术要求

一、 施工工艺流程
拆除旧隔热板→修补旧防水层→闭水试验→基层清理→涂刷基面处理剂→铺贴EVA高分子复合自粘卷→节点细部处理→闭水试验→砌溢水沟及棚架基座→铺JF储排水垫→固定棚架→铺种植土层→种植花木→验收。( 注明: 若为新建房屋, 则不需要进行前三步骤。)
二、 施工工艺技术要求
拆除旧隔热板: 旧隔热板多数表面已经龟裂, 拆除时破损会比较严重, 故拆除时注意不准超前搬运, 或集中堆放, 已免影响安全。要注意拆除时对旧防水层的保护。
修补旧防水层: 尽管旧防水层已局部老化, 但经修补后还能够与新防水层同时受力。故旧防水层, 采用同质材料予以修补。
闭水试验: 在旧防水层修补后, 注水深10cm, 24小时观察是否有漏水, 如有再进行修补, 如没有漏水方可进行下道工序。
清理基层: 表面应平整、 干净、 干燥, 细部构造应达到设计要求, 如有缺陷应进行处理, 合格后方可进行防水施工。
涂刷基层处理剂: 基层处理剂是自粘卷材与旧防水层间的过渡层, 使之粘结的更严密。在涂刷基层处理剂前应将旧防水层表面清理干净, 然后均匀涂刷基面处理剂,不准漏涂。
铺贴EVA高分子复合自粘防水卷材: 铺贴EVA高分子复合自粘防水卷材应由低处向高处铺贴, 最后在屋脊压顶。在铺贴每一幅卷材时应及时赶走卷材底部空气, 使之保证全粘。然后用热风焊接方法将高分子层焊结为一体。
节点细部处理: 将卷材收头, 或出屋顶管根部位, 用双面自粘胶条密封; 卷材垂直收头, 宜用金属压条固定后, 再用双面自粘胶条密封。
闭水试验: 防水层全部铺贴完成后, 储水深10cm, 24小时后观察是否漏水, 有则修补, 无则方可进行下道工序。
砌溢水沟及棚架基座: 按照设计要求, 女儿墙贴面砖, 抹灰; 溢水沟砌筑, 在溢水沟槽壁底铺一层塑料, 沟管材( 方型) , 与储排水垫平行, 以利排水。
棚架基座为不锈钢焊制品, 底部附加一层防水层, 然后用混凝土砌筑。
铺JF储排水垫: 将JF储排水垫直接铺在防水层上, 挤紧再用针线缝制连接即可。
固定棚架: 棚架为木制或竹制, 用铅丝扎紧, 底部插入基座, 隔2m三角支撑。
铺种植土层: 将种植土铺平, 然后浇水压实, 测厚度为设计尺寸。
种植花木: 在基本凉干的种植土层上, 先栽种月季、 葡萄等棚架植物, 再做普通草皮。
注明: 若为新建房屋, 则不需要进行前三步骤。

第二节 施工验收

施工验收:
1.隐蔽工程验收:每道工程做完后,均应由合同双方签署隐蔽工程验收记录。
2.种植验收宜在10天后验收, 成活率为90%以上为合格。
所有验收工程均由合同双方签字有效。

第五章 构造设计与效果图

作 者 简 介

郑泽宗, 男, 汉族, 1965年01月09日出生, 祖籍福建永定。
86年毕业于北京化工学院化学工程专业, 工学学士。88年在上海市有机氟材料研究所设计室工作; 91年毕业于华南理工大学化学工程系, 工学硕士。