園林駁岸設計中工程與美學問題

張雅涵　許　玲

摘 要:園林駁岸在水景建設中具有重要的地位,既是必要的水工構筑物也是重要的點景要素。為使園林駁岸設計更科學、經濟、美觀,本文從工程力學與美學兩方面分析各類常用駁岸材料的設計要點及應用范圍,為設計師在不同的環境下因地制宜的選擇駁岸類型提供基礎性資料,并建立科學的駁岸設計方法。

關鍵詞:園林駁岸; 構造設計; 駁岸材料

中圖分類號:TU289

文獻標識碼: A

文章編號:1005-569X(2009)07-0011-02

1 引言

水是園林中重要造景要素,古典園林中人們很早就形成了“石令人古,水令人遠。園林水石,最不可無”的觀點,現代園林中水景仍占有極其重要的地位。園林駁岸是在水陸分界處,既是必要的水工構筑物也是重要的點景要素,對水景建設的成敗具有十分重要的作用。本文從駁岸的破壞分析入手,從工程力學的和美學兩個角度分析各類園林駁岸材料的景觀效果、功能力學特點及應用范圍,為設計師在不同的環境下因地制宜地選擇駁岸類型提供基礎性資料,并建立科學的駁岸設計方法。

2園林駁岸的分類與構造形式

駁岸的分類方法較多,本文為更好的從形式與工程的角度闡述問題,以駁岸的形式為分類標準,可將園林駁岸分為直駁岸和斜駁岸,直駁岸指坡度小于1:1,斜駁岸指岸坡大于1:1的駁岸類型。直駁岸的基本構造包括壓頂、墻身、基礎、墊層。斜駁岸則由保護層、墊層和基礎組成。

3 駁岸構造設計原則

鑒于園林駁岸的特殊要求,我們從工程力學和美學中尋求突破,探討科學的園林駁岸設計原則

3.1工程力學原則

駁岸主要是用來規范水的流動,因此在實現這一功能的同時也受到來自水流的沖淘和背后土壓的破壞,因此駁岸的穩定性是園林駁岸設計的首要前提。水流對駁岸的破壞作用會隨著駁岸平面形式和駁岸的不同位置而有所不同,因此在駁岸設計時要依據具體可能出現的破壞情況,選擇適宜的駁岸材料和建造方法。

3.2美學原則

園林駁岸不同于其他水工駁岸的主要區別在于,它亦是園林中的一份子,因此園林駁岸首先要滿足的美學特征是與整體環境相協調,材料本身具有的力學差異及風格特色,因此在設計中對材料特性的分析選擇要注重與整體環境匹配融合,才能形成渾然天成的園林美景。與周圍的環境協調,還包括色彩的調和,注重駁岸材料本身的色彩以及與植物和周邊環境在色彩與明度上的協調與彌補,應盡量使用補色。其次,人的親水向往與情感決定了在園林駁岸設計中,應盡力結合現狀條件滿足人們的此種需求。

3.3駁岸設計原則

基于工程力學原理和美學對駁岸設計的要求與影響分析,我們可看出駁岸設計是一個復雜而多變的設計過程,設計中不同的駁岸材料,以及駁岸的周圍環境、土層情況,都會影響到駁岸潛在的破壞情況的不同,因此在駁岸設計中應進行詳細的現場踏勘,分析駁岸可能的破壞,從結構穩定與環境協調,選擇較為適宜經濟的駁岸材料與形式,從而得到滿足工程及美學兩方面要求的駁岸。

4駁岸破壞可能與構造設計

4.1直駁岸的破壞

直駁岸的破壞由多種因素引起。基礎的破壞主要是由兩方面的因素引起。其一,基礎下面的土層或巖石不能承受上部的荷載而造成基礎的沉降;其二,基礎埋深在冰凍線以上,由于凍融體積的變壞而影響到基礎的穩固。對于墻身的破壞,我們將其分為兩部分來分析,其一是常水位以下部分,這段的破壞主要來自于墻體溫度變化造成體積變化以及在寒冷地區冬季水進入墻體所引發的凍脹破壞;其二是常水位之上的那部分墻體,主要受水流的沖刷破壞和背后的土推的破壞,如果背后土壤的排水性較差,則土內的積水無論在冬季還是夏季都會增大對駁岸向湖內的推力,從而損壞駁岸的穩定性。

4.1.1 對抗直駁岸破壞的結構設計措施

對于無法承受上部荷載的軟土基,可通過地基的加強處理達到使用的強度要求,一般通過樁基,通過擠壓和摩擦來增強基土的承載能力。而對于墻體水下部分的破壞,主要通過墻體上變形縫的設置來減少由于溫度變壞所引起的墻體體積變化的破壞。對于常水位上部墻體,可通過在墻體上設置排水孔排出多余水分以及將墻體后部土壤由凍脹性的粘土或沙土換為非凍脹性的級配砂石或煤灰來實現。

4.1.2直駁岸的常用材料的設計分析

常用做直駁岸的天然材料有漿砌石、木材、山石。漿砌石駁岸選材很重要,為減少北方地區水進入墻體凍脹后產生的破壞作用,應盡力選擇質地堅硬吸水率低的火成巖,根據工程需要選擇適宜經濟的斷面尺寸墻身,需設排水孔及變形縫。漿砌石駁岸兼具了整齊外觀和自然屬性,可與許多風格環境相融,同時亦能完成有控制的曲線造型駁岸,是園林中應用較為寬泛的一種天然材料的駁岸,可廣泛用于駁岸坡度較大甚至是駁岸沖刷程度中等或較強的區域。

木材由于其原料多,在特定的環境下具有較為貼切的景觀效果而廣泛的使用。由于連接處存在空隙,所以流水能通過駁岸對其后部的基土產生沖淘作用,因此需在其后設置人工反濾層,以減少土對其后基土的沖刷。人工反濾層可由級配顆粒或土工布來構成,但仍會對基土產生一定的沖淘作用,因此適用于沖刷低到中等地段,并具有一定的使用年限。為達到較為理想的效果,木樁的直徑應與高度相協調,因此該駁岸不適合水深超過0.8m深水區。效果處理可通過有意的參差排列而創造自然和錯落的景觀效果。

自然山石駁岸在中國有著悠久的歷史,處理得當可有效地豐富湖岸景觀,反之則會造成雜亂堆砌、生硬等問題。因此在山石駁岸的設計與建造中應注意以下問題:其一,要與環境、地形相融合,應將掇山理水綜合考量。其二,依據環境選擇適宜的石材,并根據石材的特征采用與之相合的疊石手法。其三,山石駁岸線條往往生硬,若能適當地與植物相配合可露美遮丑,有效地柔化并豐富駁岸的感官效果。

常用作直駁岸的人工材料有混凝土、石籠、鋼板。混凝土做為直駁岸主要有混凝土連鎖砌塊材料和鋼筋混墻,混凝土砌塊,一般不采用膠接材料,采用干壘方法,利用砌體間構件相互咬合形成一個整體,具有一定得柔性和滲排水特性,施工方便快捷。但強度有限,適用于水深較淺,沖刷程度較小到中等的水域。鋼筋混凝土駁岸具有不透水性和較高的強度和剛性,可以為駁岸提供穩定而持久的保護,適用于沖刷嚴重的地段,為防止其破壞,適用于剛性駁岸的排水孔變形縫也適用于該駁岸。但混凝土駁岸的外觀較差,缺少變化,人工氣息較重,需要利用自然山石和植物進行裝點柔化處理。

石籠駁岸,具有施工簡單,對現場適應能力強,具有較好的柔性和透水性等優點,適應于流水沖刷程度中等到嚴重地段。其多孔性能使得流水仍可對其后的基土產生沖刷,因此需要在其后(若是較寬的駁岸可采用內部)增加反濾層來減少流水的沖刷。內部石料對石籠的性能會有很大的影響,多角的礫石可互相連鎖在一起,具有比圓石頭更好的抗剪切的性能,石籠也不容易變形。石籠內部的塊石是網眼尺寸的1.5倍左右時效果較為理想。石籠的多孔性能,有利于植物的生長,使石籠駁岸與周邊環境具有更和諧的外觀的同時,也容易造成石籠的變形強度減少。

鋼材用作駁岸時,可創造精巧、輕薄富有現代感的駁岸形式,因為其斷面較小,極大減少駁岸所占的空間,甚至可將駁岸從感官上消隱,仿佛綠地與水直接相連。也可用山石、木樁來裝飾其表面來實現具有自然感的駁岸效果。鋼板駁岸強度高,應用范圍較廣,沖刷較強的區域也可使用。

4.2斜駁岸的破壞

對于斜駁岸護面層的穩定性主要取決于各單元材料的重量和相互間的咬合程度,護面層與墊層間的摩檫力,以及駁岸的坡度。不同的材料具有不同的力學參數,因此要根據護面材料選擇適宜的駁岸坡度,在此更因注意有些材料吸水后穩定性變化較大,因此駁岸的坡度在常水位上下也應隨之變化。斜駁岸另一破壞的主要方面是墊層的破壞。常用的墊層材料有兩種,一為級配的顆粒材料,一為土工織物。它們存在各自的優缺點,顆粒材料在使用時注意避免在坡度超過1∶1.5駁岸使用,各級配、厚度要根據要求嚴格控制。土工織物容易破壞應做好相應的保護,既要保護護面層對它的擠壓不產生不利的破壞,還要注意基土層中無尖礪物的破壞,還應注意邊緣的保護與固定。因此我們常常將二者混合使用,取長補短獲得多種功能。

4.2.1斜駁岸常用護面材料分析

斜駁岸常用自然材料為草皮、塊石。草皮一般用于常水位之上的駁岸保護,具有較好的觀賞效果,但草皮的駁岸一般在2m/s的水流區域具有很好的保護駁岸的作用,超過這個速度可使用土工織物或混凝土格與草結合來抵抗水的沖刷,通過這樣的加固可應用于水流速在4m/s的范圍的水域。草不能耐受長期的水淹,因此由于水位變化以及風浪造成受長時間水淹區域的草坡駁岸需做處理,常用水位變化范圍內加鋪卵石或種植水生植物來減少這樣的破壞。

塊石護坡可分為卵石和級配塊石兩類,卵石駁岸較適宜坡度較緩,沖刷強度較小的區域,卵石層應有不少于0.1m的厚度。卵石駁岸可結合塊石形成的種植穴,配合水生植物形成豐富的園林觀賞效果。級配塊石的厚度以及石塊的粒徑都與水的流速有關,一般水流速在3~4m/s時塊石的平均粒徑在0.3m,厚度在0.6~1.0m,塊石應具有一定的級配,便于小石塊填補大石塊的空隙,從而增加駁岸的穩定,級配塊石可用于坡度在35~42的范圍。塊石駁岸具有較大可變性和自愈能力,效果也較粗獷自然,但大面積使用會顯得單調呆板,需要與園林綠化以及水生植物種植相結合,來豐富景觀效果。

用作護面材料的人工材料為石籠,它可隨著岸體的變動而變化自身的形狀,在發生大的位移時仍需要維持岸體的整體性的地方,采用石籠作為護面材料是十分有效的。其設計要領與直駁岸的石籠設計相同。

5 結語

在駁岸設計中應注重對現狀資料的收集與分析,結合不同材料的特性及的應用范圍,綜合當地材料、經濟情況及美學理論,選擇適宜的駁岸材料,應用科學的工程力學理論來確保駁岸的穩定,在此基礎上結合美學理論來滿足人們視覺和心理需求,從而獲得穩定性與美感并重的園林駁岸。

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