屋頂綠化工程防滲漏的優化設計探討

向 欣

(廣東水利電力職業技術學院，廣東廣州 510635)

1 概述

隨著屋頂綠化與造園觀念的逐漸普及，屋頂綠化工程作為改善城市生態環境的有效途徑之一和實現建筑節能的一種有效措施越來越受到人們的重視。

長期以來，屋頂防水處理一直是現代建筑的難題，也是人們最為關注的問題。因此屋頂綠化工程的重中之重就是如何妥善解決防水阻漏問題，它是衡量屋頂綠化工程是否成功的關鍵，它的成敗直接影響屋頂綠化的使用效果及建筑物的安全。然而由于該工程類型屬于建筑工程與園林工程的交叉范疇，具體工作的優化設計必須把各專業納入統一的構造體系中，有效協調，共同發揮作用才能取得顯著成效。

2 由屋頂綠化工程而產生的屋頂滲漏的成因

1)屋頂綠化工程造成屋頂荷載分布不合理，超出了屋面結構所允許的安全值，造成屋面結構的開裂。2)屋頂綠化中由于植物根系的生長破壞了屋面整體的防水層構造。3)屋面泛水構造設計不能滿足屋頂綠化要求而造成細部防水失敗。

針對以上三種原因，本文分別闡述了應對的優化設計方案，幫助解決屋頂滲漏的難題，為屋頂綠化的長遠發展提供參考。

3 屋頂綠化工程防滲漏的優化設計

3.1 合理控制和分布屋頂綠化荷載的優化設計

屋頂綠化荷載要與建筑結構荷載的設計計算共同進行，才能保障其建造成果的結構安全性。一般上人屋頂在建筑結構計算設計時都已預留人為活動所產生的活荷載，如要考慮屋面綠化或造園，建筑結構須事先預留一部分屋面板所能承受的荷載范圍，例如:綠化設施(指種植土和防水、排水等構造層次)和植物及造景材料的荷載，為后續建造提供安全保障［1］。

屋面綠化單位面積荷載=種植基質飽和水荷載+植物荷載+排蓄水板荷載(較小)。

由此可見，實施屋頂綠化工程荷載增加最為顯著的是水飽和狀態的種植土和植物的重量。優化設計可通過調配種植土厚度和選擇植物類型，把屋頂增加的荷載控制在安全范圍之內。

屋面綠化單位面積荷載的大小取決于種植土的容重與厚度。設計時種植土的容重與厚度應從以下方面考慮:

1)優化設計對于種植基質的選擇，屋面綠化理想的種植土容重應在 0.1 kg/cm3～0.9 kg/cm3，最好是 0.5 kg/cm3。同時大小孔隙比在1∶1.5～1∶4.0，或有 30%～50%的持水孔隙和 15%～20%的通氣孔隙。計算飽和種植土重量時是在其自重上再增加20%～25%的重量［2］。2)種植土厚度原則上與植物的根部深淺性相關，另外，屋頂較之地面風荷較大，水分蒸發快，從植物的防風和保水的要求出發，也需要保證一定的種植深度。優化設計對于淺根型植物，取容重0.5 kg/cm3的水飽和種植土，土層厚度控制在250 cm以內，屋面綠化單位面積荷載增加值大致為150 kg/m2;對于深根型植物種植土性質同上，厚度控制在450 cm以內，屋面綠化單位面積荷載增加值大致為250 kg/m2;如要種植3 m高度以上的較重喬木，種植土厚度應控制在700 cm以內，并采用種植池，而且植物種植的位置一定要設置在該建筑物承重的柱子或主梁的上方，保證屋面增加的荷載總量在建筑屋面結構允許增加的荷載范圍之內［3］。3)對于復雜的花園式屋頂綠化如要建造水池假山以及若干綠化設施時，優化設計時需對照建筑屋面結構與設備布置圖，綜合各項設施總量，計算將來會產生的荷載大小，做出相對合理的荷載計算結果，合理分布荷載。4)植物不斷生長，增長的重量也要考慮到屋面荷載增量當中，優化設計時優先選擇生長速度較慢的植物種類，適度控制植物生長率，另外還要保證對植物經常修剪。

屋頂綠化種植荷載分布參考如圖1所示。

3.2 屋頂綠化工程整體防水構造的優化設計

普通建筑屋頂的防水設計有鋼筋混凝土整體現澆的剛性防水和鋪設油氈或SBS高分子橡膠材料的柔性防水兩種方式。若加建屋頂綠化工程，目前較為普遍的方法是:在建筑屋面原有防水層之上，先鋪設一道具有阻根性能的防水膜，再在其上設排水層、過濾層以及輕質人工植物栽培基質。由此而產生的屋頂滲漏現象，如果其成因使屋面整體防水層產生了破壞，優化設計的對策可從防水與阻根兩個方面著手，針對屋頂綠化的常見構造層次，有效整合建筑防水層與綠化防水阻根膜的鋪設，統籌安排材料，簡化施工步驟。

3.2.1 阻根膜與防水層的優化結合

把建筑屋面的整體防水設計提高一個等級，采用柔性防水構造，防水層做法為三氈四油，上鋪20厚細石混凝土塊，這是考慮到種植土中營養液體具有一定的酸堿度，對于油氈類防水層長期作用下會有一定的腐蝕作用，再在其上依次設置防水阻根層、排水層、過濾層及種植層等。這種做法雖然屋面自重增大了，但在防水阻根方面效果明顯［4］。筆者實際工程中種植過草坪和草本花卉試過無需增設阻根膜，多年防水層未見滲漏。

3.2.2 種植層與蓄排水層的優化整合

屋面綠化一次性的整體施工完成后，一般兩三年后種植土都會有板結現象，需要翻動土層，那些起蓄排水作用的構造層次很容易被翻動起來，與土層混合在一起，年長日久其排水隔離的作用會降低。下面的阻根膜也有可能被人為翻動而破壞。為整合阻根與蓄排水層，采用了由無紡布、玻璃絲布等包裝陶粒和蛭石等具有一定吸水性的輕型骨料的袋裝阻根與蓄排水層，因其材料自身的特性具有一定的隔離土壤顆粒作用，又具備較好的防止植物根系穿透的能力［5］。經實踐還可根據種植物的不同，它們各自喜水性、根系發達程度的不同調整袋裝物的大小和厚度，或內部顆粒的大小或種類。許多淺根型草本和灌木可以直接依附其生長，可以起到蓄排水層、隔離層以及基質層于一體的作用。上部的覆土要更換時，不會混合下部的袋裝物，使阻根膜得到很好的保護，從而防止滲漏發生。

3.3 屋頂綠化工程泛水構造的優化設計

屋面并非平板一塊，上面有許多附加設備，這些細部構造的防水層施工處理中泛水的構造是最為典型的。據統計，70%的屋面細部防水層滲漏原因是由于泛水部分的防水構造受到破壞而造成的［6］。

普通建筑物泛水部分的防水材料沿垂直屋面的墻體向上卷起的構造高度規定:剛性防水屋面泛水的構造高度要大于250 mm，柔性防水屋面泛水構造高度要大于200 mm。如果按這種建筑常規做法，對于實施綠化的屋面而言，覆土常常會高于泛水高度，即便增設了阻根膜，部分植物發達的根系仍然可以向上生長，翻越阻根膜伸入到泛水的構造縫隙中，破壞屋面防水造成屋面或墻體的滲漏。屋頂綠化時優化設計的方案之一是:事先了解綠化形式，確定種植土厚度，以此為依據確定建筑屋面的泛水構造高度，即需保證泛水構造高度至少超出覆土表面250 mm～300 mm;屋頂綠化時優化設計的方案之二是:對于已建的建筑，在上面進行種植改造，建議在距泛水位置300 mm處根據種植的需要設置擋墻，分隔種植區和泛水部分。或者干脆采用容器種植，避免引起漏水。

另外，對于如雨水口、天溝、陰陽角、管道口等處為防止漏水還要采用密封材料、防水涂料或卷材等組成多道設防的局部節點補強［7］，才能有效防漏。

4 結語

屋頂綠化工程，涉及的專業有建筑、結構工程、建筑設備、園藝等，雖然實際工作中各專業分工有其合理性，但是屋頂綠化工程畢竟是一項整體工程，本文針對導致屋頂防漏所涉及的三個方面的原因，根據平時的觀察和實踐積累的經驗，提出了解決這些問題的一些辦法，希望為屋頂綠化的優化設計的推廣及應用起到參考的作用。

［1］沈春林.種植屋面的設計與施工［M］.北京:化學工業出版社，2009.

［2］史正軍，雷江麗.輕型屋頂綠化栽培基質的研究［J］.深圳土木與建筑，2005(2):43-44.

［3］焦會玲，劉秀艷.屋頂綠化植物的栽培管理技術［J］.河北林業科技，2005(4):20-21.

［4］安立偉.論屋頂花園(綠化)的防水設計［J］.現代農業科技，2009(1):16-18.

［5］罩士巍.空中花園不是夢——屋頂綠化技術探討［J］.花園與設計，2005(5):63-64.

［6］近藤三雄.城市綠化技術集［M］.北京:中國建筑工業出版社，2006.

［7］NIKKEI ARCHITECTURE最新屋頂綠化設計、施工與管理實例［M］.北京:中國建筑工業出版社，2007.