裝配式屋頂綠化系統的防水和種植設計探究

◎肖燦

隨著我國海綿城市建設的穩步推進，建筑屋頂綠化作為雨水收集的重要組成部分，對其防水、種植設計的研究具有較強的實踐意義。本文針對裝配式屋頂綠化系統的防水和種植設計進行了研究，從土層厚度、后期維護、后期維修等角度分析了傳統屋頂綠化系統和裝配式屋頂綠化系統的區別，并從防水層材料的選取和施工流程介紹了目前我國裝配式屋頂綠化系統的防水設計，從品種篩選和布置形式分析了其種植設計。

據統計，城市用地面積中的三成左右被建筑屋頂占據，而建筑物的屋頂往往由混凝土、瓦片、玻璃、樹脂、塑料等建筑材料構成，其比熱容較小，是造成城市熱島效應的罪魁禍首之一。隨著人民生活水平的提高，城市人居環境日益受到重視，宜人的生活環境離不開綠色植物的陪襯，因此，屋頂綠化漸漸被設計師加入到建筑設計中來。與此同時，我國政府對屋頂綠化持極為積極的態度，出臺了一系列政策鼓勵建筑設置屋頂綠化，如部分地方政府對屋頂綠化折算綠化面積，這大大促進了建設方的積極性，也使得屋頂綠化相關行業蓬勃發展，不同類型的屋頂綠化方式層出不窮，其中最簡單高效的當屬裝配式屋頂綠化。在裝配式屋頂綠化的設計和使用過程中出現了一些建筑防水和綠植選擇上的問題，本文基于此，從防水和種植設計的角度進行一些探討。

一、傳統屋頂綠化系統的弊端

所謂傳統屋頂綠化，是指最早傳入我國的，從下到上按照綠植、覆土、濾芯、蓄水槽、防穿刺卷材、防水卷材、隔熱卷材、結構頂板結構進行構造設計的屋頂綠化種植模式。經過工程實踐和日常使用，出現了以下三大類的問題，并難以通過改良設計避免。

1.土層厚度要求高。傳統屋頂綠化對于土層厚度的要求為30cm以上，否則無法滿足植物的生長需要和防穿刺要求。過厚的土層對建筑結構的要求更高，開發商設置屋頂綠化往往需要犧牲建筑使用面積，大大挫傷了其積極性。按照30cm的土層厚度計算，土層對于建筑屋頂施加的外部荷載可達每平米4500N，對于建設屋頂花園的項目，每平米的外部荷載可達7000N。對于普通建筑來說，設置屋頂綠化系統的結構成本過高。

2.后期維護不便。與園林景觀類似，傳統屋頂綠化系統需要定期對植物和與之接觸的建筑結構進行維護。對于綠植的維護，其維護成本主要體現在人工打理、日常澆水等保證綠植健康生長的措施，而對于建筑結構的維護則體現在定期對與植物接觸的屋面結構進行檢查，防止植物根系對建筑防水層、隔熱層以至建筑結構的破壞，對于嚴寒地區，在冬季應增加檢查次數防止因土層水分過多引起的凍漲病害。總體來說，相比于建設成本，傳統屋頂綠化的長期維護成本較高，聯系到后期建筑物業權屬的變換較為常見，往往疏于對屋頂綠化的維護，導致前期投入作廢甚至建筑結構的損壞，造成較大的經濟、安全風險。

3.建筑結構維修成本高。由于無法對建筑結構進行全天候二十四小時監控，在建筑結構定期檢測過程中，難免出現建筑結構的損壞，對于這種情況必須及時進行維修。一般來說，裸露在建筑頂層表皮以外的防水層、隔熱層是與植物土層直接接觸的部分，也最容易受到穿刺性損壞。除此之外，即使防水層未因植物穿刺損壞，以目前技術來說，其使用壽命大大低于建筑使用壽命，因此必須進行定期更換以獲得較好的建筑室內環境。對于覆蓋了30cm土層的屋頂來說，原本相對簡單的更換防水層作業難度會更高，更重要的是，針對土層作業的單位和更換防水層的單位往往無法有效溝通，經濟成本成倍提高的同時時間成本也無法得到保障。

二、裝配式屋頂綠化系統防水設計

1.材料選取。裝配式屋頂綠化系統包括種植土、灌溉系統，相較于普通建筑房頂需要更高的防水、防刺穿標準。裝配式屋頂綠化的防水設計一般使用防硌性、耐候性較強的SBS改性瀝青防水卷材和涂料式卷材，具體可分上下兩層，下層為復合防水層，包括非固化橡膠瀝青防水涂料和SBS改性瀝青，上層再覆兩層SBS改性瀝青防水卷材，厚度約為三毫米，并設置排水口以防滲漏水集聚。此類防水材料使用年限較長，對SBS改性瀝青防水卷材將建筑防水能力大大提升，且區別于傳統式屋頂綠化系統，裝配式屋頂綠化系統的防水層與綠植所在的種植層采用分體設計，大大降低了因防水層更換年限小于建筑使用年限導致的防水層更換難題。

2.防、排水設計流程。（1）防水設計。裝配式屋頂綠化系統防水層的施工可按照清理基層、安裝泄水口、安裝下層防水層、安裝保溫層、安裝隔離層、安裝找坡層、安裝找平層、安裝上層防水層、安裝隔離層、安裝保護層的順序進行。區別于正常屋頂防水施工過程，對于裝配式屋頂綠化系統的防水施工，由于土層的蓄水能力、植物的穿透能力較強，尤其需要注意施工順序和施工精細度，防止因為施工不當造成建筑透水病害。（2）排水設計。為保障屋頂排水順暢，應選取輕質排水、排氣管，其布設應提前做好預留，不同排氣管之間的保溫模塊需進行打通，并設計排氣通道。裝配式屋頂綠化構建應與女兒墻間隔20cm以上，并根據具體排水需求進行調整。

三、裝配式屋頂綠化植物配置

裝配式屋頂綠化系統是一種防水和種植部分相分離的屋頂綠化形式。首先對種植部分的植物配置進行探討。

1.品種篩選。屋頂綠化系統植物的選擇易于生養的，結合當地氣候特征，選取耐熱性、耐寒性、耐瘠薄、耐旱性等優秀的植物。對屋頂綠化研究較早的德國設計師一般選取景天科植物，而日本的設計師則熱愛低矮的草皮。綜合我國國情，在裝配式屋頂綠化系統植物選擇過程中，應選取根系不發達、植株高度較低、常綠的喬木、灌木、藤本植物。此類植物能適應建筑頂部風力較大的客觀環境，同時能夠保證屋頂綠化的四季景觀美觀度，藤本植物對屋頂綠化的邊角部分往往能起到較好的覆蓋作用。

2.布置形式。對于裝配式屋頂綠化系統的種植造景，其形式可以是多種多樣的。如單一覆被型、草皮與可移動裝配式種植箱組合型、草皮與裝配式種植池組合型、裝配式屋頂綠化混合型等。對于單一覆被型布置形式，一般選取低矮的草坪式植物，兼顧屋頂隔熱作用，該類植物結合園林造景和鋪地，形成富有變化的屋頂園林景觀，如華南地區可選擇華南鋪地錦竹草；草皮與可移動裝配式種植箱組合型則在覆被型布置形式的基礎上增強了遮陰功能和藝術景觀設計的元素，裝配式種植箱可布置單株花灌木、小型喬木等具有一定高度的植物，而其可移動性則使得其布置形式更加多樣化，如孤植、列植、對植、散植等；草皮與裝配式種植池組合型是指將裝配式種植池依附于建筑物屋頂邊緣或選擇獨立地塊進行局部布置的形式，一般選取地被類植物進行造景布置，以求在盡量小的空間內獲得較為豐富的層次感；裝配式屋頂綠化混合型是指將裝配式種植箱單元、裝配式種植區、草坪基底以及園路的適當組合設計，以整體造園設計為依托，合理規劃游人停駐設施，將屋頂花園打造成為吸引建筑使用者走出建筑內部空間，親近自然的屋頂園林，此類布置形式一般將屋頂按功能進行劃分，裝配式種植區域約占兩到三成，鋪裝占一到兩成，剩下的屋頂面積為草坪。

結束語：裝配式屋頂綠化系統已成為海綿城市的重要組成部分，研究其防水和種植設計能為海綿城市與城市人居環境的結合提供技術支持和研究思路，具有較強的實踐意義。本文從裝配式屋頂綠化與非裝配式屋頂綠化的防水設計和種植設計的區別出發，進行了理論梳理和探索，希望能為相關行業從業者提供設計思路。