建筑节能种植屋面生态雨水综合循环利用技术的探究

摘 要：本文采用系统工程的思想,将建筑工程、园林绿化、市政公用工程等方面的设计与施工统筹考虑、有效衔接、发挥优势、弥补不足,形成了建筑节能种植屋面生态雨水综合循环利用技术.

关 键 词：建筑节能；种植屋面；生态雨水综合循环利用

中图分类号：TU201.5文献标识号：A文章编号：2306-1499（2013）08-（页码）-页数

1.问题的提出

在规模宏大的城市化进程中,一栋栋建筑拔地而起,一个个大型地下室、停车场、地下商场等地下空间结构应运而生,设施、设备齐全的城市在带给人方便快捷的现代生活的同时,也带来了一些问题：城市绿地大量减少,城市绿化覆盖率降低,市民住宅区附近缺少可供乘凉、游憩的场所,并加剧了城市热岛效应,从而危害着人的健康甚至生命.

结合“十二五”规划明确提出“绿色发展”的理念,笔者采用系统工程的思想,将建筑工程、园林绿化、市政公用工程等方面的设计与施工统筹考虑、有效衔接、发挥优势、弥补不足,形成了建筑节能种植屋面生态雨水综合循环利用技术.该技术在满足建筑工程使用功能的同时,通过优化设计方案、施工方法,改善城市区域小环境,可增加城市绿化覆盖率,绿化、美化、净化城市环境,为市民就近提供乘凉、休憩的场所,并减轻城市热岛效应；通过“渗、蓄、滞、排、用”结合的方法,可有效吸纳储存雨水,减轻局部内涝和城市排水压力,实现生态雨水的循环利用,节约大量的水资源.

2.设计思路与原理

在大型地下室、停车场、商场等城市地下空间结构屋面设计方案中采用倒置式屋面、种植式屋面与园林景观设计相结合的方法,发挥各自的优势,通过改变城市区域小环境,把这些城市地下空间结构上方变成一块块城市绿地公园,增加城市绿化覆盖率,绿化、美化、净化城市环境,即为市民就近提供乘凉、休憩、游乐的场所,又能吸附灰尘、降低噪音、吸收二氧化碳、产生氧气、遮蔽烈日、调节温度湿度,减轻城市热岛效应.

城市地下空间结构屋面构造设置由下往上分别为：结构顶板、找平层、防水层、保温层、找坡层、隔根层、排（蓄）水层、聚酯无纺布隔土层、种植土和植被.这种构造设置充分发挥各构造层的特性优势、弥补各自不足,在满足城市地下空间的使用功能要求的同时,一方面由保温层、找坡层、隔根层等做防水层的保护层,使防水层处于稳定的环境中,免受外界气温等因素的破坏影响,极大提高了其使用寿命,另一方面聚苯板保温层、种植土等提高了地下空间结构屋面的保温隔热效果,地下空间结构内冬暖夏凉,建筑节能效果达到节能65%的要求.

配合园林设计合理堆筑种植土,形成浅盆地形态,人行通道等需要硬化的部位采用填砂基层、有孔面砖等措施方便雨水渗透,种植土下设置排（蓄）水板,将排（蓄）水板与集水沟通过专用排水篦子连通,集水沟再与集水池相连,并将种植层表面设置的排水沟也与集水沟、集水池相连,集水池与市政排水系统相连.这种系统设计在赋予种植层快速的水、气流动循环系统的同时,将雨水分散储存在种植土壤、排（蓄）水板、集水池里,待需要绿化用水时,通过抽水泵等自动滴灌系统,将集（蓄）水池中的水输送到需水处,集水池储满后,多余的水通过管道排入市政排水管道,通过“渗、蓄、滞、排、用”结合的方法,将建筑设计、园林设计与市政设计统筹考虑、有效衔接,有效吸纳储存雨水,减轻局部内涝和城市排水压力,实现生态雨水的循环利用,节约大量的水资源.

3.关键施工技术要点

3.1基层处理

该系统砼结构顶板需全隐蔽,防水质量要求高,对防水薄弱环节应加强基层处理,确保.如侧墙和顶板上的预留孔洞、埋件、电器和给排水管道等,都应在浇筑混凝土前预埋,不得在结构和防水层施工完毕后再打洞凿槽；给排水系统的管道应在防水层施工前安装完毕并试压检验合格,各种管道节点的密封处理应符合防水施工要求；混凝土结构顶板面完成后,应及时进行蓄水、淋水试验和雨后检查,修补发现的渗漏点,对结构的局部缺陷位置做好记录,以便局部增加附加防水层；穿过车库顶板的管道与结构间应嵌填密封胶,在管道根部浇筑高度不小于100mm,直径比管道大100mm的混凝土坎台固定管道,并作为密封胶的保护层和防水层的基层.

3.2防水层施工

该系统可选用SPU涂膜防水和复合铜胎基的SBS改性沥青根阻防水卷材复合防水层,即满足屋面规定防水性能要求,又具有根阻、耐穿刺性能,有效保证防水层的施工质量和使用寿命.SPU涂膜防水层应分两次涂刷,在薄弱部位附加涂膜层固化、干燥、无气孔或气泡时,可涂刷第一层涂膜；否则,应用橡胶刮板将混合料用力压入气孔,再补刷涂膜后,才能涂刷第一层涂膜.第一道涂膜固化不粘手时,即可在其上均匀的涂刷第二道涂膜,涂刷方向应与第一道的涂刮方向相垂直.SPU涂膜涂刷不得在淋雨、低于5℃的环境条件下施工.SPU涂膜防水层施工完毕并完全固化后（20大约24小时）,采用冷粘法铺贴复合铜胎基SBS改性沥青防水卷材,并做48h蓄水试验,检查确认无渗漏后应尽快铺贴聚苯板保温层,避免防水层被破坏.

3.3聚苯板保温层施工

聚苯板保温构造层在体系中不但充分起到工程保温作用,对防水体系起到了有效的隔根、缓冲、保护防水的作用；所以设计、施工过程中要充分考虑各地气候原因和植物根系情况.综合考虑沈阳气候条件和园林种植物后,保温层材料选用100mm厚,容重18Kg/m的聚苯板.

3.4炉渣找坡层施工

找坡材料选择1：6水泥焦渣,找坡层坡度选取2%,坡向以车库中心线向两侧找坡.

3.5隔根层

隔根层兼做找平层采用强度等级不小于C20、厚度不小于40mm的细石混凝土,宜配置双向φ5@200的钢筋网片.

3.6疏排水板层施工

疏排水板选用YF四代排（蓄）水板,土工无纺布选用宽幅2米,容重400g/m2.在细石混凝土隔根层（找平层）上松散杂物清扫干净后,采用纯人工进行滤水板安装.根据测量线,顺着坡向放置第一块滤水板,通过滤水板上的扣环,连接第二块滤水板等直至第一排、第二排等至滤水板安装完成,铺设时保持每片排水板扣接好,过程中根据测量线对滤水板进行调整,保证滤水板排放整齐,排水通道形成直线.

在运输过程中土工布卷必须避免受到损坏；受到物理损坏的土工布卷必须要修复,受严重磨损的土工布不能使用.铺设时采用人工滚铺,土工布在滤水板铺好以后顺着坡向满铺于板上,边缘相互搭接不小于100mm,局部涂胶水粘接固定,与滤水板形成一个整体中空层,可以保证排水通道的通畅并阻止泥土流入其中,布面要平整,并适当留有变形余量；土工布收口时上翻,至少高出出水孔10cm（起到挡土滤水的作用）,顶部用粘胶或钢钉固定.

3.7积排水管网系统施工

积排水管网主要分集水沟、排水沟、集水井,种植层表面设置的排水沟也与集水沟、集水池相连,集水池与市政排水系统相连,集排水沟负责解决种植屋面区域内雨水及浇灌用水的疏导,集水坑负责汇集管沟里的水流.并将这种系统设计在赋予种植层快速的水、气流动循环系统的同时,雨水分散储存在种植土壤、排（蓄）水板、集水池里,待需要绿化用水时,通过抽水泵等自动滴灌系统,将蓄水池中的水输送到需水处,集水池储满后,多余的水通过管道排入市政排水管道,通过“渗、蓄、滞、排、用”结合的方法,将建筑设计、园林设计与市政设计统筹考虑、有效衔接,有效吸纳储存雨水,减轻局部内涝和城市排水压力,实现生态雨水的循环利用,节约大量的水资源.

集排水沟施工：根据疏排水层高度确定管沟底标高,将侧墙四周回填土分层夯实,回填土的密实度要求≥93%.回填至距离管沟底标高后300mm处,采用中砂回填垫层底,夯实后浇筑C20垫层.

垫层浇筑完毕,绑扎钢筋,支模模现浇混凝土积水管沟,管沟尺寸为300mm（宽）×400mm（高）,管沟外侧壁厚100mm,内墙壁厚200mm.

管沟施工完毕拆模验收后,安装专用排水篦子,浇筑铺设引水坡.安装完毕后,铺设排水沟盖板.

集水池施工：首先（1）开挖前根据施工图和放线控制桩测量确定集水池中心线和附属构筑物位置,根据图纸要求定位放线,按照积排水沟高度和集水坑高度确定管沟底标高,测放挖掘坑边线,再根据确定后的基坑上口开挖宽度,用石灰线标明开挖边线；（2）测量完毕后,机械配合人工进行开挖土方、浇筑垫层,垫层采用100㎜厚C15混凝土,砼垫层浇筑完后1—2天（应视施工时的温度而定）,在垫层面测定底板中心,根据设计尺寸进行放线,放出墙体定位轴线及操作控制线.（3）绑扎集水坑钢筋,在绑扎钢筋时,应详细检查钢筋的直径、间距、位置、搭接长度、上下层钢筋的间距、保护层及预埋件的位置和数量,均应与标准图一致.砼应一次性浇筑完毕,不留施工缝.砼浇筑后,其强度未达到1.2/m2时禁止振动,不得在底板上搭设脚手架、安装模板和搬运工具,并做好砼的养护工作.

3.8回填种植土介质层

在回填时先行铺设无纺布,无纺布铺设完毕后验收合格随后回填土.在回填土上行走车辆,要注意回填土的厚度,回填土厚度≥500mm后方可在上面行走车辆,防止运土车辆对排（蓄）水系统的破坏,回填需要由周边向内回填.

3.9园林种植浇灌系统施工

管道安装：积水坑施工完毕后,在回填种植土之前,在集水坑上安装抽水管和排污管,管道安装应对管材和管件进行外观检查,排除有破损、裂纹和变形的产品；在盖板和管道接触的细节部位做好混凝土墩加固.

浇灌加压抽水设备及滴灌系统安装：绿地喷灌系统常用的加压设备是各类水泵和恒压供水装置.水泵安装应考虑其在工作状态下的稳定性,水泵基础应能承受整个泵体充满水时的重量和可能的动荷载,并能经得住和防止任何过度的震动.混凝土结构是理想的水泵基础.在靠近水泵入口处安装真空表和在出口处安装压力表是必要的.这些仪表有利于检查水泵的实际运行状况.电机必须与水泵配套.电机应该用带有热敏线圈的并联式电磁启动器加以保护.从电力干线到喷灌泵电机,应当使用规格合适的电缆.

3.10园林、绿化施工

平整场地：用机械、工具对不符合设计要求的坡地进行平整、高坡削平、低塘填平.对特殊场地,如草坪地,应具备适宜的排水坡度,以2.5%—3%为宜,边缘应低于路道牙3—5㎝.对场地翻挖、松土厚度不低于50㎝,且将泥块击碎.

定点放线工序：对照图纸,在整形好的工程场地上,采用方格法对乔灌木、地被、草皮、小品等进行定点放线.对于规则式灌木图案花坛,做到放线准确,压线种植,图案清晰明了.

种植绿化：根据定点放样的标线,将树木土球的大小确定植穴的规格,对于花坛、绿篱的植穴按设计要求确定放线范围,或植穴的形状,绿篱以带状为主,花坛以几何形状为主,在花坛、绿篱周边须留3—5㎝宽、3—5㎝深的保水沟,翻挖、松土的深度为15—30㎝.依次进行苗木施肥、修剪、整枝等工序.

4.施工注意事项

建筑节能种植屋面生态雨水综合循环利用系统的防水等级和设防标准应符合设计和规范要求,采用刚柔相济、多道设防、节点密封的可靠措施,建筑节能种植屋面生态雨水综合循环利用系统的防水等级宜选用Ⅰ级且不得低于Ⅱ级标准；防水层应采用耐腐蚀、耐霉烂、耐穿刺、无浸出有害物质的环保型防水材料.

疏（蓄）水板安装直接在已经完工的细石混凝土保护层上铺设,板材采用扣合的搭接方式,疏（蓄）水层厚度和泄水口高度应根据所种植物的耐旱和耐水要求确定.铺设完毕后做好滤水板的成品保护工作,防止大风吹乱滤水板,影响铺设质量；同时避免泥土、水泥、黄沙等垃圾进入滤水板的正面空间,确保滤水板的空间畅通.

工程需要单独选用隔根层材料时,应采用耐腐蚀、防霉烂、耐穿刺等坚韧性的如聚氯乙烯（PVC）卷材、低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）土工膜等均为理想的防穿刺层材料

建筑节能种植屋面生态雨水综合循环利用系统上的行人通道、排水沟和挡土墙,若未能与结构混凝土同时浇筑或设计采用砖砌体时,应在防水层施工前完成,以保证屋面防水层的整体性和连续性.

建筑节能种植屋面生态雨水综合循环利用系统上所设置的排水管口、泄水管口、溢水管口及反梁过水口等各种管道的排水口,应设置反滤层,反滤层做法为用钢丝网片或采用不锈钢的钢丝网做成凸球状包住管口,管口内侧应堆设砂石、砂卵石的粗细骨料滤水层,以防止种植土和有机介质的流失,避免杂质、杂物阻塞管道和污染环境.

各种植区域内填放种植介质的厚度、质（重）量应符合设计要求,种植介质宜选用保水性好的粘性土壤,种植土表面宜平整并应设1%-3%的坡度,且宜比四周挡土墙低30-100mm.

建筑节能种植屋面生态雨水综合循环利用系统四周的排水沟、泄水孔、溢水孔和种植面,所汇集的渗水、雨水应集中排放,防止污染环境.雨水口设置数量和排水管直径大小,应满足雨季单位时间内最大降水量的排放要求.

建筑节能种植屋面生态雨水综合循环利用系统上露天的草坪灯、反光照明、指示灯和草坪音箱等设备,所有的金属外壳都应有良好的防雷接地装置.在种植土中暗敷的电器管道和露天设备的节口都应有防水、防渗的密封措施.应充分考虑到所种树木高度的防雷要求

埋在种植介质土内的草坪灯、草坪音乐设备和水、电管道应设置明显标识,以便检修和维护.

建筑节能种植屋面生态雨水综合循环利用系统应选择适应性强、耐干旱、耐瘠薄、喜光的花、草、藤本和小乔木等观赏植物,不宜选用根系穿透性强和抗风能力弱小的乔、灌木、大叶榕、雪松等树种.

植物的种植时间,应根据各类植物对气候条件的要求确定.

5.成品保护

种植土屋面在进装种植土的覆盖、饰面层施工和种植花草、树木时,应避免对防水层产生破坏.

屋面防水层和防水保护层施工完毕后,要注重对屋面防水层和防水节点的保护,严禁在屋面防水层上凿孔打洞,避免重物冲击,不得任意在屋面防水层上堆放杂物及增设构筑物.

对已安装好的各种管道,应先将管道端口封闭,以免后续工序施工时杂物落入管道而堵塞水管,完工后即时疏通,保证管道畅通.同时应定期清理杂物,确保屋面排水系统的畅通.