海绵型装配式绿色屋顶种植池系统研究

海绵型装配式绿色屋顶种植池系统研究

刘传辉

深圳市绿粤生态科技有限公司  深圳  518057

摘要 ：海绵型装配式绿色屋顶种植池系统是绿色屋顶建造的基础组成，在绿色屋顶建造中扮演者至关重要的的角色。对海绵型装配式种植池系统的概念、特点、设计要求进行了概述；对现有的绿色屋顶种植池以蓄排水层作为工艺区隔的工艺种类、组成要素、施工方式及优缺点进行了总结分析；对于现行建造工艺工法存在的问题进行了创新和改良设计，提出了海绵型装配式绿色屋顶种植池系统的技术解决方案。最后，对其组成要素、工艺方式、技术特点进行了系统分析，为海绵型装配式绿色屋顶种植池建造技术的推广奠定坚实的基础。

关键词 ：绿色屋顶；海绵城市型；装配式 ；种植池及其建造系统

装配式种植池系统在绿色屋顶建造中有明显的优势存在，在施工效率和工程质量上有着明显的技术创新特点，对海绵城市和雨水资源化利用有着突出贡献，对城市绿色建筑减碳节能有显著作用。但是，就目前绿色屋顶种植池的建造工艺工法而言，大多数仍然是采用的传统工艺工法的建造方式进行。因此，市场上亟须一套安装简约、施工流程清晰、实施效果上乘的海绵型装配式绿色屋顶种植池系统施工技术来满足城市绿色屋顶的建设需求。

1   概念及设计要求

1.1   海绵型装配式绿色屋顶种植池系统概念

海绵型装配式绿色屋顶种植池系统是指由海绵型集成工艺种植容器、种植池围边材料（钢板、预制板、模板等）、固定角码等构成，采用现场装配、组合集成安装的工法而建造的绿色屋顶种植池基础系统，为各类植物种植提供种植场地环境。适用于各类新建和既有建筑的绿色屋顶种植池的建造设计和施工。

1.2  海绵型装配式种植池系统设计要求

在海绵城市设计上遵循“渗滞蓄净用排”的技术特点，充分考虑屋面雨水径流控制及其雨水的资源化利用；装配式设计上遵循建筑、结构、机电、装修一体化的原则，在技术策划、方案设计、初步设计、施工图设计和预制构件加工图设计五个阶段进行协同设计。 遵循设计 、生产、装配全过程一体化的原则。构件设计是利于工厂规模化生产、利于现场高效化装配的关键技术协同机制。 尤其是装配式种植容器设计上，要考虑种植设计时的蓄排水层、过滤层、阻根保护层的集成化设计。具体原则是“模数统一、少规格、多组合，各专业一体化考虑”。

2   现有种植池技术体系分析

目前市场上常见的绿色屋顶种植池做法基本上按传统施工工艺进行，施工过程复杂，建成后常常导致种植池排水不畅并发生严重的内涝，植物生长不佳，成本高，施工耗时周期长，往往达不到建设效果。

屋顶绿化种植池全部以建筑顶板作为基础承重结构，往上一般包括保温层、找坡（平）层、防水层、保护层、蓄排水层、过滤层，其中保护层用细石混凝土或砂浆的做法会带来较大的载重，而常用的凸凹型排水板常常蓄排水功能欠佳，导致种植池爆池、积水，进而导致植物生长品相较差，达不到绿化效果。

本文对种植池的建造工艺以使用不同的蓄排水工艺材料作为区隔，因为种植池的蓄排水能力至关重要，“小雨不积水、大雨不内涝”是对种植排水能力的基本要求，否则容易造成爆池、雨水外泄、植物被淹死等不良后果；蓄水及其回用，既是海绵城市雨水径流控制的要求，也是园林节水、建筑隔热减碳的要求；不同的做法所带来的蓄排水能力截然不同，并关乎到后续的养护投入。

鉴于种植池系统除蓄排水层技术差异较大外，其他工艺流程大致相当，所以蓄排水的设计和取材成为区隔种植池构造的重要核心要素，基于不同蓄排水层的建造方式，技术表现归纳如下：

2.1   蓄排水板作蓄排水层的种植池工艺的系统设计

2.1.1 工艺要素

蓄排水板：理论上蓄排水板是一种能够储存和排放雨水的板材，它可以有效地收集和利用雨水资源，减少对城市排水系统的压力，同时还可以一定程度上防止植物根系穿透防水层，保护屋顶结构。在种植池设计中，蓄排水板可以作为种植池的底部材料之一，提供良好的蓄水和排水功能。但工程实践情况是：不管是凸凹行的杯型蓄排水板或是成片拼接的蓄排水板，在覆土后的蓄排水能力严重下降，常常导致种植池积水严重。

2.1.2 建造工艺

1）施工准备

在施工前，需要先进行现场勘查和测量，确定种植池的位置和大小，制定施工方案和材料采购计划。同时还需要对施工现场进行清理和整理，确保施工环境的卫生和安全。

2）防水层及保护层

按要求需要做好屋面的防水层，尤其是耐根穿刺的防水层要严格按规范执行，并按要求做好耐根穿刺防水层的保护层，确保防水层不被破坏，确保屋顶不会因为植物根系穿刺导致屋面漏水。

3）安装蓄排水板

将蓄排水板按照要求铺设在保护层上，要求蓄排水板之间的连接紧密、平直，防止出现空隙或变形。同时还需要在蓄排水板的边缘设置封边措施，防止水分流入屋顶结构中。

4）过滤层铺设

将过滤层铺设在蓄排水板上，要求过滤层铺设均匀、平整，防止出现空隙或重叠。同时还需要在过滤层的边缘设置封边措施，防止土壤流失。

2.2   普通种植容器作为蓄排水层种植池工艺的系统设计

2.2.1 工艺要素

种植容器选择：选择适合的种植容器是该工艺的关键之一。考虑到蓄排水层的需要，应选择具有良好排水性能和耐久性的种植容器。但这种单层设计的普通型种植容器，通常没有独立蓄水空间，排水通道也不能互通，覆土后也经常引起种植池内涝、爆池；使用普通型种植容器优点是材料质量可控、过程可控。

2.2.2 建造工艺

1） 施工准备

在施工前需要先进行现场勘查和测量，确定种植池的位置和大小，制定施工方案和材料采购计划。同时还需要对施工现场进行清理和整理，确保施工环境的卫生和安全。

2）安装种植容器

将选择好的种植容器按照要求安装在保护层上，要求安装稳定、平直，防止出现晃动或不规整。

3）过滤层铺设

在种植容器上方铺设一层土工布、椰糠或蛭石等过滤材料，要求铺设均匀、平整，以防止土壤流失和保持土壤湿度。

一般情况下，同蓄排水板种植池工艺一样，过滤层铺设完毕后，种植池围边完成，种植池基座就建造完成了，覆土、栽种植物、安装好给水系统，绿色屋顶的建造就基本完成了。

2.3   海绵型种植容器作为蓄排水层种植池工艺的系统设计

2.3.1 工艺要素

海绵型种植容器应选择具有双层架空设计、具有独立蓄排水空间、之间能够互连互通的种植容器，独立的蓄排水空间、组合连接后的一体化排水通道确保种植池“大雨不积水、小雨不内涝”，同时兼具耐用、不易破损、保护屋顶等特性的海绵型种植容器。

2.3.2 建造工艺

1）施工准备

在施工前需要先进行现场勘查和测量，确定种植池的位置和大小，制定施工方案和材料采购计划。同时还需要对施工现场进行清理和整理，确保施工环境的卫生和安全。

2）海绵型种植容器安装

将海绵型种植容器按照要求安装在屋顶上，要求安装稳定、平直，防止出现晃动或不规整。

3）过滤层铺设

在蓄排水层上方铺设一层土工布，要求铺设均匀、平整，以防止土壤流失和保持土壤湿度。同时，需要注意过滤材料的压实度，以避免影响过滤效果。

3 装配式海绵型绿色屋顶种植池建造系统的创新设计

3.1 工艺流程的创新应用

传统的屋顶种植池建造工艺通常包括基础施工、排水层铺设、阻根层施工、保护层施工等多个步骤，不仅施工周期长，而且需要多次投入材料和不同的工种人力。而装配式海绵型绿色屋顶种植池建造系统通过创新工艺流程，将多个施工步骤进行整合，采用了种植容器集成蓄排水层、阻根层、保护层一体化的设计理念，从而减少了传统做法中的排水层和阻隔层、保护层的投入，节约了建造成本。

3.2 种植容器材料的创新

为了确保种植容器的使用性能，装配式海绵型绿色屋顶种植池建造系统在材料选择上进行了创新。首先，该系统采用了耐腐蚀、阻燃等新型材料，如高分子材料、复合材料等，以增强种植容器的使用寿命和安全性。其次，考虑到屋顶种植池所处的特殊环境，该系统还采用了防水、防风、防晒等特殊处理技术，以保护种植容器不受外界环境因素影响使用寿命。

3.3 蓄排防一体化种植容器结构的创新设计

装配式海绵型绿色屋顶种植池建造系统在蓄排防一体化种植容器结构方面进行了改良设计。具体来说，该系统将蓄排水层设计在种植容器的底部并彼此之间形成良好的互连互通，以增强蓄排水能力，强排能力在建筑顶层的结构设计中，按规范有时候可以取代找坡层。种植容器本身的耐根穿刺能力，可以节约隔离层层及保护层的投入（按规范用合规的土工布作保护层即可，而不是通常用的水泥砂浆或细石混凝土作保护层）。

综上所述，装配式海绵型绿色屋顶种植池建造系统通过创新工艺流程、选用新型材料以及改良种植容器结构等方面进行了创新与优化设计。这些措施不仅可以提高施工效率、降低建造成本，还能增强系统的使用性能和提升建筑品质，为绿色屋顶建造提供了新的种植池解决方案。

4结论与展望

4.1 建造工艺成本较低

该系统采用了模块化、标准化的设计理念，使得建造过程变得简单、快速。同时，由于采用了新型材料和一体化设计，相对于传统的屋顶种植池建造工艺，该系统的建造成本大幅度降低。这为推广绿色屋顶和促进可持续发展提供了有力的支持。

4.2 满足海绵城市要求

装配式海绵型绿色屋顶种植池建造系统充分体现了海绵城市的设计理念。通过雨水回收利用和蓄排水设计，该系统能够有效地控制雨水径流，减轻排水系统的压力，同时实现雨水的再利用。这种设计有助于提高城市的生态平衡和减少城市洪涝灾害的发生。

4.3 助力实现园林节水

该系统的蓄排水层设计可以收集和储存雨水，避免了传统灌溉方式对新鲜水源的依赖。通过利用雨水回用进行植物灌溉，可以大大节约水资源，实现园林节水。雨水的资源化利用对于水资源紧缺的城市来说，尤其具有特别重要的意义。

4.4 多种方式减碳降放

装配式海绵型绿色屋顶种植池建造系统通过多种方式实现节能减碳。首先，通过结构创新和选用高分子材料等新型材料，提高了系统的能源效率，减少了热量向室内的传导，从而节约电耗能源。其次，通过水分蒸散，可以满足植物用水需求，减少灌溉过程中的水资源浪费，进一步节约了水能源。这些措施有助于减少碳排放，为应对气候变化做出了积极的贡献。

总之，装配式海绵型绿色屋顶种植池建造系统在建造工艺成本低、满足海绵城市技术要求、实现园林节水、减少碳排放、提升绿建品味等方面具有显著的优势和贡献。随着技术的不断进步和人们对绿色建筑需求的不断增加，该系统将具有更为广阔的应用前景和发展潜力。

参考文献

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