生态绿墙在华东地区城市环境下的应用研究

金正杰 马阳

摘要：指出了随着人们对于城市生态环境的关注越来越高，其对于城市生态景观的需求也更加迫切，而在城市寸土寸金的空间里很难通过增加绿地面积来满足景观需求。以华东地区特殊生境条件下的生态绿墙建设为研究对象，对其的主要应用形式及在应用过程中所展现的主要问题进行了归纳和总结，并以上海世博会主题馆的生态绿墙为案例，探索了在狭小城市空间里通过生态绿墙的栽培基质、结构系统、灌溉系统等多项实际施工技术来增加城市景观，以期为同行提供借鉴和参考。

关键词：华东地区;生态绿墙;施工技术

中图分类号：TU986

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）01-0135-03

1 引言

随着我国城市化步伐的逐渐加速，城市规模不断扩大，人口数量激增，进而造成城市交通拥堵、空气污染加剧、生态环境恶化等系列问题，这也制约了我国城市的不断发展。同时，由于城市空间不断被开发使用，用以建设绿地的土地已经成为了稀缺资源。

生态绿墙的出现改变了这种困境，不但提高了城市绿化量，而且其占地面积小甚至可以不占用城市空间，并具有良好的景观效果。通过与屋顶绿化这一新兴技术的共同作用，达到了减少城市热岛效应、改善城市生态环境，调节城市空气的目的。改变了城市的外貌，使绿化城市的植物品种更加丰富，生态绿墙使目前高楼林立的硬性城市增加了阴柔之美，改善城市居民视觉疲劳，保护青少年视力。同时，墙面绿化也美化了建筑物的立面，是未来城市绿化发展的新趋势。

2 华东地区生态绿墙的主要应用形式

2.1 铺贴式墙体绿化

该种墙体绿化技术就是直接在建筑物外面表面铺设栽植基质，从而在其墙体表面形成一个种植层。最为常见的就是ABS喷播技术，通过特制的喷播设备将栽植基质、保水剂、粘合剂、种子、养料等直接喷洒在建筑物墙体表面，从而形成一个厚度达10 cm的种植层。另外，近年来开始推广的植生袋技术也是铺贴式墙体绿化的重要组成部分。不需要重新搭设庞大的骨架等优点，景观效果好，施工方便绿化效果快，但是工程造价相对较高，并对防水膜的要求很高。

2.2 种植槽墙体绿化

种植槽墙体绿化在施工时，须先在建筑物外墙另行搭设承重结构，并在其中安装种好植物的种植槽和其他附属设备。另一种做法就是直接在建筑物外墙上安装和悬挂栽植盆，这类绿墙适用于临时墙面绿化或立柱式花壇造景。但由于绿墙的承重结构直接通过膨胀螺栓固定在建筑物外墙上，极易在固定点引发墙体落水，从而危害建筑物本身的结构安全。另外，由于滴灌系统不够完善，灌溉时水分不均匀，容易冲走栽培介质弄脏地面，滴管容易被介质堵住失灵，造成植物干旱枯死。

2.3 模块化墙体绿化

模块化墙体绿化借鉴了种植槽墙体绿化的实施经验，并在其基础上进行了新的改革和试点。其不仅对栽植槽、栽植基质、植物等进行模块化设计，其还将结构系统和灌溉系统进行了节点设计，从而便于后期的养护管理。同时对栽植基质的研究也有了新的进展，其可以通过分子结构暂时贮存部分水分，并在随后的一段时间内缓慢释放，并保证不会造成水分溢流而冲走栽培介质，使植物根部的湿度和透气性均保持在最佳状态。模块式绿墙的结构系统简单，施工速度快，植物更换方便，绿墙的植物寿命较长，可以用于大面积高难度的墙面绿化，而且墙面绿化的景观效果好，可以进行大范围推广使用。

3 目前华东地区生态绿墙面临的问题

3.1 人为破坏较为严重

由于生态绿墙其造价普遍高于普通绿化，因此其一般被布置在人流较为集中的城市中心广场、大型购物中兴等地，精美的造型会吸引大量的游客和市民前来合影留念。但是这种背靠背式的合影会对生态绿墙内的植物损害，从而导致其长势不佳或经常需要更换新的苗木。

3.2 后期养护不到位

生态绿墙中的植物仅靠栽植盆内的基质来吸收养分和水分，普遍抗性不佳，需要花费大量的人力、物力对其进行精心的养护。但由于养护经费的限制，养护单位未能及时地对死株、缺株进行及时的更换，使其失去了原本的景观效果。生态绿墙在春夏两季必须每周维护一次，而夏秋两季更是要做到每天一次灌溉。

3.3 项目造价昂贵

由于生态绿墙是由栽植盆、栽植基质、苗木、承重结构、灌溉系统组成，其建设和维护成本普遍较高，不仅是设备安装和苗木种植成本，如果再加上后期养护等其他费用，生态绿墙的建设单价将会进一步提升。高昂的造价严重地制约了生态绿墙在城市绿化中的应用，目前仅被用作点缀型的装饰，未曾大面积普及。

3.4 施工及养护作业安全系数低

普通的生态绿墙不论是在前期的建设施工，还是后期的养护管理，都需要人员在较高的空间位置进行作业，而常见的生态绿墙都是依附于建筑物外墙面，其稳定性和牢固度较低，容易在施工和后期养护作业时引起人员坠落、物品掉落等安全生产事故。

4 华东地区城市生态绿墙施工技术探究——以上海世博会主题馆生态绿墙为例

4.1 上海世博会主题馆生态绿墙简述

以上海世博会主题馆植物绿墙为例，其单面长近200 m，高约26 m，总面积可达5000 m²，是世界上已建的最大面积的植物绿墙（如图1）。为满足主题馆展览要求，其在施工设计时将种植系统、承重系统、灌溉系统都采用了整体模块化设计，大大加快了施工进度。该绿墙采用的金森女贞、红叶石楠、六道木、亮叶忍冬及花叶络石进行景观营造，其采用自下而上逐步疏植的布局方式，充分体现出植物的过渡性和渐变美，其景观效果比墙面满栽植物的更出色。

4.2 上海世博会主题馆生态绿墙专项施工技术

4.2.1 模块系统施工技术

为提升生态绿墙的建设速度以及便于后期养护管理，采用模块化组件，将原本形状、大小各类的各个组成部门按照模块化设计要求进行加工。如将栽培容器按照一定模数组成模块再和结构系统连接，从而使得后期更换苗木时只需将某一种植模块直接替换为相同规格的种植模块后即可完成换苗工作，不需要再次起挖及种植苗木，即方便施工，又减少了对现有场馆的影响。由于采用共聚聚丙烯塑料做的种植容器以及新型的种植基质，因此每个种植模块的自重不足20 kg。另外，该绿墙的承重钢架及自动灌溉系统也采用模块化施工工艺，一旦某一节点出现问题只需对其进行更换即可恢复其使用功能。

4.2.2 结构系统施工技术

该生态绿墙所采用的独立钢架结构克服了立体绿化对于建筑物墙体强度的依赖性，其自身所具備的结构强度足以支撑绿墙上的植物、栽培基质、自动灌溉系统等各类设备的重量，同时十分便于拆装。

由于主题馆外墙采用的是现代感十足的钢结构外墙，而本绿墙的结构系统位于建筑外墙的内部，在施工时并不会对外墙造成影响。该系统由基础、承重柱、横梁等组件组成，施工时先在建筑物外墙基部搭设一条宽约2m的基础网架，随后向上按1m的间隔设置承重柱，最后用横梁将承重柱彼此相连，从而形成一个稳定的整体。由于施工采用了BIM技术，各种预制件在加工工厂内先期进行了预拼装，并对其结构强度进行了仔细的检测，因此现场施工速度得到了大幅提升。

4.2.3 植物配景施工技术

上海世博会会期正值夏季，其室外温度高、光照强并不定期会遭受台风的影响，这些条件对生态绿墙的植物选择提出了严峻的考验。建设方在项目设计阶段就结合生态绿墙的实际情况拟定了生态绿墙景观植物的选取标准。首先，为了适应绿墙所特有的环保栽植盆其植物必须为浅根系的植物，同时具备强壮的侧根以便能起到固定植物和吸收养分的作用。其次，该生态绿墙由于观赏时间长，故选取的植物以观叶植物为主适当搭配部分夏季开花，其株型要求低矮整齐，叶片浓密厚重。最后，按照绿墙所在地气候和环境条件，所选择的植物还需具备耐湿热、耐光照、抗风及抗病虫害等能力。依据上述选择标准，对上海市区所种植的众多观叶植物进行了筛选和试种，最终选取了六道木、红叶石楠、金森女贞、花叶络石及亮绿忍冬等5种植物作为造景素材。结果表明：上述这5种植物不仅具备了抗性强、易养护、景观效果佳等优势，还能利用植物本身的色彩差异营造出四季的季相变化，从而使绿墙始终处于动感的变化之中。

在景观布置时该绿墙的东立面在6～12 m范围内采用株高为30 cm红叶石楠，而在12—17 m的范围内株高30 cm的亮叶忍冬，17 m以上采用株高25 cm的金森女贞和花叶络石。其西侧立面在6～12 m范围内采用株高35 cm的常绿大花六道木，在12～17 m的范围内采用株高30 cm的亮叶忍冬，17 m以上选用株高25cm的金森女贞和花叶络石。

4.2.4 栽植基质施工技术

鉴于主题馆生态绿墙特殊的生境条件，在配置栽培基质时必须满足清洁无滴撒散落、抗病虫害能力强、植物根系适应性强、自重轻、保水保肥能力强等要求。建设方经过多次试验并结合所种植的苗木生长习性，成功研制了多种基质配方。在实际施工时，先将栽植基质与苗木一起定植在环保栽植盆内，再通过脚手架运送至绿墙结构层。

4.2.5 自动灌溉系统施工技术

主题馆生态绿墙是世博会的标志性建筑，在世博会期间该绿墙的日常工作都必须在夜间休馆的短短数小时内完成，而世博会又在上海气候最为炎热的夏季。因此，绿墙的制动灌溉系统成为了绿墙景观效果的“保护神”。在实际施工中，建设方依据绿墙面积、种植苗木品种和墙体结构稳定性等多种因素，制定了最为合理的设计方案，其所采用的管材即能保证拥有足够的抗压能力以满足灌溉作业时液体的压强，同时其还拥有较轻的自重和较强的延展弯曲能力以便管线加工和安装。由于该生态绿墙所采用植物都属于观叶类植物，普通的喷灌设备不仅容易造成植物枝叶的损伤，而且部分液体会随风向前来参观的游客飘洒，为此建设方选取的给液精准度高、液体适应性强的滴灌模式为绿墙补给水分和养料。根据不同植物对于水分和养料的需求选择不同出水量的滴头，同时在种植槽背面还设置了滴箭用以补给栽培基质中的水分。此做法不仅美观大方，还具备了便于维护更换的特点。另外，为了实时掌握植物叶面及种植基质中温度、湿度及其他环境因子的数据，建设方还在绿墙内设置多处感应设备，如温度计、湿度计、电解质计等，能将各类数据及时地传送至中控设备，便于其及时开展灌溉或施肥作业。

4.2.6 施工保护技术

由于本案例生态绿墙的整体高度达到了26 m，相当于5层楼房的高度，为了确保在绿墙施工期间施工人员的安全及各类施工材料的顺利运输，制定专项脚手架施工方案及应急预案，并于绿墙钢结构同步施工。该脚手架系统位于主题馆外墙内侧，其管材的颜色与主题馆的钢结构外墙相近，从外部很难发现脚手架的存在。施工时可利用该脚手架将模块制作、钢结构制作安装、栽培介质及环保栽植盆苗木种植、养护灌溉系统安制等工序同步进行，大大提高了施工进程和施工安全性。

4.2.7 绿墙后期养护技术

上海世博会主题馆的生态绿墙在建设完成后，利用预先设置的检测仪器来全方位地掌控其生境中空气和土壤中的温度、湿度等数值变化，并根据相关数值的变化情况酌情进行水分的补充、养料的供给以及病虫害的防治。由于本案例的生态绿墙已完成了自动灌溉体系的制安工作，而后期养护工作中补水、补养、补药等各项工作都可以利用该系统来完成，从而避免了人工养护带来的安全隐患，同时大大提升了养护效果。另外，本案例养护人员还通过预先拟定的养护预案对绿墙实施修剪及植株替换等工作。

5 结语

上海世博会主题馆的生态绿墙新技术的应用，不仅很好地解决了目前华东地区生态绿墙发展所面临的系列问题，而且也为后续城市生态绿墙的研究指明了方向。

城市生态绿墙作为现代大都市改善城市生态环境提升城市景观水平的重要手段，其占地面积小、景观效果佳、适应性强等特点成为了改善城市生态环境的重要选择。上述的华东地区生态绿墙所面临的问题均可解决。在进一步研究分析上海世博会主题馆的生态绿墙后，相关的施工技术更新依然是今后亟待研究的课题。只有合适的系统才能以经济有效的方式，建造出具有长远效果的绿墙。希望此研究可以为华东地区对绿墙行业有兴趣的人士提供一定的参考。

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