装配式屋顶绿化系统的防水和种植设计探究

◎肖灿

随着我国海绵城市建设的稳步推进，建筑屋顶绿化作为雨水收集的重要组成部分，对其防水、种植设计的研究具有较强的实践意义。本文针对装配式屋顶绿化系统的防水和种植设计进行了研究，从土层厚度、后期维护、后期维修等角度分析了传统屋顶绿化系统和装配式屋顶绿化系统的区别，并从防水层材料的选取和施工流程介绍了目前我国装配式屋顶绿化系统的防水设计，从品种筛选和布置形式分析了其种植设计。

据统计，城市用地面积中的三成左右被建筑屋顶占据，而建筑物的屋顶往往由混凝土、瓦片、玻璃、树脂、塑料等建筑材料构成，其比热容较小，是造成城市热岛效应的罪魁祸首之一。随着人民生活水平的提高，城市人居环境日益受到重视，宜人的生活环境离不开绿色植物的陪衬，因此，屋顶绿化渐渐被设计师加入到建筑设计中来。与此同时，我国政府对屋顶绿化持极为积极的态度，出台了一系列政策鼓励建筑设置屋顶绿化，如部分地方政府对屋顶绿化折算绿化面积，这大大促进了建设方的积极性，也使得屋顶绿化相关行业蓬勃发展，不同类型的屋顶绿化方式层出不穷，其中最简单高效的当属装配式屋顶绿化。在装配式屋顶绿化的设计和使用过程中出现了一些建筑防水和绿植选择上的问题，本文基于此，从防水和种植设计的角度进行一些探讨。

一、传统屋顶绿化系统的弊端

所谓传统屋顶绿化，是指最早传入我国的，从下到上按照绿植、覆土、滤芯、蓄水槽、防穿刺卷材、防水卷材、隔热卷材、结构顶板结构进行构造设计的屋顶绿化种植模式。经过工程实践和日常使用，出现了以下三大类的问题，并难以通过改良设计避免。

1.土层厚度要求高。传统屋顶绿化对于土层厚度的要求为30cm以上，否则无法满足植物的生长需要和防穿刺要求。过厚的土层对建筑结构的要求更高，开发商设置屋顶绿化往往需要牺牲建筑使用面积，大大挫伤了其积极性。按照30cm的土层厚度计算，土层对于建筑屋顶施加的外部荷载可达每平米4500N，对于建设屋顶花园的项目，每平米的外部荷载可达7000N。对于普通建筑来说，设置屋顶绿化系统的结构成本过高。

2.后期维护不便。与园林景观类似，传统屋顶绿化系统需要定期对植物和与之接触的建筑结构进行维护。对于绿植的维护，其维护成本主要体现在人工打理、日常浇水等保证绿植健康生长的措施，而对于建筑结构的维护则体现在定期对与植物接触的屋面结构进行检查，防止植物根系对建筑防水层、隔热层以至建筑结构的破坏，对于严寒地区，在冬季应增加检查次数防止因土层水分过多引起的冻涨病害。总体来说，相比于建设成本，传统屋顶绿化的长期维护成本较高，联系到后期建筑物业权属的变换较为常见，往往疏于对屋顶绿化的维护，导致前期投入作废甚至建筑结构的损坏，造成较大的经济、安全风险。

3.建筑结构维修成本高。由于无法对建筑结构进行全天候二十四小时监控，在建筑结构定期检测过程中，难免出现建筑结构的损坏，对于这种情况必须及时进行维修。一般来说，裸露在建筑顶层表皮以外的防水层、隔热层是与植物土层直接接触的部分，也最容易受到穿刺性损坏。除此之外，即使防水层未因植物穿刺损坏，以目前技术来说，其使用寿命大大低于建筑使用寿命，因此必须进行定期更换以获得较好的建筑室内环境。对于覆盖了30cm土层的屋顶来说，原本相对简单的更换防水层作业难度会更高，更重要的是，针对土层作业的单位和更换防水层的单位往往无法有效沟通，经济成本成倍提高的同时时间成本也无法得到保障。

二、装配式屋顶绿化系统防水设计

1.材料选取。装配式屋顶绿化系统包括种植土、灌溉系统，相较于普通建筑房顶需要更高的防水、防刺穿标准。装配式屋顶绿化的防水设计一般使用防硌性、耐候性较强的SBS改性沥青防水卷材和涂料式卷材，具体可分上下两层，下层为复合防水层，包括非固化橡胶沥青防水涂料和SBS改性沥青，上层再覆两层SBS改性沥青防水卷材，厚度约为三毫米，并设置排水口以防渗漏水集聚。此类防水材料使用年限较长，对SBS改性沥青防水卷材将建筑防水能力大大提升，且区别于传统式屋顶绿化系统，装配式屋顶绿化系统的防水层与绿植所在的种植层采用分体设计，大大降低了因防水层更换年限小于建筑使用年限导致的防水层更换难题。

2.防、排水设计流程。（1）防水设计。装配式屋顶绿化系统防水层的施工可按照清理基层、安装泄水口、安装下层防水层、安装保温层、安装隔离层、安装找坡层、安装找平层、安装上层防水层、安装隔离层、安装保护层的顺序进行。区别于正常屋顶防水施工过程，对于装配式屋顶绿化系统的防水施工，由于土层的蓄水能力、植物的穿透能力较强，尤其需要注意施工顺序和施工精细度，防止因为施工不当造成建筑透水病害。（2）排水设计。为保障屋顶排水顺畅，应选取轻质排水、排气管，其布设应提前做好预留，不同排气管之间的保温模块需进行打通，并设计排气通道。装配式屋顶绿化构建应与女儿墙间隔20cm以上，并根据具体排水需求进行调整。

三、装配式屋顶绿化植物配置

装配式屋顶绿化系统是一种防水和种植部分相分离的屋顶绿化形式。首先对种植部分的植物配置进行探讨。

1.品种筛选。屋顶绿化系统植物的选择易于生养的，结合当地气候特征，选取耐热性、耐寒性、耐瘠薄、耐旱性等优秀的植物。对屋顶绿化研究较早的德国设计师一般选取景天科植物，而日本的设计师则热爱低矮的草皮。综合我国国情，在装配式屋顶绿化系统植物选择过程中，应选取根系不发达、植株高度较低、常绿的乔木、灌木、藤本植物。此类植物能适应建筑顶部风力较大的客观环境，同时能够保证屋顶绿化的四季景观美观度，藤本植物对屋顶绿化的边角部分往往能起到较好的覆盖作用。

2.布置形式。对于装配式屋顶绿化系统的种植造景，其形式可以是多种多样的。如单一覆被型、草皮与可移动装配式种植箱组合型、草皮与装配式种植池组合型、装配式屋顶绿化混合型等。对于单一覆被型布置形式，一般选取低矮的草坪式植物，兼顾屋顶隔热作用，该类植物结合园林造景和铺地，形成富有变化的屋顶园林景观，如华南地区可选择华南铺地锦竹草；草皮与可移动装配式种植箱组合型则在覆被型布置形式的基础上增强了遮阴功能和艺术景观设计的元素，装配式种植箱可布置单株花灌木、小型乔木等具有一定高度的植物，而其可移动性则使得其布置形式更加多样化，如孤植、列植、对植、散植等；草皮与装配式种植池组合型是指将装配式种植池依附于建筑物屋顶边缘或选择独立地块进行局部布置的形式，一般选取地被类植物进行造景布置，以求在尽量小的空间内获得较为丰富的层次感；装配式屋顶绿化混合型是指将装配式种植箱单元、装配式种植区、草坪基底以及园路的适当组合设计，以整体造园设计为依托，合理规划游人停驻设施，将屋顶花园打造成为吸引建筑使用者走出建筑内部空间，亲近自然的屋顶园林，此类布置形式一般将屋顶按功能进行划分，装配式种植区域约占两到三成，铺装占一到两成，剩下的屋顶面积为草坪。

结束语：装配式屋顶绿化系统已成为海绵城市的重要组成部分，研究其防水和种植设计能为海绵城市与城市人居环境的结合提供技术支持和研究思路，具有较强的实践意义。本文从装配式屋顶绿化与非装配式屋顶绿化的防水设计和种植设计的区别出发，进行了理论梳理和探索，希望能为相关行业从业者提供设计思路。