周博士考察拾零(一百一十六)戈壁温室墙体建造方法——甘肃设施农业考察纪实（二）

周长吉（农业农村部规划设计研究院，北京 100125）

2020 年11月24～30日，笔者随中国农业工程学会设施园艺工程专业委员会专家团赴甘肃省进行设施农业调研，从东部的平凉市，到中部的白银市、兰州市，再到西部的河西走廊（武威市、张掖市、酒泉市），一路走来，看到了多种类型的温室形式，其中以河西走廊沙漠戈壁的日光温室给我留下了很深的印象，当地设施农业建设者和技术人员充分利用本地材料和资源，创新研究提出了多种日光温室墙体的建造方法，其中有引进华北和东北地区的示范和改造模式[1]，有紧跟前沿和热点的新型组装温室[2]，更有代表当地特点的戈壁温室建造模式。在此，笔者做一系统梳理，以便读者系统了解甘肃省设施农业发展特点。

土墙温室

土墙温室是中国日光温室中最具代表性的一类温室。其建筑材料可就地取材，温室建设成本低、温室运行保温储热性能好，因此，这类温室几乎遍布了全国日光温室所有可发展区域。在土墙温室中，全国以寿光五代下沉地面机打土墙结构日光温室推广面积最大，推广区域最广，应用效果也最好。在甘肃的考察中也见到了这种原汁原味引进的温室形式（图1），但在考察中发现，具有西部特点并大面积推广应用的温室形式还是干打垒土墙结构日光温室。从东部的平凉市、中部的白银市到西部的河西走廊都能看到干打垒墙体的日光温室（图2a、图2b）。

图1 山东寿光机打土墙结构日光温室

相比机打土墙结构日光温室，干打垒土墙墙体占地面积小，建造墙体土方用量省，对耕地的破坏相对较小，而且墙体结构强度高，使用寿命长，保温储热性能基本和机打土墙结构日光温室相当。但这种墙体建造速度慢，墙体建造对土质的黏性要求高，沙性土壤和戈壁土壤基本无法建造，由此也限制了这种墙体结构温室的广泛推广。

为了解决沙性土壤建造墙体的难题，位于腾格里沙漠边缘的武威市古浪县在移民搬迁温室工程建设中采用了剥离表层沙土、挖出深层黏土，再与表层沙土按比例拌和后按照机打土墙的模式建造温室（图2c）。这种方法有效解决了沙漠地区沙土筑墙的难题，而且可就地取材，造价也不很高。但从实际运行情况看，或许是沙质土含量过高，墙体表面剥离或脱落的情况比较严重，需要在运行管理中注意经常性维护或在内墙表面加设护墙的方式对墙体表面进行保护，以保证温室结构的安全运行。

图2 甘肃的干打垒土墙和沙漠土墙日光温室

戈壁材料墙体温室

走进河西走廊，仿佛走进了广阔的平原。肥沃的土壤和优良的气候造就了这里早就是全国重要的商品粮基地和作物制种基地。留给后期设施农业发展可新开垦的土地大都处于戈壁沙漠的非耕地地带。如何在戈壁沙漠上建造日光温室既是对当地温室建设者的挑战，也是当地日光温室建设的特色和亮点。

浆砌石墙温室

戈壁沙滩中埋藏着大量的卵石。用这些卵石做建筑材料，以水泥砂浆做浆砌筑并进行表面勾缝，砌筑的石墙不仅强度高、使用寿命长，而且密封性好，抗风防雨，是当地砌河筑坝、修路护坡、垒筑田埂中常用的建筑形式，在一些民用的构筑物，甚至建筑物的建设中也经常使用。用这种建筑形式构筑日光温室墙体也是一种自然的选择（图3）。但这种墙体施工周期长，不论是从戈壁沙滩中起挖卵石，还是用这些卵石建造墙体，都需要高强度的劳作，而且砌筑墙体只能人工作业，墙体施工的机械化作业水平很低，由此也限制了这种温室墙体的大面积发展。

图3 浆砌石墙结构日光温室

戈壁石墙温室

浆砌石墙温室固然牢固、使用寿命长，但在戈壁中起挖卵石费时费力，而且碎石、小石子甚至大量的沙粒土都无法使用，使戈壁滩大量的建筑材料不能尽其所用。为了像建筑土墙一样，能够将建设地的戈壁砂石全部用于墙体建设，当地建设者创新发明了多种建筑形式。

第一种做法是钢板护板夹心戈壁石的做法。采用彩钢板做两侧护板，在护板中间填充戈壁砂石（图4）。这种做法对砂石的大小、形状、强度等没有任何限制和要求，可将建设地所有的砂石原料能用皆用，而且不用砌筑，直接用挖掘机将戈壁土石铲起灌注到墙体两侧护板内即形成温室的墙体。两侧护板之间的间距即是温室墙体的厚度。由于护板自身较薄，侧向承载能力有限或者说自身不能承载墙体内戈壁石的侧压力，为此在墙体内部填充戈壁石后对护板形成的侧压力需要护板外侧设立立柱来平衡，所以这种结构需要在护板两侧根据墙体高度和厚度，以抵抗墙体内土石侧压力为目的科学设立支撑立柱（主要为钢管立柱，可以是圆钢管，也可以是方钢管）。为了增强钢管立柱的支撑能力，可以在中部和上部对两侧立柱进行拉结，使两侧立柱形成共同承力体并减小立柱的自由长度，从而可减小立柱的截面尺寸和总体用钢量。日常维护中只要保证两侧护板以及钢立柱不锈蚀即可保证温室墙体的长期使用寿命。

图4 戈壁石墙温室（钢板护板）

第二种做法是护网夹心戈壁石的做法。即用围网替代上述护板夹心戈壁石墙体表面的钢板护板。这种做法可显著降低护板的建筑造价。为进一步节约围护材料，温室后墙的外墙表面也可不作围护，如同机打土墙一样自然放坡，只在山墙两侧做围护（图5）。外表面不做围护的后墙，形式上如同一堵“挡土墙”。为了减小挡土墙室内立柱的土石侧压力，一般在立柱中上部向室外地面斜拉一根拉筋（实际上该拉筋埋设在后墙的戈壁石中）。这里所指的“拉筋”可以是钢绞线、钢筋或钢管。用做墙体表面的护网由3 层结构组成，紧贴戈壁土石的是一层致密的柔性材料，可以是无纺布或其他材料，防止戈壁土石外露；中间层为小网格钢丝网，主要功能是保护致密柔性材料在戈壁土石的侧压力作用下不发生鼓包，保持墙面平整；最外层是在小网格钢丝网外侧的大网格钢板网（图5a）或钢筋网（图5c），用以支撑小网格钢丝网不发生变形并将墙面侧压力传递到墙面立柱。

图5 戈壁石墙温室（钢丝/钢筋围网护墙）

第三种做法是钢丝围拢无纺布夹心戈壁石的做法（图6a）。即用柔性无纺布做围护，用“琴弦温室”屋面用钢丝支撑无纺布，在无纺布外表面设置沿温室长度方向通长、沿温室后墙高度方向平行的“琴弦”，形成平整的内墙面，用“琴弦”承载墙体戈壁石的侧压力并将其传递给墙体立柱。为了增强立柱的承载能力，立柱还采用了桁架式格构柱（可以是平面桁架格构柱或三角形空间桁架格构柱）。相比护网夹心戈壁墙的做法，由于无纺布没有网眼，所以戈壁石不会裸露在墙面。这种墙面从室内看也更“温暖”，没有了土石结构墙体的“硬冷”，操作人员也不必刻意小心躲闪与墙面的碰撞，似乎更有一种“温馨”作业环境的感觉。此外无纺布的吸潮作用还起到了墙体“呼吸”的作用，可调节温室内的空气湿度。

图6 戈壁石墙温室（其他形式）

第四种做法是“水泥槽砖”内腔填充戈壁石的做法（图6b）。即事先预制1 面开口，其他5 面封闭的开口钢筋混凝土板槽（简称“水泥槽砖”）。水泥槽砖的尺寸通常为长1 m，高0.5 m，宽与墙体厚度一致（一般为1～1.2 m）。施工时，将水泥槽砖像砌筑黏土砖墙一样错缝砌筑，每砌筑一层水泥槽砖，即刻向槽砖内腔中灌注戈壁石，直到墙顶最后一层砌筑完成后在槽砖顶面做水泥抹面封口或在其上浇筑钢筋混凝土圈梁并预埋埋件做好与屋面拱架连接的准备。这种墙体砌筑速度快，砌筑墙体可用汽车小吊车与挖掘机联合作业，墙体施工机械化水平高，墙体建造标准化水平高，相应墙体施工质量高、使用寿命长，而且墙体可自承重，相应节省了后墙立柱的造价和成本。其缺点主要是预制水泥槽砖需要一定的预制和养护时间，现场预制相对施工周期长，如果采用工厂预制则可以显著缩短现场施工的周期。

第五种做法是砖墙夹心戈壁石的做法（图6c）。这种做法如同“砖包土”的复合墙体一样，即在两侧围护砖墙内填筑戈壁石即完成墙体的施工。由于戈壁土石的侧压力较大，为减少两侧砖护墙的厚度（一般砖墙按240 mm 厚度砌筑），应在砖墙内设置钢筋混凝土构造柱或承力柱并在相邻立柱之间设置水平拉梁（包括墙体表面和纵深两个方向）使所有立柱形成框架承力体系。

戈壁石墙的做法或许不止这些（诸如石笼墙[1]等），有待我们进一步挖掘，也希望有兴趣或有志向的读者能针对戈壁土石的特点，研究和更新更多施工速度快、结构强度高、造价低廉的建筑形式。

沙袋墙体温室

从浆砌石墙到戈壁石墙，石材的尺寸在不断减小。但针对更小粒径的细沙或粉砂，虽戈壁石墙中的一些做法（如无纺布夹心、水泥槽填充、砖包土结构）也能适应这种建筑材料，但当地的建设者还是发明了一种更适合这种建材且廉价的墙体建筑方法——沙袋墙体（图7）。这种墙体的做法是将沙土盛装在塑料袋中，像码“粮垛”一样一层压一层地错缝堆摞成墙体（图7a），墙体码垛成型后再在墙垛表面涂抹草泥浆（图7b）或张挂无纺布（图7c）对沙土袋进行表面防护即形成温室的围护墙体。对沙土袋的表面保护不仅美化了墙体表面，而且可避免了塑料袋直接暴露在自然环境中而可能发生的加速老化，可显著提高墙体的使用寿命。

图7 砂袋墙体温室

由于塑料袋表面光滑，墙体内码摞沙土袋之间的结合强度不高，除了自承重外，墙体设计中没有将这种墙体用作屋面骨架的承重结构。所以温室的后墙和山墙上都设置了立柱，并与屋面拱杆直接连接形成了一体化的梁柱结构温室承力体系。

空心/ 加气砖墙温室

砖是中国具有悠久发展历史的建筑材料，但随着国家对黏土烧结砖限制政策的落地和实施，目前建筑用砖主要是非承重的空心砖和加气砖，制砖材料更多采用灰砂材料，但也有采用黏土做空心砖的。

砖是工业化产品，规格多、标准化程度高、性能稳定、价格低廉，因此在各类建筑中都有大量应用。在甘肃省的日光温室墙体建设中也看到采用不同材质和形式的砖材，包括黏土空心砖、灰砂空心砖和加气泡沫砖等（图8）。根据不同材质砖的承载能力，有的温室墙体采用了砖承重墙体（图8a、图8c），有的温室则采用了钢筋混凝土梁柱框架结构，砖只作为填充和围护材料使用（图8b）。

不论是空心砖还是加气泡沫砖，其共同的特点是它们只能做墙体隔热和围护，传统日光温室墙体的被动储放热功能基本消失，因此温室的热工性能受到直接影响。为此，有的温室采用了辅助加温的措施（图8b），有的温室调整种植结构，种植冬季休眠的果树（图8a），有的则冬季闲置待室外温度回升后再定植生产（图8c）。

图8 砖墙结构温室

随着日光温室主动储热技术的不断成熟，在这类温室中配置墙面或地面主动储放热设备，相信温室冬季的热工性能会有大幅度提升，喜温果菜生产的季节也会得到相应延长，甚至可以周年生产。建议有条件的园区可先行引进试验示范，在技术成熟后再进行大规模推广应用。

保温被（板）墙温室

用保温被或保温板做墙体和后屋面围护材料是目前日光温室轻简化发展的一个方向。这种形式温室承力结构采用组装式结构，温室建设基本不破坏土壤耕作层，对温室建设的土地性质要求不严苛，而且温室在需要时还可以拆卸搬迁，是目前国家严格保护耕地的土地政策下发展日光温室的一种有效技术途径。

甘肃省的河西走廊虽有大片的戈壁沙滩等非耕地资源可以开发建设日光温室，但受生态环境保护的约束以及交通、水资源、土壤条件和生产管理远离生活居住区等条件的限制，在现有农田上建设日光温室也是生产中的现实需要。为此，河西走廊的设施农业生产和建设者们也在和全国同步试验研究各种形式的组装式保温日光温室。柔性的保温被和刚性的保温板是这种组装结构温室墙体和屋面围护材料主要用材。

柔性保温被材料各地有不同的选材，有的用涤棉[3]、有的用喷胶棉[4]、有的用草苫[5]，但更多是采用针刺毡、塑料薄膜和发泡塑料等材料按照防水、密封、抗老化和不同的保温要求多重复合形成的复合材料（图9a、图9b、图10a、图10b）。在硬质保温材料选择上，目前国内主要采用EPS 空心砖[6-7]（图9c）和保温彩钢板、挤塑板（图10c）。这些材料在甘肃河西走廊的日光温室建设中都有使用。

图9 保温被（板）温室用建筑材料

图10 保温被（板）温室墙体的建筑方法

实际温室建设中，有后墙、山墙和后屋面全部用柔性材料进行围护的做法（图10a、图10b）；也有用柔性材料围护后屋面和后墙，用刚性保温板围护山墙的做法（图10c）；还有所有墙体用刚性保温板围护，后屋面用柔性保温被围护的做法；更有全部墙体和后屋面都用刚性保温板围护的做法（图9c）。

柔性保温被围护时，被与被之间接缝可以是子母粘粘接，也可以是用手持缝纫机缝合，当然，在外表面附加一层塑料膜（图10b）既可固定保温被，又能密封墙面，还能起到保温被防水的作用。只是传统的塑料薄膜使用寿命短，需要定期更换，如果有价格便宜、使用寿命更长的塑料或塑胶防水材料将更符合这种温室建设需要。