地下室顶板绿化荷载分析与优化措施

李奇敏

（上海沃克景观规划设计有限公司福建公司，福建 福州 350001）

0 引言

现阶段大面积的地下室顶板绿化已经成为现代化住宅小区的标准配置，经过精细设计的景观小品也成为开发商的主要卖点之一[1]。

地下室顶板绿化施工与一般的景观绿化施工有一定的区别，地下室顶板绿化施工是通过在顶板上覆盖一定厚度的填土，然后在填土内进行园林树木的种植。地下室顶板上部绿化种植的实施过程中存在一项较为关键的问题，即地下室顶板的安全性问题[2-3]。一方面，绿化填土对地下室顶板施加较大的荷载，且绿化施工中出现的临时土方堆载、施工机械荷载对地下室顶板也存在一定的影响[4]；另一方面，景观绿化施工过程中的种植土荷载、植被层荷载以及绿化景观设施荷载也是影响地下室顶板荷载的主要因素[5]。因此，地下室顶板绿化荷载的分析与研究对保证绿化施工时地下室结构的安全性具有非常重要的意义。

本文通过对地下室顶板绿化施工全过程中的荷载分析，研究了各类荷载对地下室结构的影响，总结出地下室顶板绿化设计及施工中减轻荷载的一些方法，以供地下室顶板景观工程施工参考。

1 地下室顶板绿化景观荷载分析

1.1 景观施工荷载

地下室顶板绿化施工是在地下室结构施工完成后进行的，需要在顶板上部进行覆土施工，为满足绿化种植的要求，覆土厚度一般为1.0～1.4m。在景观施工过程中需重点注意以下几类荷载。

（1）土方或景观设施的临时堆载。在覆土过程中不可避免的会在地下室顶板进行临时堆载，这部分荷载受土方堆载高度及景观设施重量的影响较大。例如土方堆载高度越大，假山等景观设施重量越大，地下室顶板受力越大。

（2）土方倾倒荷载。土方的倾倒荷载出现在土方车辆运输过程中，卡车倾倒土方时会对顶板产生瞬时的冲击荷载；这部分荷载的大小主要受到土方量的影响，运输设备越大，土方量越多，倾倒时对地下室顶板的冲击荷载就越大。

（3）施工机械荷载。景观绿化施工过程中需要诸如挖机、吊车等施工设备的协助，在施工过程中施工设备对顶板存在较大的动荷载；施工机械荷载主要受到机械设备吨位的影响。

1.2 种植土荷载

地下室顶板的种植土主要以田园土为主，改良土及无机复合种植土的使用较少。田园土主要来自于农耕土，具有价格低、取土方便、供货量大及运输方便的特点，因此使用较为广泛；而改良土及无机复合种植土经过添加肥料、轻质骨料等人工合成材料，使其具有质量轻、营养适中、排水通畅等优势，但价格较高，对大面积的地下室顶板填土而言适用性较低。

种植土的厚度根据草坪、灌木、乔木等生存要求一般不小于1.0m，对干旱少雨及寒冷地区种植土厚度应适当增加。首先，由于种植土在降雨或浇灌后，水量无法通过下渗的方式及时排除，造成种植土含水量增加，土的饱和重度比干燥时增加20%以上；其次，在局部位置由于景观造型的需要，大型乔木经常采用种植池或高土坡的方式进行种植，该部分的种植土厚度及荷载比一般区域增加30%～50%；因此，在绿化种植过程中需根据植物品种确定种植土的类型及厚度。

1.3 植被层荷载

植被层的选择直接关系到绿化景观设计的成功与否。根据景观设计的要求，植物类型一般可以分为草坪、地被植物、攀援植物、大中小型灌木及乔木。绿化施工植被层的荷载首先需要考虑的是大型灌木及乔木的种植需要，一方面大型灌木及乔木的体型及质量大，相应土球也较大，所需要的种植土厚度也大，对地下室顶板的载荷要求较高；其次，需要遵循适地种植的原则：我国南北区域温差大、东西区域自然环境差异大，在绿化植被的选择上需要充分考虑各个地区的生态特征。以红枫种植为例，其在南方属于小型乔木，种植荷载约为2.5～3.0kN/m2；而在北方则属于大型灌木，种植荷载约为1.5～2.5kN/m2。因此，在绿化植被层选择时应以主要植被层荷载的区域适用性问题为参考。

1.4 景观设施荷载

绿化景观设施是营造高品质绿化工程的主要手段。景观设施主要包括水景、假山、地面铺装、园林建筑、雕塑等，景观设计时应充分考虑这部分荷载对地下室顶板的影响。与种植土荷载及植被层荷载不同，景观设施的建造材料主要以混凝土、木制结构、天然石材及金属制品为主。这类材料密度大，单位体积质量大，且主要以集中展示的方式存在于景观工程中，因此对地下室顶板的影响较大。以地面水景为例，水池上部材料为砖砌墙体或钢筋混凝土结构，外部以大理石、石板等作为装饰，下部布置耐根刺防水层，整体构造较为复杂，荷载较大。可见景观设施荷载主要以集中荷载的形式作用于地下室顶板上，对地下室顶板的影响较大。

2 绿化景观施工荷载的优化措施

根据对地下室顶板绿化施工过程中荷载的分析可知，绿化荷载对地下室顶板结构的作用是一个持续长时间的作用过程，在绿化设计、施工及维护阶段均需要重视绿化荷载对地下室结构的影响。通过对大量绿化施工项目的设计应用及实例分析，总结出地下室顶板绿化设计及施工中减轻荷载的一些方法，在满足设计使用条件的前提下，尽可能减少绿化荷载对地下室顶板的影响，达到节约工程造价、提高结构安全性的目的。

2.1 景观施工的荷载优化

景观工程施工荷载是绿化施工荷载的重要来源。绿化施工阶段应从以下几个方面进行荷载措施的优化。

（1）针对施工过程中出现的临时堆载，应根据工程需要将土方或较重的绿化设施堆放在地下室外侧，再采用小车将土方运至指定位置。当现场无合适的堆放场所时，可根据需要堆放在消防通道位置，且不宜堆载过高，应尽量平铺以减少对地下结构的影响。

（2）土方运输应尽量选择荷载较小的车辆，采取少量多次的运输方式，土方倾倒时应减慢倾倒速度，增加倾倒时间，或采取分批次倾倒的方法，减小倾倒时冲击荷载对顶板变形的影响。其次，在结构顶板同一跨位置应尽可能避免多辆车同时倾倒，合理协调施工顺序。

（3）满足施工需求的情况下选择小型施工机械设备，注意施工机械操作的规范性，杜绝吊装掉落、挖机超挖等破坏顶板结构的现象，尽可能减小机械荷载对地下室结构的影响。

2.2 景观材料的荷载优化

景观施工涉及到的材料种类较多，例如施工填土、建筑用材、路面铺装、雕塑用材等。

（1）在施工填土厚度要求较厚的区域，可采用改良土、无机复合种植土或与田园土互掺的种植方式，减轻顶板上部荷载，增强土体的透水透气性；种植土铺设可采用微地形的处理方式，在不同区域通过设置不同的覆土层厚度，满足各类植物的种植要求；由于地下室结构阻碍填土层的雨水下渗，应做好上部覆土的排水措施，降低土层饱和度，减小覆土荷载对地下室顶板的压力。

（2）在建筑材料的使用上，轻质混凝土材料具有质量轻、耐火性能好、透气性好的特点，可用于景观工程中构筑物的结构施工中，且相比于传统材料更加经济[6]；EPS具备泡沫板微闭孔等结构特征，兼顾轻质、抗摔、隔音、隔热、抗老化性能以及成本低的特点，是较好的轻质回填料；挤塑板具备较强的抗压、抗冲击性能，孔隙率较小、吸水率低、隔热性能好，可降低地下室顶板荷载；由此可见，在建筑用材上采用轻型材料可缓解地下室顶板压力[7]。典型的轻型建筑材料如图1所示。

2.3 景观布置的荷载优化措施

（1）在地下室顶板绿化设计中不建议随意布置绿化景观设施，应选择荷载较轻或对地下室顶板荷载影响较小的景观设施，诸如小型水景、轻钢结构或木结构园林建筑等；灌木乔木群植时，因其荷载较大，可按地下室梁格分区布置，以确保相邻板区内荷载相近；

（2）景观的布置应根据地下室的结构选择合适的地点，在梁柱位置可布置水景、假山、亭子等荷载较大的景观，而在顶板的位置宜布置草地、低矮灌木等荷载较小的景观。以园林建筑为例，可采用轻钢代替钢筋混凝土，也可采用波形瓦、玻璃钢等减轻屋顶荷载。

（3）在景观种植类型选择上，不宜种植体量过大、根系发达、速生乔木。由于该类乔木荷载大、生长速度快，会造成地下室顶板荷载的持续增加[8]。同时，这部分乔木需要较厚的种植土层，故不宜采用。应采用高低搭配乔木、灌木及草坪为主，合理控制植物浇水及施肥次数并及时修剪，对植物生长后荷载的增加起到限制作用。

2.4 绿化景观的使用管理

建立一套完整的绿化景观管理制度，不仅关系到植物的成活率，还影响着景观荷载。

（1）在植物的管理上，通过定期的适量浇水、施肥、除虫、修剪，可以保证植物的成活率；

（2）对大型乔木灌木、草坪的修剪可以控制植物的生长速度，从而控制植物体量；

（3）应重点检查地下室顶板覆土内的排水管道，确保不被堵塞，以保证地面排水系统的通畅，从而控制地下室顶板上部荷载；

（4）应注重居住期间地下室上部大型车辆的管理工作，严格控制大型车辆在地下室顶板上停留，从而降低外部荷载对地下室顶板的影响。

3 结束语

综上所述，地下室顶板绿化荷载的研究对指导地下室顶板绿化的设计及施工具有重要意义。本文通过对地下室顶板绿化荷载的分析，从荷载角度阐述了绿化施工及使用过程中产生的荷载对地下室顶板的影响。在此基础上，从景观施工、景观材料、景观布置及绿化景观的使用管理四方面探讨了减轻地下室顶板荷载的措施，以提高地下室顶板绿化施工的安全性及可靠性。