屋顶绿化工程防渗漏的优化设计探讨

2012-07-30向欣

山西建筑 2012年9期

向欣

(广东水利电力职业技术学院，广东广州 510635)

1 概述

随着屋顶绿化与造园观念的逐渐普及，屋顶绿化工程作为改善城市生态环境的有效途径之一和实现建筑节能的一种有效措施越来越受到人们的重视。

长期以来，屋顶防水处理一直是现代建筑的难题，也是人们最为关注的问题。因此屋顶绿化工程的重中之重就是如何妥善解决防水阻漏问题，它是衡量屋顶绿化工程是否成功的关键，它的成败直接影响屋顶绿化的使用效果及建筑物的安全。然而由于该工程类型属于建筑工程与园林工程的交叉范畴，具体工作的优化设计必须把各专业纳入统一的构造体系中，有效协调，共同发挥作用才能取得显著成效。

2 由屋顶绿化工程而产生的屋顶渗漏的成因

1)屋顶绿化工程造成屋顶荷载分布不合理，超出了屋面结构所允许的安全值，造成屋面结构的开裂。2)屋顶绿化中由于植物根系的生长破坏了屋面整体的防水层构造。3)屋面泛水构造设计不能满足屋顶绿化要求而造成细部防水失败。

针对以上三种原因，本文分别阐述了应对的优化设计方案，帮助解决屋顶渗漏的难题，为屋顶绿化的长远发展提供参考。

3 屋顶绿化工程防渗漏的优化设计

3.1 合理控制和分布屋顶绿化荷载的优化设计

屋顶绿化荷载要与建筑结构荷载的设计计算共同进行，才能保障其建造成果的结构安全性。一般上人屋顶在建筑结构计算设计时都已预留人为活动所产生的活荷载，如要考虑屋面绿化或造园，建筑结构须事先预留一部分屋面板所能承受的荷载范围，例如:绿化设施(指种植土和防水、排水等构造层次)和植物及造景材料的荷载，为后续建造提供安全保障［1］。

屋面绿化单位面积荷载=种植基质饱和水荷载+植物荷载+排蓄水板荷载(较小)。

由此可见，实施屋顶绿化工程荷载增加最为显著的是水饱和状态的种植土和植物的重量。优化设计可通过调配种植土厚度和选择植物类型，把屋顶增加的荷载控制在安全范围之内。

屋面绿化单位面积荷载的大小取决于种植土的容重与厚度。设计时种植土的容重与厚度应从以下方面考虑:

1)优化设计对于种植基质的选择，屋面绿化理想的种植土容重应在 0.1 kg/cm3～0.9 kg/cm3，最好是 0.5 kg/cm3。同时大小孔隙比在1∶1.5～1∶4.0，或有 30%～50%的持水孔隙和 15%～20%的通气孔隙。计算饱和种植土重量时是在其自重上再增加20%～25%的重量［2］。2)种植土厚度原则上与植物的根部深浅性相关，另外，屋顶较之地面风荷较大，水分蒸发快，从植物的防风和保水的要求出发，也需要保证一定的种植深度。优化设计对于浅根型植物，取容重0.5 kg/cm3的水饱和种植土，土层厚度控制在250 cm以内，屋面绿化单位面积荷载增加值大致为150 kg/m2;对于深根型植物种植土性质同上，厚度控制在450 cm以内，屋面绿化单位面积荷载增加值大致为250 kg/m2;如要种植3 m高度以上的较重乔木，种植土厚度应控制在700 cm以内，并采用种植池，而且植物种植的位置一定要设置在该建筑物承重的柱子或主梁的上方，保证屋面增加的荷载总量在建筑屋面结构允许增加的荷载范围之内［3］。3)对于复杂的花园式屋顶绿化如要建造水池假山以及若干绿化设施时，优化设计时需对照建筑屋面结构与设备布置图，综合各项设施总量，计算将来会产生的荷载大小，做出相对合理的荷载计算结果，合理分布荷载。4)植物不断生长，增长的重量也要考虑到屋面荷载增量当中，优化设计时优先选择生长速度较慢的植物种类，适度控制植物生长率，另外还要保证对植物经常修剪。

屋顶绿化种植荷载分布参考如图1所示。

3.2 屋顶绿化工程整体防水构造的优化设计

普通建筑屋顶的防水设计有钢筋混凝土整体现浇的刚性防水和铺设油毡或SBS高分子橡胶材料的柔性防水两种方式。若加建屋顶绿化工程，目前较为普遍的方法是:在建筑屋面原有防水层之上，先铺设一道具有阻根性能的防水膜，再在其上设排水层、过滤层以及轻质人工植物栽培基质。由此而产生的屋顶渗漏现象，如果其成因使屋面整体防水层产生了破坏，优化设计的对策可从防水与阻根两个方面着手，针对屋顶绿化的常见构造层次，有效整合建筑防水层与绿化防水阻根膜的铺设，统筹安排材料，简化施工步骤。

3.2.1 阻根膜与防水层的优化结合

把建筑屋面的整体防水设计提高一个等级，采用柔性防水构造，防水层做法为三毡四油，上铺20厚细石混凝土块，这是考虑到种植土中营养液体具有一定的酸碱度，对于油毡类防水层长期作用下会有一定的腐蚀作用，再在其上依次设置防水阻根层、排水层、过滤层及种植层等。这种做法虽然屋面自重增大了，但在防水阻根方面效果明显［4］。笔者实际工程中种植过草坪和草本花卉试过无需增设阻根膜，多年防水层未见渗漏。

3.2.2 种植层与蓄排水层的优化整合

屋面绿化一次性的整体施工完成后，一般两三年后种植土都会有板结现象，需要翻动土层，那些起蓄排水作用的构造层次很容易被翻动起来，与土层混合在一起，年长日久其排水隔离的作用会降低。下面的阻根膜也有可能被人为翻动而破坏。为整合阻根与蓄排水层，采用了由无纺布、玻璃丝布等包装陶粒和蛭石等具有一定吸水性的轻型骨料的袋装阻根与蓄排水层，因其材料自身的特性具有一定的隔离土壤颗粒作用，又具备较好的防止植物根系穿透的能力［5］。经实践还可根据种植物的不同，它们各自喜水性、根系发达程度的不同调整袋装物的大小和厚度，或内部颗粒的大小或种类。许多浅根型草本和灌木可以直接依附其生长，可以起到蓄排水层、隔离层以及基质层于一体的作用。上部的覆土要更换时，不会混合下部的袋装物，使阻根膜得到很好的保护，从而防止渗漏发生。

3.3 屋顶绿化工程泛水构造的优化设计

屋面并非平板一块，上面有许多附加设备，这些细部构造的防水层施工处理中泛水的构造是最为典型的。据统计，70%的屋面细部防水层渗漏原因是由于泛水部分的防水构造受到破坏而造成的［6］。

普通建筑物泛水部分的防水材料沿垂直屋面的墙体向上卷起的构造高度规定:刚性防水屋面泛水的构造高度要大于250 mm，柔性防水屋面泛水构造高度要大于200 mm。如果按这种建筑常规做法，对于实施绿化的屋面而言，覆土常常会高于泛水高度，即便增设了阻根膜，部分植物发达的根系仍然可以向上生长，翻越阻根膜伸入到泛水的构造缝隙中，破坏屋面防水造成屋面或墙体的渗漏。屋顶绿化时优化设计的方案之一是:事先了解绿化形式，确定种植土厚度，以此为依据确定建筑屋面的泛水构造高度，即需保证泛水构造高度至少超出覆土表面250 mm～300 mm;屋顶绿化时优化设计的方案之二是:对于已建的建筑，在上面进行种植改造，建议在距泛水位置300 mm处根据种植的需要设置挡墙，分隔种植区和泛水部分。或者干脆采用容器种植，避免引起漏水。

另外，对于如雨水口、天沟、阴阳角、管道口等处为防止漏水还要采用密封材料、防水涂料或卷材等组成多道设防的局部节点补强［7］，才能有效防漏。