水泥厂工业遗址立体景观绿化施工关键技术*

孙晓阳，于健伟，边 辉，唐鑫坤，王 可

(中国建筑第八工程局有限公司总承包公司，上海 201204)

1 工程概况

江苏园博园工程主展馆总建筑面积5.25万m2，包含保留建筑改造区、新建展厅及办公区，场地为原昆元水泥厂和银佳白水泥厂厂址，建成于20世纪70年代。本工程保留砖砌体筒仓及厂房，通过加固改造、立体式绿化设计，实现城市功能织补与生态修复，新建区以修复生态、创造绿色美好的城市新型公共绿化空间为目标，采用“轻设计、微介入”的设计策略，使破败的工业废墟重生为绿意盎然的现代园艺展馆，提供富有体验性和生态性的公共建筑，成为“永远盛开的南京花园”，如图1所示。施工过程中，采用高空大型种植树池作为保留筒仓绿化种植盆，实现了筒仓顶部大型乔木绿化种植，极具新颖性及观赏价值。通过采用钢结构种植盆施工工艺，实现了大型钢结构建筑全覆盖式屋面绿化种植。结合设计理念、空间布局、环境因素对主展馆立体式绿化乔木地被种类及种植位置进行综合考量，确保再生花园最佳展览效果。在此基础上，经进一步提炼形成水泥厂工业遗址立体景观绿化施工关键技术，为类似工程施工提供参考。

图1 水泥厂工业遗址立体景观绿化

2 施工重难点

1)采用大型钢树池作为保留筒仓屋面绿化种植盆，实现了砖砌体筒仓顶部大型乔木绿化种植。

2)采用聚合物砂浆对筒仓外壁进行修补，内壁铲除粉刷层并浇筑混凝土进行加固修复，确保筒仓及大型种植树池结构安全。

3)对钢树池支撑进行方案设计，实现工厂化制作、装配化安装，通过有限元软件对树池钢支撑在各工况下的稳定性进行分析，完成树池钢支撑设计和稳定性验算，确保树池施工高效及安全。

4)运用钢结构种植盆施工工艺，实现大型钢结构建筑全覆盖式屋面绿化种植。结合屋面不同部位，采取相应做法将种植盆与屋面系统稳固连接，保证其水平度及苗木成活率。

5)对垂直绿化墙进行设计优化，提高绿植墙成活率及耐久性，合理搭配设计绿化植被的种类及排版，确保最佳绿化效果。

3 关键技术及工艺

本工程工艺流程如图2所示。

图2 工艺流程

3.1 筒仓加固改造

筒仓砖砌体水泥罐组主体结构为砌体结构，主要采用砖墙承重，因年代久远，风化破损严重，为满足新的使用功能及新增大型种植树池的需要，需对筒仓结构进行整体加固，包括圆形筒仓内、外壁加固等。

3.1.1筒仓内、外壁清理修复

保留建筑筒仓侧壁脱落严重，圈梁露筋普遍，为确保结构安全及后期良好的展陈效果，将内、外墙粉刷层全部铲除清理干净，对部分锈蚀钢筋进行除锈、阻锈处理，在外表面用聚合物砂浆修补平整，并粘贴碳纤维布补强，最后粉刷聚合物砂浆面层作为防护层，粉刷时表面铺设1层网格布，防止开裂。

3.1.2筒仓加固结构层植筋、钢筋绑扎

将筒仓内壁清理至原砖砌体结构层，并对砖砌体破损严重处进行修复，修复完成后在砌体内壁新增双层双向钢筋，新增钢筋网与原结构采用植筋方式连接。

3.1.3钢模制作及安装

筒仓尺寸不相同，圆度存在偏差，筒壁沿高度方向钢模存在等直径段、直径变大段、直径变小段，需根据截面尺寸变化合理划分施工段，根据施工段及筒仓模型图确定钢模排版，并进行后场加工制作。钢模按照每个筒仓现场精确尺寸完成后场制作和编号后，拖运至每个筒仓施工现场，完成拼装作业。钢模按照由下而上的空间顺序分段安装。

安装工序完成后进行成形检查，确定钢模安装精度是否达到浇筑截面尺寸要求，符合要求后进行混凝土浇筑。

3.2 树池支撑架体系设计施工

根据立体式绿化设计，筒仓内部靠近圆筒顶位置设置大型种植树池，树池由内壁新增加固封闭钢筋混凝土板墙与原有砌体共同承担质量。

筒仓罐组为砌体结构，总高19.92m，共有10个筒，北部为4个，南部为6个，如图3所示。

图3 筒仓布置示意

根据现场实际情况，对树池钢支撑进行方案设计，采用屋架式树池钢支撑结构。立柱选用H型钢，立柱上部横梁选用型钢，沿立柱上部与横梁垂直方向布置型钢。水平杆采用方钢，交叉支撑采用角钢，立柱底部埋板通过埋设化学锚栓固定于平台板上。采用Midas Gen软件进行模拟计算，底部为铰接节点，水平杆及交叉杆采用铰接连接，采用释放梁端约束的方式进行模拟，建立的模型如图4所示。

图4 屋架式树池钢支撑结构模型

3.3 树池安装

树池采用钢结构，考虑到土壤腐蚀性及钢结构锈蚀性、导热性等因素影响，在钢树池底部及侧壁封闭式浇筑轻集料混凝土，底部及侧壁大型H型钢共同承担树池及树池内荷载。

3.3.1底部支撑型钢安装

树池底部支撑结构采用6根型钢，其中1根主型钢采用通长设计，两端均固定在新增混凝土筒壁预留孔洞及预埋件中；剩余型钢一端固定在新增混凝土筒壁预留孔洞及预埋件中，另一端通过节点连接。

3.3.2树池内、外底板及侧壁安装

树池池底及池壁采用双层钢板，池底沿双向布置加劲肋，侧壁沿水平方向布置环形加劲肋，池壁施工时分段吊装焊接，然后涂刷封闭防腐漆。

3.3.3树池内衬混凝土施工

树池钢结构施工完成后，在底部及侧壁支设模板并浇筑混凝土，考虑到荷载及闭水性等因素，采用轻集料混凝土一体式浇筑。

3.4 苗木选型及搭配

筒仓种植苗木配置遵循四季常青、有景可观的原则，选用常绿植物为主基调，采用以乔木为主，乔、灌、藤、花、草结合的复层绿化体系。考虑到筒仓顶部环境的特殊性及种植盆空间限制等因素的影响，乔木选用初期效果好、易成活、生命力顽强、营养成本低的品种。

种植池较筒顶平均低0.8m，考虑上人屋顶≥2.0m的净空需求，苗木分支点高于2.5m，栽植后主冠与地面净空≥2.2m。

根据种植环境及苗木选配原则，确定筒仓乔木及地被种植种类，其中筒仓南部边缘3个圆筒光照通风条件好，邻近游客主动线，且为筒仓书店主入口，综合考虑后将植被选为桂花树，桂花树喜温暖，抗逆性强，既耐高温又耐寒，适宜栽植在通风透光的地方，在全光照下其枝叶生长茂盛，开花繁盛。所用桂花树要求树形丛生多杆，姿态优美。筒仓南部内边侧2个圆筒位于主广场观赏线上，搭配选种西府海棠树，要求树高>5.5m，冠幅>3.5m，树形饱满不偏冠，主冠侧枝修剪后高于2.2m。北部4个圆筒为游客休憩及打卡地，选种染井吉野樱花树，染井吉野樱花鲜艳亮丽，枝叶繁茂旺盛，是早春重要的观花树种，极具观赏性，喜温暖湿润气候环境，对土壤要求较低，根系较浅，适合种植在筒仓顶部。所用染井吉野樱花树要求姿态优美，分支点高于1.8m，栽植时靠天窗一侧小枝修建后高于2.5m。

筒仓顶部为上人空间，考虑到屋面绿化体系的丰富性，营造错落自然生态绿植系统，搭配栽植多种地被，地被选用强调其覆盖性、多样性、生态性、观赏性，具有良好的抗寒性和耐热性。乔木底部灌木选用大叶绣球无尽夏、南天竹，地被花卉选用大父玉簪、落新妇、醉鱼草、林荫鼠尾草等，如图5所示。

图5 地被种植效果

3.5 苗木移栽种植

树池施工完成后进行苗木移栽种植，主要包括：基层清理→改良种植土预铺及处理→苗木进场吊装→地下预埋索固定→苗木加固支撑。为提高移植苗木成活率，取苗床内的土配制营养土，将配制好的营养土碾碎过筛后用容器袋运至现场。先于底部预铺种植土至合适高度，浇水沉降，防止土壤下沉根系外露。

乔木采用穴植法带土球方式移栽，利用汽车式起重机将乔木吊至筒仓顶树池营养土栽植坑内，吊运栽植过程中注意保持乔木完整性，不得对土球造成损伤。

通过垫土等措施对移栽乔木进行纠偏，确保垂直度。为保证移栽乔木稳定性，防止因土体不均匀沉降、风荷载作用等因素造成倾斜或整体倾覆，采用地下预埋索固法进行根部固定，即在树池侧壁靠近底部位置各预埋2个钢筋环，如图6所示。

图6 地下预埋索固法示意

3.6 新建区屋面绿化改造

为搭配“轻设计、微介入”的设计策略，使破败的工业废墟重生为绿意盎然的现代园艺展馆，主展馆新建办公区展馆采用装配式钢结构系统，屋面采用全覆盖式钢花盆系统(见图7)，覆盖范围广，使建筑消解自身形象，无边的绿色花园弥漫在工业遗址之上。

图7 新建区屋面绿化示意

3.6.1檩托及檩条安装

檩托安装是屋面系统安装的第1道工序，也是屋面施工重要工序，整个屋面坡度大部分通过檩托调节。檩托焊接在主体钢结构上部，根据檩距和檩条跨度确定檩托位置。

根据檩托位置，严格控制檩条安装位置偏差,相邻檩条顶面高差控制在2mm以内，如超出偏差范围，通过垫板调整后再固定，安装时应尽量将相邻檩条顶面调成一致。

3.6.2屋面底板底座安装

压心底板通过自攻螺钉与主檩条连接，选用铝合金T码为固定座，固定座安装完成后进行全面检查。在固定座梅花头位置用拉线方式进行复查，对错位、坡度不符、与屋面板不平行等进行及时调整。

3.6.3岩棉及面板安装

岩棉除保温节能作用外，还具有减噪作用，为保证保温棉铺设不受天气影响，屋面板与保温材料平行施工。

屋面板采用铝镁锰超长板结构防水板，通过暗扣方式横向连接，机械式咬扣方式直立锁边。

3.6.4屋面种植盆选用安装

种植盆选用钢板，喷涂金属氟氮漆饰面，具有承载力高、强度大、耐腐蚀性强等优点，考虑到钢板导热性强，夏季持续高温天气会对植被根部造成损害，内部安装相应尺寸木塑复合材料种植盒。种植盒保温、隔热性能好，防霉、耐候性强，且具有节能环保、使用寿命长等优点。

屋面钢花盆系统分别固定于直立锁边屋面上部及无直立锁边屋面处。钢花盆体系不变，直接将转接系统固定于主体结构钢梁上部。

在屋面板顶部通过螺栓连接通长的铝合金相位器，形成多跨连续梁受力结构。种植盆底部设置3个连接点；中部通过焊接方钢连接在铝合金相位器上，起支撑、调整平衡及高度作用；两端焊接角钢与相位器上部铝合金挂槽及相邻种植盆形成稳固体系，挂槽采用5mm厚铝合金角码。

挑檐位置种植盆通过屋面横向钢檩条将荷载传给屋面受力主钢结构，底部同样设置3个连接点，通过角码与檩条T形钢板转接件及相邻种植盆连接，从中部向两端安装固定，确保种植盆水平度。

3.6.5苗木选型栽种

屋面种植面积大、种植盆数量多，宜选用四季常绿、成活率较高的植被，保证种植效果，减少后期更换率，综合考虑选用阔叶麦冬进行大面积种植(见图8)，阔叶麦冬植株丛生，根多分枝，播种及栽培管理简单。种植土采用砂质壤土，土面高度低于种植盆边缘3cm，防止因雨量过大导致水土流失。

图8 种植屋面

3.7 建筑垂直绿化改造

3.7.1筒仓垂直绿化

筒仓垂直绿化采用藤本类、攀爬类绿植，打造轻盈的建筑形象，与工业建筑的粗糙厚重产生强烈对比。藤本类植物选用常春藤，常春藤长势较强，四季常绿，叶子色彩斑斓，叶形变化多样，枝叶稀疏相间、错落有致，可垂吊，可攀缘，栽培管理相对容易，适用于垂直绿化；攀爬类植物主要选用爬山虎。

常春藤选用精品容器苗，每株不少于3条，栽种于筒仓顶部树池及檐口天沟位置处，花叶向建筑洞隙垂下，爬山虎种植于筒壁底部阴角位置，如图9所示。

图9 筒仓立体绿化种植

3.7.2新建区垂直绿化

新建区墙面垂直绿化采用模块式种植体系，通过连接在主龙骨上的竖向及横向通长方钢，形成封闭种植单元，如图10所示。

图10 新建区垂直绿化节点

1)植物墙钢结构体系施工

植物墙钢结构体系采用热镀锌方钢龙骨，镀锌方钢通过焊接连接在竖向主龙骨上，侧壁连接角钢形成U托支撑竖向种植单元。

2)模块式种植盒施工

根据单元格尺寸制作种植盒，采用不锈钢制作，通过钢筋焊接在钢骨架上，底部卡入角钢U托内，确保稳定性，种植盒顶部采用活动设计，以便于种植土放置。种植盒安装如图11所示。

图11 种植盒安装示意

3)垒土及种植袋安装

垂直绿化种植土采用莲蓬式种植垒土，是以秸秆、棉花秆等农林废弃物为主要原料，根据植物生长所需的营养基构造制作生产的固化可塑成型活性纤维营养土，具有固化可塑、轻量化、透气、保湿和排水等特点。垒土于顶部开口槽放置于种植盒内，安装完成后通过螺栓与钢制框架C形插口槽固定，如图12所示。

图12 垒土单元体

为提高植被生根及存活率，防止因根茎不牢固造成植被死亡、脱落等情况，在种植单元体外侧安装壁挂式植物袋。植物袋采用毛毡材质，吸水性强，不易变形，袋内孔洞设置尺寸与垒土墙一致，安装时一一对应，确保植被根部植入垒土中。

4)绿化植被选型种植

新建区垂直绿化遵循观赏性、生态性、多样化原则，结合园博园展期进行植物配置，形成园博园内“可打卡”的特色展点。在游客穿行停留建筑立面，搭配选用可多季节观赏的品种，其中花卉主要选用大花海棠、八角金盘、千叶兰、吊竹梅，草本类植物包括金叶苔草、肾蕨、金叶女贞、矮麦冬等，绘制垂直绿化植被排版图，利用植物花期、叶色、芳香的变化，营造舒适的植物动态景观，使游客感受到植物的四季变化之美。

根据排版图对种植单元进行编号，明确垒土单元内植被种类及种植区域，根据编号有序种植，确保立体绿化图案完成度及成型效果，垂直绿化完成的新建区如图13所示。

图13 垂直绿化完成的新建区

4 质量控制要点

1)材料和设备进场时，须严格把好材料验收关。对于各类进场的材料，须按照样品，验收品牌、型号、规格、色泽、质量和数量。

2)结构因荷载反复作用、材料选择不当、施工安装不当等因素产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时，应设法修复。移植大树不得有明显的病虫害和机械损伤，应具有较好的观赏面，植株健壮，生长正常，移植前分期断根、修剪，做好移植准备。

3)乔木移植前应对其生长、立地条件、周围环境等进行调查研究，制定技术方案和安全措施。

4)雨雪天气时，严禁露天焊接；4级以上风力时，焊接作业区应有挡风措施。

5)钢构件施焊前，应清除待焊区间及其两端以外各50mm范围内的尘土、漆皮、涂料层、铁锈及其他污垢，并打磨至露出金属光泽。

6)各分项工程的每道施工工序，特别是隐蔽工程，须经驻地监理人员验收合格后，方可进行下道工序施工。

7)加强质量自检工作，充分发挥内部各级质量检查人员的作用，保证隐蔽工程受检一次合格。

8)使用气体检测仪，监控施工区域空气情况，确保环境能够满足施工要求。

5 结语

20世纪六七十年代，为满足生产生活需要，依托资源产地，建造了大量原材料加工厂、设备加工厂等工业厂房。工业厂房多为砖砌体结构，建造时间早，使用年限长，建筑空间结构难以满足工业生产要求，存在安全隐患。但工业厂房承载着城市的历史记忆，相比拆除，对其进行立体式绿化改造，并将工业遗址用途改为餐饮、住宿等，不仅可减少建筑垃圾的产生，还可使工业遗址保护与绿色发展理念相融合，符合国家建设节约型社会、可持续发展理念，对社会发展具有重要影响和意义。

江苏园博园工程保留砖砌体筒仓及厂房，通过加固改造、立体式绿化设计，实现城市功能织补与生态修复，新建区以修复生态、创造绿色美好的城市新型公共绿化空间为目标，使破败的工业废墟重生为绿意盎然的现代园艺展馆，在国家大力提倡工业遗址修复、人与自然和谐相处的背景下，具有广泛的推广应用前景。