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陡坡厚植土种植屋面,该蓄水还是排水?

文章编辑: 佰世利防水     发表时间: 2018-12-07

陡坡屋面如设计为厚植土种植屋面,应优先采用台阶式花池或种植箱;在某些特殊情况下,也可采用专门设计的蓄水板。但不管采用何种方式,都应在陡坡厚植土种植屋面的顶板新构造基础上,设计混凝土反坎,并在解决蓄水问题的同时,解决止土下滑及安全防护问题。顶板新构造(【探讨】要对陡坡顶板设置厚植土?这里有一种新的构造设计)、止土下滑及安全防护等问题已有专文讨论(对陡坡顶板设置厚植土,步道等配套构造系统该如何设置?),这里只探讨蓄水问题。
 
种植屋面补水应以蓄为主、排为辅,理由是:全国700多个城市缺水,节水不仅为基本国策之一,也是全球共识。
JGJ 155—2013《种植屋面工程技术规程》坚持以排为主:
种植屋面
 
◆一是怕植物浸水后烂根,但是王天先生的研究与试验以及其他研究都表明,这样的担心可能是多余的。
 
◆二是担心蓄水后荷载加大影响结构安全。实际上,绝大多数种植屋面不论土层厚薄,排蓄水板的高度几乎都在30mm以内,其蓄水面积均不超过40%,折算下来蓄水厚度都只有12mm左右。事实上,结构荷载是按含饱和水的种植土计算的,即使有2 000 mm厚的种植土,许多工程师也会按此照算不误。因有关规范的规定并不能覆盖实际情况,也有一定的风险。因此,因蓄水影响结构安全的命题也是不存在的。
 
现行种植屋面相关的规范图集,未考虑陡坡厚植土种植屋面的蓄水问题。本研究设计了一种陡坡厚植土种植屋面专用可蓄水种植箱和蓄水板,以解决坡屋面种植的蓄水问题。
 
目前,专业种植箱一般用于平屋面,偶尔也用于缓坡种植屋面。对于坡度在20°左右的种植屋面,为达到防止土壤下滑的目的,通常采用未经专门设计的塑料筐代替专用种植箱。这种塑料筐存在的问题是无蓄水功能。当采用轻质种植土时,更由于土层本身完全不能涵水而不得不时时人工补水,在人工补水的方法中,也许只有专门设计的滴灌系统才有实效。
 
为实现自然降水为主、人工补水为辅的目的,最简单有效的办法是设计能蓄水的种植箱,并采用能涵水的种植土。
可蓄水种植箱
【可蓄水种植箱】
 
图1  可蓄水种植箱
陡坡厚植土种植屋面专用可蓄水种植箱的设计如图1。箱体采用耐候材料制作,上部带透水透气孔;下部无孔,并设上翻横向肋板。置于陡坡屋面上时,种植箱的蓄水肋板与坡面垂直,肋板形成挡水坎,从而蓄水;水满溢出,使水仅贮存于箱底有限的高度范围内,不会构成沤根风险。如果箱体采用耐候型硬质聚氯乙烯制作,其上部日晒部分可涂1.0 mm厚的JS防水涂料,起到进一步阻挡紫外线、延长使用寿命的作用。
 
陡坡厚植土种植屋面专用可蓄水种植箱的尺寸如下:大号900 mm×450 mm×450 mm(高),中号750 mm×450 mm×400 mm(高),小号600 mm×450 mm×300 mm(高),不同尺寸的种植箱可以组合使用。
 
陡坡厚植土种植屋面专用可蓄水种植箱横向蓄水肋板的高度,约为箱体高度的1/3。蓄水肋板越密或屋面坡度越小,肋板高度就取低值;反之则取高值。
       
根据种植土及植株的重量情况,考虑是否需要设置加筋肋。横向加筋肋可与横向蓄水肋板合并,但其上部应开孔;纵向加筋肋的上部也应开孔。孔径为10 mm,孔间净距不小于20 mm。
陡坡厚植土种植屋面专用可蓄水种植箱所有肋板的厚度及所有孔的大小、密度,都以不影响带土搬运强度为度。以大号种植箱为例,箱高为450mm,横向蓄水肋板高100~150mm(视蓄水要求而定),@约110mm;横向加筋肋高250~300mm(视植土容重而定),上部150 mm范围带孔;纵向加筋肋高100~150mm(视植土容重而定)。其中,箱底、四周侧壁厚度约为3.0 mm,加筋肋处为2.0mm,蓄水肋处为1.0 mm,箱四壁上缘50mm范围内的厚度需增加约4.0 mm。
陡坡厚植土种植屋面专用可蓄水种植箱内带孔部位铺设聚酯滤水毡,规格不小于300g/m2,随填土随铺设。
       
陡坡厚植土种植屋面专用可蓄水种植箱防止下滑混凝土反坎若加角钢支架,可构成横向窄步道。如图2所示,角钢支架卡入反坎预埋的钢筋头中,每排就位后,支架上端焊接通长角钢,形成窄步道。其中,预埋钢筋为Φ16 mm,上部向上折90°,下为直筋,出露30 mm。上下钢筋应垂直对齐,为此,应遵循定位、开槽、钻孔、埋筋的工序。
可蓄水种植箱示意图
图2  可蓄水种植箱的安装示意
 
【能涵水的种植土】
能涵水的种植土以田园土为基质土,掺低密度聚苯乙烯颗粒、珍珠岩或蛭石,其中掺低密度聚苯乙烯颗粒为EPS回收物粉碎颗粒。笔者提议可以回收尿不湿,经处理后切碎掺入田园土,这样涵水效率更高。
 
【专用蓄水板】
当种植土厚度有限,而景观方面又要求植株多样化时,建筑师可能不会选用种植箱,而是要求采用满植厚土种植。此时的种植土宜选用田园土,蓄水可选用陡坡专用蓄水板。
 
陡坡专用蓄水板用耐候型硬质聚氯乙烯制作,尺寸为600 mm×900 mm×60 mm(高),底板边肋厚3.0 mm,中间蓄水肋板及横向肋厚2.0mm。
       
陡坡专用蓄水板系统见图3。该蓄水板可与步道系统、止水下滑及安全防护系统配套使用。实际工程中采用陡坡专用蓄水板比较实用,可全程干作业,无钉锚,不下滑,安装维修均简单、方便,且能解决均匀蓄水的问题。
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常见问题

陡坡屋面如设计为厚植土种植屋面,应优先采用台阶式花池或种植箱;在某些特殊情况下,也可采用专门设计的蓄水板。但不管采用何种方式,都应在陡坡厚植土种植屋面的顶板新构造基础上,设计混凝土反坎,并在解决蓄水问题的同时,解决止土下滑及安全防护问题。顶板新构造(【探讨】要对陡坡顶板设置厚植土?这里有一种新的构造设计)、止土下滑及安全防护等问题已有专文讨论(对陡坡顶板设置厚植土,步道等配套构造系统该如何设置?),这里只探讨蓄水问题。
 
种植屋面补水应以蓄为主、排为辅,理由是:全国700多个城市缺水,节水不仅为基本国策之一,也是全球共识。
JGJ 155—2013《种植屋面工程技术规程》坚持以排为主:
种植屋面
 
◆一是怕植物浸水后烂根,但是王天先生的研究与试验以及其他研究都表明,这样的担心可能是多余的。
 
◆二是担心蓄水后荷载加大影响结构安全。实际上,绝大多数种植屋面不论土层厚薄,排蓄水板的高度几乎都在30mm以内,其蓄水面积均不超过40%,折算下来蓄水厚度都只有12mm左右。事实上,结构荷载是按含饱和水的种植土计算的,即使有2 000 mm厚的种植土,许多工程师也会按此照算不误。因有关规范的规定并不能覆盖实际情况,也有一定的风险。因此,因蓄水影响结构安全的命题也是不存在的。
 
现行种植屋面相关的规范图集,未考虑陡坡厚植土种植屋面的蓄水问题。本研究设计了一种陡坡厚植土种植屋面专用可蓄水种植箱和蓄水板,以解决坡屋面种植的蓄水问题。
 
目前,专业种植箱一般用于平屋面,偶尔也用于缓坡种植屋面。对于坡度在20°左右的种植屋面,为达到防止土壤下滑的目的,通常采用未经专门设计的塑料筐代替专用种植箱。这种塑料筐存在的问题是无蓄水功能。当采用轻质种植土时,更由于土层本身完全不能涵水而不得不时时人工补水,在人工补水的方法中,也许只有专门设计的滴灌系统才有实效。
 
为实现自然降水为主、人工补水为辅的目的,最简单有效的办法是设计能蓄水的种植箱,并采用能涵水的种植土。
可蓄水种植箱
【可蓄水种植箱】
 
图1  可蓄水种植箱
陡坡厚植土种植屋面专用可蓄水种植箱的设计如图1。箱体采用耐候材料制作,上部带透水透气孔;下部无孔,并设上翻横向肋板。置于陡坡屋面上时,种植箱的蓄水肋板与坡面垂直,肋板形成挡水坎,从而蓄水;水满溢出,使水仅贮存于箱底有限的高度范围内,不会构成沤根风险。如果箱体采用耐候型硬质聚氯乙烯制作,其上部日晒部分可涂1.0 mm厚的JS防水涂料,起到进一步阻挡紫外线、延长使用寿命的作用。
 
陡坡厚植土种植屋面专用可蓄水种植箱的尺寸如下:大号900 mm×450 mm×450 mm(高),中号750 mm×450 mm×400 mm(高),小号600 mm×450 mm×300 mm(高),不同尺寸的种植箱可以组合使用。
 
陡坡厚植土种植屋面专用可蓄水种植箱横向蓄水肋板的高度,约为箱体高度的1/3。蓄水肋板越密或屋面坡度越小,肋板高度就取低值;反之则取高值。
       
根据种植土及植株的重量情况,考虑是否需要设置加筋肋。横向加筋肋可与横向蓄水肋板合并,但其上部应开孔;纵向加筋肋的上部也应开孔。孔径为10 mm,孔间净距不小于20 mm。
陡坡厚植土种植屋面专用可蓄水种植箱所有肋板的厚度及所有孔的大小、密度,都以不影响带土搬运强度为度。以大号种植箱为例,箱高为450mm,横向蓄水肋板高100~150mm(视蓄水要求而定),@约110mm;横向加筋肋高250~300mm(视植土容重而定),上部150 mm范围带孔;纵向加筋肋高100~150mm(视植土容重而定)。其中,箱底、四周侧壁厚度约为3.0 mm,加筋肋处为2.0mm,蓄水肋处为1.0 mm,箱四壁上缘50mm范围内的厚度需增加约4.0 mm。
陡坡厚植土种植屋面专用可蓄水种植箱内带孔部位铺设聚酯滤水毡,规格不小于300g/m2,随填土随铺设。
       
陡坡厚植土种植屋面专用可蓄水种植箱防止下滑混凝土反坎若加角钢支架,可构成横向窄步道。如图2所示,角钢支架卡入反坎预埋的钢筋头中,每排就位后,支架上端焊接通长角钢,形成窄步道。其中,预埋钢筋为Φ16 mm,上部向上折90°,下为直筋,出露30 mm。上下钢筋应垂直对齐,为此,应遵循定位、开槽、钻孔、埋筋的工序。
可蓄水种植箱示意图
图2  可蓄水种植箱的安装示意
 
【能涵水的种植土】
能涵水的种植土以田园土为基质土,掺低密度聚苯乙烯颗粒、珍珠岩或蛭石,其中掺低密度聚苯乙烯颗粒为EPS回收物粉碎颗粒。笔者提议可以回收尿不湿,经处理后切碎掺入田园土,这样涵水效率更高。
 
【专用蓄水板】
当种植土厚度有限,而景观方面又要求植株多样化时,建筑师可能不会选用种植箱,而是要求采用满植厚土种植。此时的种植土宜选用田园土,蓄水可选用陡坡专用蓄水板。
 
陡坡专用蓄水板用耐候型硬质聚氯乙烯制作,尺寸为600 mm×900 mm×60 mm(高),底板边肋厚3.0 mm,中间蓄水肋板及横向肋厚2.0mm。
       
陡坡专用蓄水板系统见图3。该蓄水板可与步道系统、止水下滑及安全防护系统配套使用。实际工程中采用陡坡专用蓄水板比较实用,可全程干作业,无钉锚,不下滑,安装维修均简单、方便,且能解决均匀蓄水的问题。


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