种植屋面几个重要构造问题的探讨
The discussion of several structure issues for planted roof
张 道 真
摘 要：通过种植屋面构造中，结构找坡、耐根穿刺、防水保护、蓄排水等问题的讨论，说
明简化构造层次的必要性和可能性。
Abstract:
The article discussed several issues including pitched roof construction made, root resistance, waterproof protection, retained/drainage in the planted roof construction, and proved the necessity and feasibility of simplified structure layer.
关键词：种植屋面 构造简化
Keywords：Planted roof, structure simplified
种植屋面的构造，已有许多文章，多以介绍为主。
笔者曾以“种植屋面的基本构造设计”为题，讨论了构造设计普遍存在的问题，即：考虑层间的相互联系和支持较少，仍采用较孤立的分层多选，简单组合的办法，因而造成层多、繁复，既不利防水，也不便维修。
本文试图换一个角度，通过几个重要构造问题的探讨，进一步说明简化构造层次的必要性和可能性。
1． 结构找坡
植土中的积水，并不强调排除速度，因此坡度可以较小，比如1%，这对结构找坡有利，主要是对结构梁板系统标高变化的影响较小，因此，种植屋面更没有理由不采取结构找坡。
实际上很难找到理想的找坡材料——既坚实耐久又轻而不裂。特别是近年，随着小锅炉的日渐淘汰，传统的炉碴混凝土找坡材料已渐被水泥陶粒取代，但后
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者贵，且工艺要求严，作不好，易裂。加气混凝土、水泥聚苯有同样的问题。至于水泥膨胀珍珠岩、水泥膨胀蛭石，更因其强度低、含水率高，尤其不适用于种植屋面。采用混凝土或水泥砂浆找坡，是明显不合理的作法，属无奈、硬作，落后、浪费、易裂、荷重大增。
结构找坡可以减少构造层次，是提高防水可靠程度的有力措施之一。 不设找平层的直接好处是：防水层可直接作在钢筋混凝土屋面上。此时可免去砂浆找平，直接找平、提浆、压实。砂浆找平，很难不分层，不龟裂。为此，要求分仓，设缝，嵌缝。但该作法对保证防水层运行质量究竟能起多大作用，未见详尽研究报告。此种源于预制楼板及粗放式施工的作法应当改进。
总之，结构找坡，为防水层直接提供了坚实的基底，也消除了防水层万一失败后形成的永久蓄水层。找坡层一旦蓄水，后患无穷。
2． 耐根穿刺
耐根穿刺可以通过防水层本身解决，也可以通过专设的耐根穿刺细石混凝土实现。从根穿原理上讲，前者宜称为阻根穿刺，后者则为耐根穿刺。
2．1 阻根穿刺防水层
阻根穿刺防水层，说到底就是可以阻止植物根系穿透的防水卷材。 如何界定“可以阻止”，虽不易量化，但可求明确。
到目前为止，通过德国DIN52123和FLL种植试验，并获得合格证资格的有如下4种卷材：复合铜胎基SBS改性沥青卷材、铜离子SBS改性沥青抗根防水卷材、铜离子APP改性沥青抗根防水卷材、聚氯乙烯防水卷材。
此外，合金防水卷材、铜箔胎SBS改性沥青防水卷材、聚乙烯高聚物改性沥青防水卷材、高密度聚乙烯土工膜等，是“实际用于种植屋面上，种植灌、乔木经过3年未发现根穿透现象”。
德国的实验周期为4年，采用标准条件，可比性强，可信度高，在国际上处领先地位，因此笔者建议这4种卷材表述为“通过严格阻根穿刺试验”的防水卷材。其余卷材，则为“经过实际使用，未发现根穿透现象”的防水卷材。因其试验条件未标准化，对比性差，且“未实现”，含有主观因素。因此前者是“通过”，
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后者是“经过”。将这样的表述直接交给设计者和业主，由其自由选择，体现了技术民生，避免了有些规定客观上起到阻碍新材料、新构造、新技术实际应用的作用。
实际上，通过严格阻根穿刺实验的防水卷材可以说是“国际公认”。因此，可以参考国际上通行的作法，允许其单层使用。开了无需复合的绿灯，使其性价比更有可比性。其余经过实际使用，未发现根穿透的卷材，仍应按规范要求使用，或单层、或复合。
普通细石混凝土，用于种植屋面，因可能长时间水浸，故不能算作一道防水层，只能作耐根穿刺层。
2．2 耐根穿刺层
严格说，混凝土不耐根穿。加纤维，只减弱终凝前后裂缝的产生。只有加纤维，同时加聚合物，50㎜厚，同时作好分格缝耐根穿处理，才可能为耐根穿作出令人信服的贡献。
显然，在没有考虑采用阻根穿刺防水层时，应在普通防水层上加设耐根穿刺层。
选用非弹性高分子耐根穿刺防水卷材，如改性沥青阻根防水卷材时，也应考虑设置细石混凝土耐根穿刺层，主要考虑是，细石混凝土可兼顾园艺操作对耐根穿刺防水层的机械破坏。此时的细石混凝土兼作保护层。
选用PVC、HDPE等弹性高分子防水卷材，并配以其他先进的构造层，可整合成高强、耐久的种植屋面系统，不再需要通常设置的水泥砂浆层或细石混凝土。
细石混凝土，特别是水泥砂浆，坚硬、易裂，产生尖锐楞角，直接损坏被其保护的防水层。细石混凝土可增设隔离层改善之。但水泥砂浆若设置了隔离层便可能提前开裂，应去之为快。
3． 防水保护层
虽然先进的种植屋面系统中每一构造层都不仅有阻根、保护作用，而且强韧，经得起园艺操作时金属器具的刮削砍戳，但对植土层较厚，比如500㎜以上，特别是1000㎜至2000㎜的重型种植屋面，笔者仍建议设置细石混凝土保护层。因
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为重型种植屋面多系地下室顶板，有时与周边土体连续绿化，有动用小型以上机械的可能。
此时的细石混凝土，建议加聚丙纤维、掺聚合物。60㎜厚，配钢筋网片：φ6@100双向，分格缝@6000㎜，内填挤塑聚苯板、防水密封材料，表面嵌聚合物水泥砂浆，深3㎜，同时在缝处用JS粘贴300㎜宽聚乙烯丙纶。
如上建议的目的，是使保护层同时具有了一定的防水性，并增加了耐根穿刺性能。采用细石混凝土保护层，与我国钢筋混凝土屋盖体系较为匹配。
国外的种植屋面，不设防水保护层的缘由是多方面的。除了与园艺操作的轻细有关之外，也与上述“先进的”构造系统有关。“先进的”构造系统产生的背景则是其檩板系统的屋盖。因此，我们在参考国外种植屋面构造时，不要忘记了不同的屋盖系统应配置不同的构造系统。这也是在设置保护层、研究耐根穿刺时，德国人首先想到改进卷材，使其耐根穿，而我们首先想到的是细石混凝土的原因，因为我们有使用刚性防水层的历史。把传统的沥青卷材不断改进，使其性能达到极至，以适应各种技术要求，是国外同行严谨的科学精神导致的必然结果。国内不规范的市场行为，产生不了这种精神，也走不通这样一种研发之路，因此，至少现阶段，细石混凝土作为保护层，是不可避免的一种选择。
对于轻型种植屋面，防水保护层建议采用聚乙烯丙纶。聚乙烯丙纶的搭接宽度应在300㎜以上，目的是令其兼作耐根穿刺层。此种设计的依据也与国内外种植屋面的概念不同有关：国内轻型屋面，泛指植土层较薄，只种简单花草的屋面。国外的“简易”，一般有粗放的含义，即不需要或只需少量管理的种植屋面。不需管理的前提是防水耐久可靠。因此，防水层需同时耐根穿刺；不需管理，则园艺操作少，不需设保护层。
依靠搭接宽度达到耐根穿刺，似有牵强，可选种根系较弱的植被来解决。实际上，中国大陆的建筑平均寿命已不足30年，构造不可能追求过长的使用寿命，重点应转向可维修，而聚乙烯丙纶较易维修。
4． 蓄排水层
蓄排水层选用陶粒是不可取的，因为陶粒只宜排水，不能蓄水。
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膨胀珍珠岩可以蓄水，但不利排水，其有效排水使用寿命短，既使作好了滤水，也不能保证。若不能保证有效排水，就几乎没有透气作用，因此一般不单独作为蓄排水层使用。
超轻型屋面采用的蓄排水毯，看似简单，其实不然，不是随便什么泡沫塑料都能使蓄排水达到合理平衡点的。该毯适用于地被种植，植土仅50㎜厚。实际应用中，主要与景天科佛甲草配套种植使用。
对一般种植屋面，笔者推荐正规的蓄排层。所谓正规的蓄排水层，指种植屋面专用，而不是将地下室使用的排水组合板照搬到屋面上。
专用蓄排水板，主要材料是合成树脂，其断面呈连续杯状，正反相间。笔者见到的日本此类产品，正反杯高约20～60㎜，反杯顶部带孔，有多种规格，壁厚1～2㎜，强度高，韧性好，表面光洁，楞角均作园弧过渡，因此可直接置于PVC防水卷材之上，起到保护作用。
专用蓄排水板的连接只须对拼，不必搭扣。前提是：其上须设置正规聚酯毡滤水层，且正置杯内填充轻质粒石。
目前国内绝大多数蓄排水板倒置杯底中央，未开小孔。
与日本相同，德国国内使用的蓄排水板也带有小孔。连通一气的正置杯内填轻质人造粒石，植土下层水及存于正置杯内多余的水，满后外溢，排入倒置杯内形成的连续空间排除。因此，带孔的蓄排水板可以排水，也可以蓄水；而不带孔的板，不能蓄水，且排水受阻，透气也差。带孔的蓄排水板因倒置杯内常驻有空气，有利植物根系的健康生长。
带孔蓄排水板，可与不锈钢排水沟，预制混凝土排水沟配套使用。排水沟盖板上开孔，排除植土层上的地表水，兼作人行通道；植土下的积水，则通过滤水袋进入排水沟底部的排水孔隙排除。
滤水袋系长条连续袋状，纤维织物缝制，内置级配人造轻质砾石，靠紧排水沟底部，避免植土随水进入沟内。
大面积的种植屋面，可将滤水袋纵横连通，埋于植土下层，形成暗沟系统，并与紧靠排水沟的滤水袋连接，使水汇入沟内。
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种植屋面几个重要构造问题的探讨
