生態綠墻在華東地區城市環境下的應用研究

金正杰 馬陽

摘要：指出了隨著人們對于城市生態環境的關注越來越高，其對于城市生態景觀的需求也更加迫切，而在城市寸土寸金的空間里很難通過增加綠地面積來滿足景觀需求。以華東地區特殊生境條件下的生態綠墻建設為研究對象，對其的主要應用形式及在應用過程中所展現的主要問題進行了歸納和總結，并以上海世博會主題館的生態綠墻為案例，探索了在狹小城市空間里通過生態綠墻的栽培基質、結構系統、灌溉系統等多項實際施工技術來增加城市景觀，以期為同行提供借鑒和參考。

關鍵詞：華東地區;生態綠墻;施工技術

中圖分類號：TU986

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）01-0135-03

1 引言

隨著我國城市化步伐的逐漸加速，城市規模不斷擴大，人口數量激增，進而造成城市交通擁堵、空氣污染加劇、生態環境惡化等系列問題，這也制約了我國城市的不斷發展。同時，由于城市空間不斷被開發使用，用以建設綠地的土地已經成為了稀缺資源。

生態綠墻的出現改變了這種困境，不但提高了城市綠化量，而且其占地面積小甚至可以不占用城市空間，并具有良好的景觀效果。通過與屋頂綠化這一新興技術的共同作用，達到了減少城市熱島效應、改善城市生態環境，調節城市空氣的目的。改變了城市的外貌，使綠化城市的植物品種更加豐富，生態綠墻使目前高樓林立的硬性城市增加了陰柔之美，改善城市居民視覺疲勞，保護青少年視力。同時，墻面綠化也美化了建筑物的立面，是未來城市綠化發展的新趨勢。

2 華東地區生態綠墻的主要應用形式

2.1 鋪貼式墻體綠化

該種墻體綠化技術就是直接在建筑物外面表面鋪設栽植基質，從而在其墻體表面形成一個種植層。最為常見的就是ABS噴播技術，通過特制的噴播設備將栽植基質、保水劑、粘合劑、種子、養料等直接噴灑在建筑物墻體表面，從而形成一個厚度達10 cm的種植層。另外，近年來開始推廣的植生袋技術也是鋪貼式墻體綠化的重要組成部分。不需要重新搭設龐大的骨架等優點，景觀效果好，施工方便綠化效果快，但是工程造價相對較高，并對防水膜的要求很高。

2.2 種植槽墻體綠化

種植槽墻體綠化在施工時，須先在建筑物外墻另行搭設承重結構，并在其中安裝種好植物的種植槽和其他附屬設備。另一種做法就是直接在建筑物外墻上安裝和懸掛栽植盆，這類綠墻適用于臨時墻面綠化或立柱式花壇造景。但由于綠墻的承重結構直接通過膨脹螺栓固定在建筑物外墻上，極易在固定點引發墻體落水，從而危害建筑物本身的結構安全。另外，由于滴灌系統不夠完善，灌溉時水分不均勻，容易沖走栽培介質弄臟地面，滴管容易被介質堵住失靈，造成植物干旱枯死。

2.3 模塊化墻體綠化

模塊化墻體綠化借鑒了種植槽墻體綠化的實施經驗，并在其基礎上進行了新的改革和試點。其不僅對栽植槽、栽植基質、植物等進行模塊化設計，其還將結構系統和灌溉系統進行了節點設計，從而便于后期的養護管理。同時對栽植基質的研究也有了新的進展，其可以通過分子結構暫時貯存部分水分，并在隨后的一段時間內緩慢釋放，并保證不會造成水分溢流而沖走栽培介質，使植物根部的濕度和透氣性均保持在最佳狀態。模塊式綠墻的結構系統簡單，施工速度快，植物更換方便，綠墻的植物壽命較長，可以用于大面積高難度的墻面綠化，而且墻面綠化的景觀效果好，可以進行大范圍推廣使用。

3 目前華東地區生態綠墻面臨的問題

3.1 人為破壞較為嚴重

由于生態綠墻其造價普遍高于普通綠化，因此其一般被布置在人流較為集中的城市中心廣場、大型購物中興等地，精美的造型會吸引大量的游客和市民前來合影留念。但是這種背靠背式的合影會對生態綠墻內的植物損害，從而導致其長勢不佳或經常需要更換新的苗木。

3.2 后期養護不到位

生態綠墻中的植物僅靠栽植盆內的基質來吸收養分和水分，普遍抗性不佳，需要花費大量的人力、物力對其進行精心的養護。但由于養護經費的限制，養護單位未能及時地對死株、缺株進行及時的更換，使其失去了原本的景觀效果。生態綠墻在春夏兩季必須每周維護一次，而夏秋兩季更是要做到每天一次灌溉。

3.3 項目造價昂貴

由于生態綠墻是由栽植盆、栽植基質、苗木、承重結構、灌溉系統組成，其建設和維護成本普遍較高，不僅是設備安裝和苗木種植成本，如果再加上后期養護等其他費用，生態綠墻的建設單價將會進一步提升。高昂的造價嚴重地制約了生態綠墻在城市綠化中的應用，目前僅被用作點綴型的裝飾，未曾大面積普及。

3.4 施工及養護作業安全系數低

普通的生態綠墻不論是在前期的建設施工，還是后期的養護管理，都需要人員在較高的空間位置進行作業，而常見的生態綠墻都是依附于建筑物外墻面，其穩定性和牢固度較低，容易在施工和后期養護作業時引起人員墜落、物品掉落等安全生產事故。

4 華東地區城市生態綠墻施工技術探究——以上海世博會主題館生態綠墻為例

4.1 上海世博會主題館生態綠墻簡述

以上海世博會主題館植物綠墻為例，其單面長近200 m，高約26 m，總面積可達5000 m²，是世界上已建的最大面積的植物綠墻（如圖1）。為滿足主題館展覽要求，其在施工設計時將種植系統、承重系統、灌溉系統都采用了整體模塊化設計，大大加快了施工進度。該綠墻采用的金森女貞、紅葉石楠、六道木、亮葉忍冬及花葉絡石進行景觀營造，其采用自下而上逐步疏植的布局方式，充分體現出植物的過渡性和漸變美，其景觀效果比墻面滿栽植物的更出色。

4.2 上海世博會主題館生態綠墻專項施工技術

4.2.1 模塊系統施工技術

為提升生態綠墻的建設速度以及便于后期養護管理，采用模塊化組件，將原本形狀、大小各類的各個組成部門按照模塊化設計要求進行加工。如將栽培容器按照一定模數組成模塊再和結構系統連接，從而使得后期更換苗木時只需將某一種植模塊直接替換為相同規格的種植模塊后即可完成換苗工作，不需要再次起挖及種植苗木，即方便施工，又減少了對現有場館的影響。由于采用共聚聚丙烯塑料做的種植容器以及新型的種植基質，因此每個種植模塊的自重不足20 kg。另外，該綠墻的承重鋼架及自動灌溉系統也采用模塊化施工工藝，一旦某一節點出現問題只需對其進行更換即可恢復其使用功能。

4.2.2 結構系統施工技術

該生態綠墻所采用的獨立鋼架結構克服了立體綠化對于建筑物墻體強度的依賴性，其自身所具備的結構強度足以支撐綠墻上的植物、栽培基質、自動灌溉系統等各類設備的重量，同時十分便于拆裝。

由于主題館外墻采用的是現代感十足的鋼結構外墻，而本綠墻的結構系統位于建筑外墻的內部，在施工時并不會對外墻造成影響。該系統由基礎、承重柱、橫梁等組件組成，施工時先在建筑物外墻基部搭設一條寬約2m的基礎網架，隨后向上按1m的間隔設置承重柱，最后用橫梁將承重柱彼此相連，從而形成一個穩定的整體。由于施工采用了BIM技術，各種預制件在加工工廠內先期進行了預拼裝，并對其結構強度進行了仔細的檢測，因此現場施工速度得到了大幅提升。

4.2.3 植物配景施工技術

上海世博會會期正值夏季，其室外溫度高、光照強并不定期會遭受臺風的影響，這些條件對生態綠墻的植物選擇提出了嚴峻的考驗。建設方在項目設計階段就結合生態綠墻的實際情況擬定了生態綠墻景觀植物的選取標準。首先，為了適應綠墻所特有的環保栽植盆其植物必須為淺根系的植物，同時具備強壯的側根以便能起到固定植物和吸收養分的作用。其次，該生態綠墻由于觀賞時間長，故選取的植物以觀葉植物為主適當搭配部分夏季開花，其株型要求低矮整齊，葉片濃密厚重。最后，按照綠墻所在地氣候和環境條件，所選擇的植物還需具備耐濕熱、耐光照、抗風及抗病蟲害等能力。依據上述選擇標準，對上海市區所種植的眾多觀葉植物進行了篩選和試種，最終選取了六道木、紅葉石楠、金森女貞、花葉絡石及亮綠忍冬等5種植物作為造景素材。結果表明：上述這5種植物不僅具備了抗性強、易養護、景觀效果佳等優勢，還能利用植物本身的色彩差異營造出四季的季相變化，從而使綠墻始終處于動感的變化之中。

在景觀布置時該綠墻的東立面在6～12 m范圍內采用株高為30 cm紅葉石楠，而在12—17 m的范圍內株高30 cm的亮葉忍冬，17 m以上采用株高25 cm的金森女貞和花葉絡石。其西側立面在6～12 m范圍內采用株高35 cm的常綠大花六道木，在12～17 m的范圍內采用株高30 cm的亮葉忍冬，17 m以上選用株高25cm的金森女貞和花葉絡石。

4.2.4 栽植基質施工技術

鑒于主題館生態綠墻特殊的生境條件，在配置栽培基質時必須滿足清潔無滴撒散落、抗病蟲害能力強、植物根系適應性強、自重輕、保水保肥能力強等要求。建設方經過多次試驗并結合所種植的苗木生長習性，成功研制了多種基質配方。在實際施工時，先將栽植基質與苗木一起定植在環保栽植盆內，再通過腳手架運送至綠墻結構層。

4.2.5 自動灌溉系統施工技術

主題館生態綠墻是世博會的標志性建筑，在世博會期間該綠墻的日常工作都必須在夜間休館的短短數小時內完成，而世博會又在上海氣候最為炎熱的夏季。因此，綠墻的制動灌溉系統成為了綠墻景觀效果的“保護神”。在實際施工中，建設方依據綠墻面積、種植苗木品種和墻體結構穩定性等多種因素，制定了最為合理的設計方案，其所采用的管材即能保證擁有足夠的抗壓能力以滿足灌溉作業時液體的壓強，同時其還擁有較輕的自重和較強的延展彎曲能力以便管線加工和安裝。由于該生態綠墻所采用植物都屬于觀葉類植物，普通的噴灌設備不僅容易造成植物枝葉的損傷，而且部分液體會隨風向前來參觀的游客飄灑，為此建設方選取的給液精準度高、液體適應性強的滴灌模式為綠墻補給水分和養料。根據不同植物對于水分和養料的需求選擇不同出水量的滴頭，同時在種植槽背面還設置了滴箭用以補給栽培基質中的水分。此做法不僅美觀大方，還具備了便于維護更換的特點。另外，為了實時掌握植物葉面及種植基質中溫度、濕度及其他環境因子的數據，建設方還在綠墻內設置多處感應設備，如溫度計、濕度計、電解質計等，能將各類數據及時地傳送至中控設備，便于其及時開展灌溉或施肥作業。

4.2.6 施工保護技術

由于本案例生態綠墻的整體高度達到了26 m，相當于5層樓房的高度，為了確保在綠墻施工期間施工人員的安全及各類施工材料的順利運輸，制定專項腳手架施工方案及應急預案，并于綠墻鋼結構同步施工。該腳手架系統位于主題館外墻內側，其管材的顏色與主題館的鋼結構外墻相近，從外部很難發現腳手架的存在。施工時可利用該腳手架將模塊制作、鋼結構制作安裝、栽培介質及環保栽植盆苗木種植、養護灌溉系統安制等工序同步進行，大大提高了施工進程和施工安全性。

4.2.7 綠墻后期養護技術

上海世博會主題館的生態綠墻在建設完成后，利用預先設置的檢測儀器來全方位地掌控其生境中空氣和土壤中的溫度、濕度等數值變化，并根據相關數值的變化情況酌情進行水分的補充、養料的供給以及病蟲害的防治。由于本案例的生態綠墻已完成了自動灌溉體系的制安工作，而后期養護工作中補水、補養、補藥等各項工作都可以利用該系統來完成，從而避免了人工養護帶來的安全隱患，同時大大提升了養護效果。另外，本案例養護人員還通過預先擬定的養護預案對綠墻實施修剪及植株替換等工作。

5 結語

上海世博會主題館的生態綠墻新技術的應用，不僅很好地解決了目前華東地區生態綠墻發展所面臨的系列問題，而且也為后續城市生態綠墻的研究指明了方向。

城市生態綠墻作為現代大都市改善城市生態環境提升城市景觀水平的重要手段，其占地面積小、景觀效果佳、適應性強等特點成為了改善城市生態環境的重要選擇。上述的華東地區生態綠墻所面臨的問題均可解決。在進一步研究分析上海世博會主題館的生態綠墻后，相關的施工技術更新依然是今后亟待研究的課題。只有合適的系統才能以經濟有效的方式，建造出具有長遠效果的綠墻。希望此研究可以為華東地區對綠墻行業有興趣的人士提供一定的參考。

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