容器式屋頂綠化探討
——以嘉悅江庭住宅小區海綿城市建設屋頂綠化為例

李 婷，田 中

(1. 重慶市風景園林科學研究院，重慶 401329； 2. 重慶市城市園林綠化工程技術研究中心，重慶 401329)

1 容器式屋頂綠化概述

1.1 容器式屋頂綠化的概念

屋頂綠化是指對在高出地面以上，周邊不不與自然土層相連接的各類建筑物、構筑物等的頂部以及天臺、露臺上的綠化。根據栽植方式，可分為傳統式綠化(直接覆蓋種植、種植池種植)和容器式屋頂綠化兩類。容器式屋頂綠化是指在具有排(蓄)水、阻根、過濾等功能的模塊化可移動式特定容器中種植植物，集輕型營養基質、耐旱植物為一體的新型屋頂綠化技術，主要有簡單式、組合式、花園式等基本類型[1]。

1.2 容器式屋頂綠化的創新性

容器式屋頂綠化在傳統屋頂綠化的基礎上，通過理念、技術的一系列創新，解決了屋頂綠化發展中關鍵性問題。相較于傳統式屋頂綠化，其優勢主要表現在：①完善的蓄水功能、截流屋面雨水；②蒸發截流雨水、自補水能力強；③有效降低建筑使用能耗；④不破壞原防水層、施工快捷；⑤后期管理和維護費用低；⑥造價低、技術效益好等。

2 屋頂綠化設計的要求

2.1 荷載安全

根據《種植屋面工程技術規程(JGJ155-2013)》條文規定，種植屋面工程結構設計時應計算種植荷載[2]。既有建筑屋面改造為種植屋面前，應對原結構進行鑒定。種植屋面荷載取值應當符合現行國家標準《建筑結構荷載規范》GB-50009的規定，屋頂綠化有特殊要求時，應單獨計算結構荷載[3]。

種植屋面的設計荷載除應滿足屋面結構荷載外，簡單式種植屋面荷載不應小于1. 0kN/m2，花園式種植屋面荷載不應小于3. 0kN/m2，均應納入屋面結構永久荷載。此外，還應控制植物生長期增加的可變荷載量，因此對初栽植物的荷重應當進行適度控制，根據規范，初栽植物荷重控制見表1。

表1 初栽植物荷重

(資料來源：《種植屋面工程技術規程(JGJ155-2013)》表5.1.4。)

2.2 符合海綿城市建設要求

簡單式種植屋面綠化面積宜占屋面總面積的80%以上；花園式種植屋面綠化面積宜占屋面總面積的60%以上。

3 植物選擇

種植屋面不宜種植高大喬木、速生喬木；容器式屋頂綠化所用植物宜用低矮的草本地被植物，要耐瘠薄、耐干旱、耐熱、耐寒、抗病蟲能力強，最好是四季常綠或彩色的地被植物。

4 案例分析——嘉悅江庭住宅小區屋頂綠化

4.1.1 嘉悅江庭住宅小區現狀

嘉悅江庭地處悅來新城會展城與生態城交界處，位于悅來兩江國際商務中心“會展城”區域的西南側。北臨悅居路，南靠悅來大道，西接金興大道；附近有國博線地鐵出入口，交通十分便利。

悅來作為重慶首個海綿試點城市，嘉悅江庭作為悅來最先動工的海綿樣板小區。嘉悅江庭住宅小區經過整體的海綿城市建設設計打造，規劃設計了各類如透水鋪裝、雨水花園、綠色屋頂、蓄水池等多項“海綿體”設施，從吸水、蓄水、滲水到凈水，實現內部雨水的良性循環，讓小區小雨不積水、大雨不內澇、水體不黑臭，同時降低屋面溫度，改善城市熱島效應。嘉悅江庭住宅小區作為兩江新區修建的第一個居住區低影響開發項目，具有很強的示范性及推廣性，是海綿城市建設重點示范工程。小區的海綿城市建設從多個措施著手，容器式屋頂綠化是構建嘉悅江庭住宅小區海綿城市的重要一環。

4.1.2 現狀分析

建筑屋頂面積約745 m2，屋頂消防管道、排煙道、欄桿、風機等設施，見圖1，方案設計時需考慮功能性設施后期使用維護需要通行上的便利。屋頂有兩處出入口，位于屋頂中心，相對而設，另有1～2處設備用房出入口，場地周邊墻體高1.8 m。

圖1 屋頂原貌示意

4.2 種植容器

《種植屋面工程技術規程》JGJ 155—2013規定種植容器需具備一定的物理機械性能和耐久性，滿足10年以上的使用年限，在功能方面應達到蓄(排)水、阻根和過濾等要求。嘉悅江庭住宅小區容器式屋頂綠化采用規格為500 mm×500 mm×65 mm的綠植草種植容器，pp材料確保使用壽命在10年以上，具備完善的蓄(排)水、隔熱、保溫、阻根和過濾等功能。

本項目使用的容器具有完善的排水、通風、隔熱、保溫、蓄水、阻根等功能，并且安裝拆卸方便，使用壽命長。該產品及其生產技術處于國內同類技術的領先水平，已獲專利授權數28項(其中國家發明專利數9項，國際發明專利數1項)，屬于國家《海綿城市建設先進適用技術與產品目錄(第一批)》推薦產品，且為唯一的模塊化生態立體種植容器(圖2)。

圖2 種植容器結構示意

4.3 種植基質

屋頂綠化栽培基質應具有重量輕、養分適度、透氣保水性能好、清潔無毒和安全環保等特性。改良土有機材料體積摻入量不宜大于30%；有機材料應充分腐熟滅菌。用于屋頂綠化的種植基質應符合表2的規定。

表2 屋頂綠化栽培基質指標要求

本項目采用輕型高效立體綠化栽培營養基質，由重慶市風景園林科學研究院自行研發，產品含水飽和重量為60 kg/m2，對建筑物造成負荷壓力小。與市場中原用立體綠化模塊的基質相比，容重小、總孔隙度大，可減輕整個栽植模塊的重量幅度為8%～12%。與菜園土基質相比，該基質能明顯提高佛甲草和景天的葉綠素含量。

該技術結合污泥穩定化處理工藝，利用城市污水污泥與廢棄的植物材料混和發酵的快速腐熟技術，加入有益微生物和其它化學、生物添加劑等材料，根據輕型高效屋頂綠化栽培基質的要求，采用《園林栽植土壤質量標準》評分體系，篩選出了輕型高效屋頂綠化栽培基質的最佳配方，提出了利用污水污泥生產輕型高效屋頂綠化栽培基質的技術工藝，制成輕型高效的屋頂綠化栽培基質。屋頂綠化輕型栽培基質技術能夠有效解決城市屋頂綠化荷載問題，可長期提供植物生長需要的營養，降低后期管護成本。該配方及調配技術處于國內同類技術的先進水平，獲得國家發明專利、實用新型專利各1項，獲得重慶市建設成果創新獎二等獎。

4.4 屋頂植物

本項目采用多種適宜重慶氣候環境，能在屋頂生長良好的植物品種。采用耐旱耐高溫適應性強的佛甲草作為整體肌理，并在節點搭配點景植物，包括：龍舌蘭、金邊吊蘭、細葉萼距花、腎蕨等。經過近兩年的觀察，植物生長良好，經受住了寒冬酷暑的考驗，持續為屋頂綠化發揮生態效益，展現景觀效果(圖3)。

圖3 屋頂綠化植物實景

4.5 設計要點

4.5.1 緩沖帶

屋頂綠化四周防水層與建筑主體銜接區域，宜用鵝卵石做排水溝，同時避免植物在此生長破壞防水層。本項目設計之初在建筑墻體周邊均設置不小于300 mm的緩沖帶，見圖4這樣設置：一是建筑通常墻體周邊較為脆弱，防水設施也常在此處發生損壞，設置緩沖帶對其有一定的保護作用；二來使得植物與墻體連接處在安全距離，進一步防止植物根系滲入建筑；三者屋頂排水口通常設置在邊緣，需預留排水口位置，且方便后期檢修維護。

圖4 屋頂綠化緩沖帶實景

4.5.2 道路交通

在建筑屋頂設置環線步道，使得整體交通流暢，且連接各出入口、設備用房出入口、整體綠化景觀，便于后期設施設備管護、游賞等需求。見圖5、圖6。

4.5.3 節點景觀

在出入口附近，步道行走時視線焦點處，設置一處景觀節點，以矮灌、高草組合，色葉、開花組合，形成較好的景觀效果。見圖7。

圖6 屋頂綠化道路實景

圖7 屋頂綠化節點景觀實景

4.6 生態效益

4.6.1 雨水管理功能

通過該屋頂綠化的建設，每平方米屋頂綠化可滯留雨水30 L，蓄水率達到50%，延遲雨水達峰時間10～30 min。

4.6.2 水質凈化功能

對總懸浮物(SS)、總磷(TP)、總氮(TN)、化學需氧量(COD)均有較好的去除率。

4.6.3 保溫隔熱效益

模塊式屋頂綠化產品對建筑具有良好的保溫隔熱作用，實測表明，夏季室溫平均比未綠化屋頂室溫低 2.3～2.9 ℃，冬季室溫比未綠化屋頂室溫平均高1.0～1.1 ℃。

4.7 后期管護

本項目通過景觀設計結構、新型基質持續供給植物所需營養、植物選擇抗性強的品種等方式，完全實現低管護，全年僅夏季最高溫期間，早晚灌溉次數共計不高于8次，全年除草次數不超過1次。

5 結語

嘉悅江庭住宅小區海綿城市建設屋頂綠化自2016年12月一期竣工，至今已完成三期，共13棟樓的屋頂綠化建設，現目前植物生長良好，景觀效果較好，并取得良好的生態效益，見圖8。

圖8 嘉悅江庭屋頂綠化實景照片