水泥廠工業遺址立體景觀綠化施工關鍵技術*

孫曉陽，于健偉，邊 輝，唐鑫坤，王 可

(中國建筑第八工程局有限公司總承包公司，上海 201204)

1 工程概況

江蘇園博園工程主展館總建筑面積5.25萬m2，包含保留建筑改造區、新建展廳及辦公區，場地為原昆元水泥廠和銀佳白水泥廠廠址，建成于20世紀70年代。本工程保留磚砌體筒倉及廠房，通過加固改造、立體式綠化設計，實現城市功能織補與生態修復，新建區以修復生態、創造綠色美好的城市新型公共綠化空間為目標，采用“輕設計、微介入”的設計策略，使破敗的工業廢墟重生為綠意盎然的現代園藝展館，提供富有體驗性和生態性的公共建筑，成為“永遠盛開的南京花園”，如圖1所示。施工過程中，采用高空大型種植樹池作為保留筒倉綠化種植盆，實現了筒倉頂部大型喬木綠化種植，極具新穎性及觀賞價值。通過采用鋼結構種植盆施工工藝，實現了大型鋼結構建筑全覆蓋式屋面綠化種植。結合設計理念、空間布局、環境因素對主展館立體式綠化喬木地被種類及種植位置進行綜合考量，確保再生花園最佳展覽效果。在此基礎上，經進一步提煉形成水泥廠工業遺址立體景觀綠化施工關鍵技術，為類似工程施工提供參考。

圖1 水泥廠工業遺址立體景觀綠化

2 施工重難點

1)采用大型鋼樹池作為保留筒倉屋面綠化種植盆，實現了磚砌體筒倉頂部大型喬木綠化種植。

2)采用聚合物砂漿對筒倉外壁進行修補，內壁鏟除粉刷層并澆筑混凝土進行加固修復，確保筒倉及大型種植樹池結構安全。

3)對鋼樹池支撐進行方案設計，實現工廠化制作、裝配化安裝，通過有限元軟件對樹池鋼支撐在各工況下的穩定性進行分析，完成樹池鋼支撐設計和穩定性驗算，確保樹池施工高效及安全。

4)運用鋼結構種植盆施工工藝，實現大型鋼結構建筑全覆蓋式屋面綠化種植。結合屋面不同部位，采取相應做法將種植盆與屋面系統穩固連接，保證其水平度及苗木成活率。

5)對垂直綠化墻進行設計優化，提高綠植墻成活率及耐久性，合理搭配設計綠化植被的種類及排版，確保最佳綠化效果。

3 關鍵技術及工藝

本工程工藝流程如圖2所示。

圖2 工藝流程

3.1 筒倉加固改造

筒倉磚砌體水泥罐組主體結構為砌體結構，主要采用磚墻承重，因年代久遠，風化破損嚴重，為滿足新的使用功能及新增大型種植樹池的需要，需對筒倉結構進行整體加固，包括圓形筒倉內、外壁加固等。

3.1.1筒倉內、外壁清理修復

保留建筑筒倉側壁脫落嚴重，圈梁露筋普遍，為確保結構安全及后期良好的展陳效果，將內、外墻粉刷層全部鏟除清理干凈，對部分銹蝕鋼筋進行除銹、阻銹處理，在外表面用聚合物砂漿修補平整，并粘貼碳纖維布補強，最后粉刷聚合物砂漿面層作為防護層，粉刷時表面鋪設1層網格布，防止開裂。

3.1.2筒倉加固結構層植筋、鋼筋綁扎

將筒倉內壁清理至原磚砌體結構層，并對磚砌體破損嚴重處進行修復，修復完成后在砌體內壁新增雙層雙向鋼筋，新增鋼筋網與原結構采用植筋方式連接。

3.1.3鋼模制作及安裝

筒倉尺寸不相同，圓度存在偏差，筒壁沿高度方向鋼模存在等直徑段、直徑變大段、直徑變小段，需根據截面尺寸變化合理劃分施工段，根據施工段及筒倉模型圖確定鋼模排版，并進行后場加工制作。鋼模按照每個筒倉現場精確尺寸完成后場制作和編號后，拖運至每個筒倉施工現場，完成拼裝作業。鋼模按照由下而上的空間順序分段安裝。

安裝工序完成后進行成形檢查，確定鋼模安裝精度是否達到澆筑截面尺寸要求，符合要求后進行混凝土澆筑。

3.2 樹池支撐架體系設計施工

根據立體式綠化設計，筒倉內部靠近圓筒頂位置設置大型種植樹池，樹池由內壁新增加固封閉鋼筋混凝土板墻與原有砌體共同承擔質量。

筒倉罐組為砌體結構，總高19.92m，共有10個筒，北部為4個，南部為6個，如圖3所示。

圖3 筒倉布置示意

根據現場實際情況，對樹池鋼支撐進行方案設計，采用屋架式樹池鋼支撐結構。立柱選用H型鋼，立柱上部橫梁選用型鋼，沿立柱上部與橫梁垂直方向布置型鋼。水平桿采用方鋼，交叉支撐采用角鋼，立柱底部埋板通過埋設化學錨栓固定于平臺板上。采用Midas Gen軟件進行模擬計算，底部為鉸接節點，水平桿及交叉桿采用鉸接連接，采用釋放梁端約束的方式進行模擬，建立的模型如圖4所示。

圖4 屋架式樹池鋼支撐結構模型

3.3 樹池安裝

樹池采用鋼結構，考慮到土壤腐蝕性及鋼結構銹蝕性、導熱性等因素影響，在鋼樹池底部及側壁封閉式澆筑輕集料混凝土，底部及側壁大型H型鋼共同承擔樹池及樹池內荷載。

3.3.1底部支撐型鋼安裝

樹池底部支撐結構采用6根型鋼，其中1根主型鋼采用通長設計，兩端均固定在新增混凝土筒壁預留孔洞及預埋件中；剩余型鋼一端固定在新增混凝土筒壁預留孔洞及預埋件中，另一端通過節點連接。

3.3.2樹池內、外底板及側壁安裝

樹池池底及池壁采用雙層鋼板，池底沿雙向布置加勁肋，側壁沿水平方向布置環形加勁肋，池壁施工時分段吊裝焊接，然后涂刷封閉防腐漆。

3.3.3樹池內襯混凝土施工

樹池鋼結構施工完成后，在底部及側壁支設模板并澆筑混凝土，考慮到荷載及閉水性等因素，采用輕集料混凝土一體式澆筑。

3.4 苗木選型及搭配

筒倉種植苗木配置遵循四季常青、有景可觀的原則，選用常綠植物為主基調，采用以喬木為主，喬、灌、藤、花、草結合的復層綠化體系?？紤]到筒倉頂部環境的特殊性及種植盆空間限制等因素的影響，喬木選用初期效果好、易成活、生命力頑強、營養成本低的品種。

種植池較筒頂平均低0.8m，考慮上人屋頂≥2.0m的凈空需求，苗木分支點高于2.5m，栽植后主冠與地面凈空≥2.2m。

根據種植環境及苗木選配原則，確定筒倉喬木及地被種植種類，其中筒倉南部邊緣3個圓筒光照通風條件好，鄰近游客主動線，且為筒倉書店主入口，綜合考慮后將植被選為桂花樹，桂花樹喜溫暖，抗逆性強，既耐高溫又耐寒，適宜栽植在通風透光的地方，在全光照下其枝葉生長茂盛，開花繁盛。所用桂花樹要求樹形叢生多桿，姿態優美。筒倉南部內邊側2個圓筒位于主廣場觀賞線上，搭配選種西府海棠樹，要求樹高>5.5m，冠幅>3.5m，樹形飽滿不偏冠，主冠側枝修剪后高于2.2m。北部4個圓筒為游客休憩及打卡地，選種染井吉野櫻花樹，染井吉野櫻花鮮艷亮麗，枝葉繁茂旺盛，是早春重要的觀花樹種，極具觀賞性，喜溫暖濕潤氣候環境，對土壤要求較低，根系較淺，適合種植在筒倉頂部。所用染井吉野櫻花樹要求姿態優美，分支點高于1.8m，栽植時靠天窗一側小枝修建后高于2.5m。

筒倉頂部為上人空間，考慮到屋面綠化體系的豐富性，營造錯落自然生態綠植系統，搭配栽植多種地被，地被選用強調其覆蓋性、多樣性、生態性、觀賞性，具有良好的抗寒性和耐熱性。喬木底部灌木選用大葉繡球無盡夏、南天竹，地被花卉選用大父玉簪、落新婦、醉魚草、林蔭鼠尾草等，如圖5所示。

圖5 地被種植效果

3.5 苗木移栽種植

樹池施工完成后進行苗木移栽種植，主要包括：基層清理→改良種植土預鋪及處理→苗木進場吊裝→地下預埋索固定→苗木加固支撐。為提高移植苗木成活率，取苗床內的土配制營養土，將配制好的營養土碾碎過篩后用容器袋運至現場。先于底部預鋪種植土至合適高度，澆水沉降，防止土壤下沉根系外露。

喬木采用穴植法帶土球方式移栽，利用汽車式起重機將喬木吊至筒倉頂樹池營養土栽植坑內，吊運栽植過程中注意保持喬木完整性，不得對土球造成損傷。

通過墊土等措施對移栽喬木進行糾偏，確保垂直度。為保證移栽喬木穩定性，防止因土體不均勻沉降、風荷載作用等因素造成傾斜或整體傾覆，采用地下預埋索固法進行根部固定，即在樹池側壁靠近底部位置各預埋2個鋼筋環，如圖6所示。

圖6 地下預埋索固法示意

3.6 新建區屋面綠化改造

為搭配“輕設計、微介入”的設計策略，使破敗的工業廢墟重生為綠意盎然的現代園藝展館，主展館新建辦公區展館采用裝配式鋼結構系統，屋面采用全覆蓋式鋼花盆系統(見圖7)，覆蓋范圍廣，使建筑消解自身形象，無邊的綠色花園彌漫在工業遺址之上。

圖7 新建區屋面綠化示意

3.6.1檁托及檁條安裝

檁托安裝是屋面系統安裝的第1道工序，也是屋面施工重要工序，整個屋面坡度大部分通過檁托調節。檁托焊接在主體鋼結構上部，根據檁距和檁條跨度確定檁托位置。

根據檁托位置，嚴格控制檁條安裝位置偏差,相鄰檁條頂面高差控制在2mm以內，如超出偏差范圍，通過墊板調整后再固定，安裝時應盡量將相鄰檁條頂面調成一致。

3.6.2屋面底板底座安裝

壓心底板通過自攻螺釘與主檁條連接，選用鋁合金T碼為固定座，固定座安裝完成后進行全面檢查。在固定座梅花頭位置用拉線方式進行復查，對錯位、坡度不符、與屋面板不平行等進行及時調整。

3.6.3巖棉及面板安裝

巖棉除保溫節能作用外，還具有減噪作用，為保證保溫棉鋪設不受天氣影響，屋面板與保溫材料平行施工。

屋面板采用鋁鎂錳超長板結構防水板，通過暗扣方式橫向連接，機械式咬扣方式直立鎖邊。

3.6.4屋面種植盆選用安裝

種植盆選用鋼板，噴涂金屬氟氮漆飾面，具有承載力高、強度大、耐腐蝕性強等優點，考慮到鋼板導熱性強，夏季持續高溫天氣會對植被根部造成損害，內部安裝相應尺寸木塑復合材料種植盒。種植盒保溫、隔熱性能好，防霉、耐候性強，且具有節能環保、使用壽命長等優點。

屋面鋼花盆系統分別固定于直立鎖邊屋面上部及無直立鎖邊屋面處。鋼花盆體系不變，直接將轉接系統固定于主體結構鋼梁上部。

在屋面板頂部通過螺栓連接通長的鋁合金相位器，形成多跨連續梁受力結構。種植盆底部設置3個連接點；中部通過焊接方鋼連接在鋁合金相位器上，起支撐、調整平衡及高度作用；兩端焊接角鋼與相位器上部鋁合金掛槽及相鄰種植盆形成穩固體系，掛槽采用5mm厚鋁合金角碼。

挑檐位置種植盆通過屋面橫向鋼檁條將荷載傳給屋面受力主鋼結構，底部同樣設置3個連接點，通過角碼與檁條T形鋼板轉接件及相鄰種植盆連接，從中部向兩端安裝固定，確保種植盆水平度。

3.6.5苗木選型栽種

屋面種植面積大、種植盆數量多，宜選用四季常綠、成活率較高的植被，保證種植效果，減少后期更換率，綜合考慮選用闊葉麥冬進行大面積種植(見圖8)，闊葉麥冬植株叢生，根多分枝，播種及栽培管理簡單。種植土采用砂質壤土，土面高度低于種植盆邊緣3cm，防止因雨量過大導致水土流失。

圖8 種植屋面

3.7 建筑垂直綠化改造

3.7.1筒倉垂直綠化

筒倉垂直綠化采用藤本類、攀爬類綠植，打造輕盈的建筑形象，與工業建筑的粗糙厚重產生強烈對比。藤本類植物選用常春藤，常春藤長勢較強，四季常綠，葉子色彩斑斕，葉形變化多樣，枝葉稀疏相間、錯落有致，可垂吊，可攀緣，栽培管理相對容易，適用于垂直綠化；攀爬類植物主要選用爬山虎。

常春藤選用精品容器苗，每株不少于3條，栽種于筒倉頂部樹池及檐口天溝位置處，花葉向建筑洞隙垂下，爬山虎種植于筒壁底部陰角位置，如圖9所示。

圖9 筒倉立體綠化種植

3.7.2新建區垂直綠化

新建區墻面垂直綠化采用模塊式種植體系，通過連接在主龍骨上的豎向及橫向通長方鋼，形成封閉種植單元，如圖10所示。

圖10 新建區垂直綠化節點

1)植物墻鋼結構體系施工

植物墻鋼結構體系采用熱鍍鋅方鋼龍骨，鍍鋅方鋼通過焊接連接在豎向主龍骨上，側壁連接角鋼形成U托支撐豎向種植單元。

2)模塊式種植盒施工

根據單元格尺寸制作種植盒，采用不銹鋼制作，通過鋼筋焊接在鋼骨架上，底部卡入角鋼U托內，確保穩定性，種植盒頂部采用活動設計，以便于種植土放置。種植盒安裝如圖11所示。

圖11 種植盒安裝示意

3)壘土及種植袋安裝

垂直綠化種植土采用蓮蓬式種植壘土，是以秸稈、棉花稈等農林廢棄物為主要原料，根據植物生長所需的營養基構造制作生產的固化可塑成型活性纖維營養土，具有固化可塑、輕量化、透氣、保濕和排水等特點。壘土于頂部開口槽放置于種植盒內，安裝完成后通過螺栓與鋼制框架C形插口槽固定，如圖12所示。

圖12 壘土單元體

為提高植被生根及存活率，防止因根莖不牢固造成植被死亡、脫落等情況，在種植單元體外側安裝壁掛式植物袋。植物袋采用毛氈材質，吸水性強，不易變形，袋內孔洞設置尺寸與壘土墻一致，安裝時一一對應，確保植被根部植入壘土中。

4)綠化植被選型種植

新建區垂直綠化遵循觀賞性、生態性、多樣化原則，結合園博園展期進行植物配置，形成園博園內“可打卡”的特色展點。在游客穿行停留建筑立面，搭配選用可多季節觀賞的品種，其中花卉主要選用大花海棠、八角金盤、千葉蘭、吊竹梅，草本類植物包括金葉苔草、腎蕨、金葉女貞、矮麥冬等，繪制垂直綠化植被排版圖，利用植物花期、葉色、芳香的變化，營造舒適的植物動態景觀，使游客感受到植物的四季變化之美。

根據排版圖對種植單元進行編號，明確壘土單元內植被種類及種植區域，根據編號有序種植，確保立體綠化圖案完成度及成型效果，垂直綠化完成的新建區如圖13所示。

圖13 垂直綠化完成的新建區

4 質量控制要點

1)材料和設備進場時，須嚴格把好材料驗收關。對于各類進場的材料，須按照樣品，驗收品牌、型號、規格、色澤、質量和數量。

2)結構因荷載反復作用、材料選擇不當、施工安裝不當等因素產生具有擴展性或脆斷傾向性裂紋損傷時，應設法修復。移植大樹不得有明顯的病蟲害和機械損傷，應具有較好的觀賞面，植株健壯，生長正常，移植前分期斷根、修剪，做好移植準備。

3)喬木移植前應對其生長、立地條件、周圍環境等進行調查研究，制定技術方案和安全措施。

4)雨雪天氣時，嚴禁露天焊接；4級以上風力時，焊接作業區應有擋風措施。

5)鋼構件施焊前，應清除待焊區間及其兩端以外各50mm范圍內的塵土、漆皮、涂料層、鐵銹及其他污垢，并打磨至露出金屬光澤。

6)各分項工程的每道施工工序，特別是隱蔽工程，須經駐地監理人員驗收合格后，方可進行下道工序施工。

7)加強質量自檢工作，充分發揮內部各級質量檢查人員的作用，保證隱蔽工程受檢一次合格。

8)使用氣體檢測儀，監控施工區域空氣情況，確保環境能夠滿足施工要求。

5 結語

20世紀六七十年代，為滿足生產生活需要，依托資源產地，建造了大量原材料加工廠、設備加工廠等工業廠房。工業廠房多為磚砌體結構，建造時間早，使用年限長，建筑空間結構難以滿足工業生產要求，存在安全隱患。但工業廠房承載著城市的歷史記憶，相比拆除，對其進行立體式綠化改造，并將工業遺址用途改為餐飲、住宿等，不僅可減少建筑垃圾的產生，還可使工業遺址保護與綠色發展理念相融合，符合國家建設節約型社會、可持續發展理念，對社會發展具有重要影響和意義。

江蘇園博園工程保留磚砌體筒倉及廠房，通過加固改造、立體式綠化設計，實現城市功能織補與生態修復，新建區以修復生態、創造綠色美好的城市新型公共綠化空間為目標，使破敗的工業廢墟重生為綠意盎然的現代園藝展館，在國家大力提倡工業遺址修復、人與自然和諧相處的背景下，具有廣泛的推廣應用前景。