基于“節約型園林”理念的園林材料應用研究

牛 琳

(北京景觀園林設計有限公司，北京 100029)

我國幅員遼闊、資源豐富，但由于人口眾多，人均資源量相對不足，日益增長的人口與逐漸匱乏的資源之間的矛盾成為制約我國可持續發展的重要因素，尤其是近年來，隨著人們對于物質生活文化要求的提升，各類型園林項目如雨后春筍般出現。

公園是人民休閑游憩的福祉工程，作為公園綠地的最基層描繪者，不少設計師存在著觀念認知偏差，在園林建設中過分強調景觀效果，卻忽略了對生態效益的考量，出現一些違背自然規律的設計策略，比如片面追求大草坪，造成養護成本極高；為了見效快，反季節栽植，大規格苗木；過分追求鋪裝平面形態，采用昂貴材料刻意處理，因大量切割造成用材浪費；由于城市更新而產生的建筑廢料、園林廢棄物沒有得到妥善處理，大部分被隨意丟棄，不僅降低土地資源利用率，也對生態環境產生了不良影響。因此，要實現城市園林綠化的可持續發展，發展節約型園林勢在必行。

節約型園林的研究和采取的技術措施，主要體現在節地、節土、節水、節能、節材、節力等幾個方面，本文選取了園林綠化實現過程中的重要一項——園林材料，包括“竹鋼”、膠筑透水石、有機覆蓋物，結合筆者在2019年北京市世園會百果園項目的具體實踐，分析其在實際應用中的適應性，總結闡述了這三類材料的性能優劣，以便在更多領域推廣利用。

1 “竹鋼”

1.1 “竹鋼”性能概述

“竹鋼”，全稱“高性能竹基纖維復合材料”，其原料主要采用小徑竹慈竹，該竹主產地在我國西南地區，竹材利用率高達90%以上。“竹鋼”通過酚醛樹脂均勻導入技術、纖維化竹束簾制備技術等多項技術加工而成，主要組成成分為88%的竹纖維，配以6%的酚醛樹脂及6%的水分[1]。由于“竹鋼”在制作過程中，沒有破壞竹纖維的貫通性和完整性，保留了高密度和高勻質度，而且使用高強樹脂黏合，因此可以做到強度更高、韌性更好、性能更穩定。鑒于其獨特的物理性能，可實現大跨度的梁、柱、樓板結構，成為很好的結構用材，同時也因其均勻、自然的質感，非常適合應用于園林景觀中的景觀構筑物。

1.2 “竹鋼”在2019北京世園會百果園的應用

百果園作為2019年北京世界園藝博覽會中單體面積最大的展園，用地總面積約6.67 hm2。園內不僅有種類豐富、景色優美的果林景觀，還向游人展示了體現果樹園藝特色的藝術與生活，科技與文化，互動與體驗。園中設計了多組供游人體驗樂活生活、進行趣味科普的景觀構筑物，如樂果展廊、彩虹果吧，以及具有休憩展示功能的景觀廊架，如蘋果門、紫藤廊架、葡萄漏斗架、創意果市廊架(見圖1)，這些構筑物體量較大，廊架跨度較大，同時，為了響應世園會的辦會理念，讓全園的構筑物回歸到一個最自然、最生態的狀態，符合可持續發展理念的設計， 需要對資源和能源的使用效率、對健康的影響、對材料的選擇等方面進行綜合考慮，從而使其滿足可持續發展原則的要求。經過考察，在有機質材料當中，百果園選用了“竹鋼”這種綠色環保材料，其有以下幾點優勢：

1)“竹鋼”的原材料是慈竹，慈竹生長周期短，可循環再生，且生產過程中沒有廢氣廢水以及其他污染物的排放，也不會對生態環境造成負擔，可以從源頭貫徹“節約型園林”理念。

3)“竹鋼”達到E0級環保標準，防火級別為B1級，難燃級，有機材質的最高級別。

4)“竹鋼”纖維含量(質量分數)高達73%，更有韌性，可以做成各種異型，更好的體現設計語言的表達。

5)“竹鋼”經過28 h水煮循環實驗，證實其耐水性非常好，在不經過防霉處理的情況下，可以達到二級的防霉標準，經過防霉處理后，可以達到更好的防霉效果，為部分構筑物與水環境結合的場景提供了可能性[2]。

6) 以“竹鋼”作為結構構件不需要更多的借助于鋼結構和混凝土，設計和觀感更加純粹而貼近自然，因而不需要再進行表面二次裝飾外立面，這也是其他竹材所不具有的優勢。

1.2.1 “竹鋼”構筑——蘋果門

蘋果門位于花映春暉區主入口，入口主景為弧形廊架陣列與水景的組合，蘋果門設計造型從蘋果的縱剖面輪廓演化而來，色彩選用中國紅，象征平安如意。凹陷處設置圓形淺水池，近觀池中，倒影將雙曲線弧形廊架擴展成環形。百果門形成的迎賓空間將游人引入園區(見圖3)。該構筑物由56根主梁圍合而成，主梁最大跨度28 m，最高8 m，底部又需長期與水體接觸，若要將設計理念實現，非“竹鋼”莫屬。主梁與次梁通過角碼連接，與混凝土基礎通過預埋件固定，考慮到竹鋼的易上色屬性，以及主入口區的景觀功能需求，全部構架噴涂紅色調和漆，增強了蘋果門的整體性和景觀性，強化了設計意圖。開園后，百果園入口蘋果門成為了游客爭相拍照留念的景點。

1.2.2 “竹鋼”構筑——紫藤廊架

紫藤廊架(如圖4所示)位于果香滿夏區，紫藤廊架可為攀緣植物提供攀爬條件，炎炎夏日中可為游人提供納涼場所。地面的不銹鋼板雕刻了與園中種植的蘋果、桃、李、梨、杏等果樹相關的成語、詩詞，融合于園路中，與廊架、座椅相呼應，使游人在輕松的休憩時刻，品味到我國歷史悠久的果業文化精華。該廊架主體為一個固定尺寸的橢圓形結構以橢圓中心為基點，沿垂直方向以固定角度旋轉排列開來，形成此起彼伏的視覺層次，單體廊架隨著游人動線步移景異，變幻豐富。主梁單體最大跨度7 m，最高4 m，座椅通長35 m，表面由竹鋼鋪設完成，不僅隔熱保溫，也與廊架的材質高度統一，渾然一體。竹鋼良好的加工性能使得廊架桁架擁有更多的細節，通過角鋼、自攻釘便可快速穩定鏈接，施工簡便快捷，大大縮短了工期。

與石材相比，“竹鋼”的自重更輕，色澤自然，隔熱保溫；與金屬材料相比，“竹鋼”的強度和韌性更好，可實現更大的跨度和更加纖巧的結構體系；與木材相比，表面更加光潔平整，沒有木材的蟲蛀和結疤，原材料的再生周期短，且出材率更高。由此可見，“竹鋼”的優良性能使其可作為低碳環保可持續的新型材料大范圍推廣應用到園林景觀建設中。

2 膠筑透水石

海綿城市建設在我國得到了政府的高度重視，出臺了《關于推進海綿城市建設的指導意見》[3]，意見中指出到2020年，城市建成區20%以上的面積達到目標要求(即將70%的降雨就地消納和利用)，到2030年，這一指標將達到80%。海綿城市徹底摒棄了“快排式”傳統的排水模式，在城市排澇過程中堅持“滲、滯、蓄、凈、用、排”的六字方針，而第一道程序“滲”的作用至關重要，尤其是城市建成區，大面積的硬質鋪裝，直接影響了海綿工程的作用效率。

2.1 透水鋪裝材料的選擇

目前工程中應用的透水鋪裝面層包括透水磚、透水混凝土、露骨料透水混凝土、膠筑透水石。

一般透水磚的透水系數在500 mL/min左右，孔隙率大約為12%～15%，鋪設透水磚時，一般會在磚塊間留有縫隙，增強其透水能力，但這會導致整體結構穩定性不足，由于百果園所在地延慶地處山區，整體氣候較為干冷，多數透水磚抗凍性較差，若后期無法得到持續妥善的養護，透水磚的景觀效果往往無法實現設計目標。

透水混凝土是一種蜂窩狀結構的混凝土，是由高強水泥、單級配碎石、專用增強劑和水經過機械攪拌成干硬性混凝土后，再通過在專門攤鋪機械現場鋪裝而成的多孔混凝土，其具有透水透氣、較高強度、非封閉性等特質，透水系數一般同樣在500 mL/min左右，孔隙率在20%左右。露骨料透水混凝土是在透水混凝土的基礎上結合“露骨料”工藝而形成的高級裝飾型透水混凝土。透水混凝土和露骨料透水混凝土適用于公園綠地的人行道、觀光車道，市政廣場、商業區和居住區的休閑廣場、人行道，但是小型展園對于景觀精致度有較高的要求，透水混凝土和露骨料透水混凝土自然、粗糲的景觀效果顯然也不滿足需求。

膠筑透水石，又名聚氨酯碎石透水材料，是目前新興的一種環保型透水路面材料，相對于透水瀝青其將膠黏劑由瀝青替換為聚氨酯環氧膠[4]，集料可使用天然彩石、陶瓷顆粒、玻璃珠、彩砂等高級裝飾性骨料黏結，因此其景觀性較好。其透水系數可高達1 900 mL/min左右，孔隙率在30%左右，是所有透水路面中透水率最好的一種，能讓雨水快速滲透，加強地表與空氣的熱量和水分交換，改善地表植物和土壤微生物的生存條件，調節生態平衡。百果園的園路及場地大部分都以弧線形收邊，鋪裝分割走線有如行云流水一般，只有膠筑透水石路面能夠創造出無與倫比的景觀路面效果，其易于施工塑形(見圖5)，不褪色、不磨損，后期維護成本低，同時由于其是利用天然尾礦石材，變廢為寶，綠色環保，因此百果園的主要鋪裝材料選用了膠筑透水石。

2.2 結構做法的選擇

根據土壤類型、地質構造、隱蔽工程情況，透水鋪裝做法主要分為三種類型：排水型透水路面、半保水型透水路面和全保水型透水路面。排水型透水路面指的是面層透水，但是墊層和基層不透水，雨水透過面層后，沿不透水基層頂面排出路基外，再排到雨水井，最終排到城市雨水管網，該類型主要適用于地下空間以上的地面(如地下車庫等)。半保水型透水路面的面層和基層均透水，墊層不透水，雨水依次通過面層和基層，沿不透水墊層頂面排出路基外，這種類型也較依賴于城市排水系統，當城市排水系統不暢，或雨水超出了城市排水系統承載力時，并不能起到有效的作用。全保水型透水路面的面層、基層和墊層均使用透水材料，雨水可以滲入路基，儲存于土壤的內部，相較于前兩種做法，全保水型鋪裝強度較低，更適用于人行道和園林鋪裝等。

結構做法也與場地的土壤類型有關，表1列出了不同土壤類型的滲透系數，可以看出黏土和粉土的滲透系數較小，砂土的滲透系數較大，說明砂土的透水性要高于黏土和粉土，根據百果園場地的土壤檢測報告顯示，場地內大部分土質為砂質土，甚至摻雜有卵石、礫石，非常適宜建設全保水型路面。同時，考慮到世園會有展示期限這一特殊性，市政管網設施在閉展后會處于低維護狀態，因此園區鋪裝采用可以自由下滲補給地下水的全保水型路面做法最佳。

表1 各類土質的滲透系數范圍(摘自《公路排水設計規范》)

3 有機覆蓋物在百果園中的應用

有機覆蓋物是一種利用園林或林業廢棄物，包括樹皮、落葉、松球、椰糠等，經過回收、篩選、腐熟、浸泡、著色、晾干后的一種生態循環經濟產品，可生物降解、可著色，不僅消除了園林垃圾的處理壓力，為農業生產與城市綠地提供高效肥料，而且具有生態、美觀、環保、經濟等諸多優點。有機覆蓋物以其獨特的生態優勢已經廣泛應用于“節約型園林”中[5]。

3.1 有機覆蓋物在百果園使用的必要性

盡管發達國家有機覆蓋物已經成為一個完善的成熟產業，但目前在我國園林廢棄物資源化理念并沒有引起足夠重視。由于園林廢棄物體積大、難以壓實，給收集運輸帶來了難題，同時，我國園林廢棄物處理機械的質量和性能還有待提高。種種的限制因素造成我國的有機覆蓋物行業與發達國家還有較大差距，因此，我們借由世園會的展示平臺，以百果園進行有機覆蓋物的應用示范，逐步改變人們的理念，讓大家認識到園林廢棄物在城市綠地生態循環中的重要作用，以期推廣應用。

3.2 有機覆蓋物在百果園使用的適宜性

在水資源緊缺的北京，草坪的養護需要消耗大量用水，因此有機覆蓋物相較于傳統草坪，具有不可忽視的減少綠化用水的優勢，而這一特點，尤其適用于展園，保證在閉展后相對較低的養護力度下，土壤也保有一定的水分，維持植物生長。

有機覆蓋物在百果園中有兩種使用場景，一是作為道路鋪裝，百果園的三級路基本就是使用有機覆蓋物鋪設完成的。例如，位于果香滿夏區的果園迷宮，是采用矮砧密植形式種植芭蕾蘋果而建成的一座果園迷宮(見圖6)，芭蕾蘋果之間的甬道就是由有機覆蓋物鋪設而成的，既發揮了其生態效益，又營造出自然野趣的氛圍。二是作為植被覆蓋的代替鋪設在樹池及栽植稀疏地段，例如，位于嘉實冬藏區的藝術漏斗架的場地，也是由有機覆蓋物鋪設完成(見圖7)。待葡萄成熟時，會爬滿漏斗架，下方空間也不適宜栽植其他植物，為了達到與全園和諧統一的生態自然的效果，我們也摒棄了硬質鋪裝，選用有機覆蓋物作為覆蓋栽植稀疏地段的介質，柔化了大面積構筑物無可避免的生硬感，拉近與游人的距離。

4 結語

在資源逐漸衰竭的今天，我們設計師在建設人類家園時，需要考慮的建設原則不僅僅是“以人為本”，更重要的是遵循“可持續發展”理念。在園林技術手段快速發展的推動下，節約型園林不再是傳統的控制成本、節水節能，而更多更廣泛的擴展到城市資源的利用效率，整體視角下，從源頭降低資源的消耗，實現資源的循環利用，才可建設更加穩定的生態環境，促進維護生態平衡，推進我國生態文明的可持續發展。