章 毅(上海秦森園林股份有限公司, 上海 200072)
園林景觀工程中,堆土造地形是一個重要的施工分項之一,許多景觀要素如:亭、臺、樓、閣、河、溪、橋、路、廣場以及綠化苗木等,都是在造型后的地形之上再施工建造起來的,地形堆造越高,景觀布置和效果也越豐富,因此人造地形往往是園林景觀的最基本載體,有著舉足輕重的作用。
地形一般是指地物和地貌形狀的總稱[1]。本文所述的地形主要指狹義上的園林景觀地形,是指人工處理后呈現出來的新的園林景觀地表高低起伏狀態。通常各類園林景觀工程都需要先對原地貌進行地形改造,使改造后的地形能融入事先設計規劃好的建筑風貌和景觀效果之中。
地形的營造,如形成大面積場地平整空曠地形,可開擴視野并提供休閑娛樂活動場地;反之,小面積場地營造出短視距多重起伏地形,可豐富感觀視覺,提供高低錯落、移步易景的景觀效果。
地形可以快速分流雨水,通過組織明排、暗走、下滲等形式排泄匯至河、湖之中,儲存起來的水源又能為后續景觀造景、運營維護循環使用。
地形的高差可以形成或高、或低、或陡、或緩的地面或地勢。如此形成的不同環境或小氣候,可為不同習性植物提供所需的生長環境,豐富了植物群落及多樣化。
在園林景觀中有不同類型的的地形分類,通常如按起伏程度可以分為:微地形、自然起伏地形、陡坡地形、凹地形等;如按地形的內部構造或材料可以分為:傳統自然土地形、堆石地形、填充物地形、架空地形等。實際在各類景觀效果營造中各類型地形是交叉使用的,以達到豐富的景觀設計意圖。
指略微高差起伏變化之地形,在較平坦的地塊或道路綠化隔離帶中均采用。適當的微地形有利于地表徑流水向四周低洼處或溝渠迅速排放,減少積水對植物根系的影響和蚊蟲滋生,保證植物正常生長勢。
地形坡度在3%~25% 的為自然起伏地形,也稱之為緩坡或中坡地形[2],一般人員在此不規則起伏地形中行走和游玩皆比較輕松、愜意,是常見的一種地形形式。
地形坡度在25%~50%的為陡坡地形[2],當達到一定體量就形成了人造山體,該種地形人員上坡比較費力,因為地勢較陡,在營造地形時需對基礎和邊坡特殊處理。
相對平坦的地表向下凹陷可營造出凹地形,不僅可以暗排水處理,還能營造出河湖溪流、枯山水景等,大體量的還可做室外劇場或舞臺效果。在營造水體時為長時間保留水源,一般還對水底進行基層防水處理。
以上是幾種常見的地形形式,在景觀設計中通常需要在有限地塊內盡量堆高地形,甚至形成人造山體,以滿足各種特殊場景需求。因此地形營造中涉及到的減重、穩固、安全性是首要解決目標。
從縱向面可以將堆造的地形剖解為:地基、原地坪、回填材料、地表、地形邊界這些部位,各構成部位的營造和處理方法如下。
對于正常微地形或自然起伏地形,其堆造不涉及到滑坡等安全性的,可直接在原地坪線上堆土造型了。而對一些大體量、高地形或陡坡地形,若堆土后加載的重力大于原天然地基的承載力,就需要對地基進行處理,主要目的是加固原地坪承載力,防止堆高后的地形偏移,沉陷。處理后的地基需滿足設計承載力要求,同時處理方案要根據現場勘探情況優選,常用處理方案如下:
(1)不良土換填法:主要針對原地坪中的不良土質,如淤泥土、粉質土甚至存在暗浜暗河等,這種不均勻分布的不良土質結構松散,強度變化大,不利于大面積、高堆土地形的地基執力層,會造成堆置土擠淤,撓曲、不均勻沉陷。
處理方式為挖除不良土質、淤泥及附屬雜物,回填礫石砂、碎石/碎磚或建筑廢料均可,并分層夯實平整。有條件的可以摻入石灰或粉煤灰以增加地基強度。
(2)原土固化處理法:是指采用攪拌機械在地基軟土中進行攪拌并注入固化劑,能快速形成地基剛性承載體,是一種高效,環保、承載力高的一種地基處理方法。
(3)樁基處理法:通過打入樁基至地基執力層,增加原地坪的承載力,以穩固原地基,提高堆土的荷重。打樁的位置主要集中在地形的中心點,若經驗算地形邊界處的地基需加強時,也可以進行打樁加固。
以上幾種地基的加固處理方式,施工工藝由簡便趨向復雜,同時處理成本也隨之增加。越是堆高的地形,越要強調地基的穩固處理。
原自然地坪經過常年沉積和風化,已呈現出穩定性,但為達到新設計標高面,勢必會在原地坪面上進行挖、填施工作業,這就需要對原地坪先進行適當處理,以利于后續作業施工。主要處理方式為清除原地坪上的雜物、雜草、樹根、小型坑溝等存在地下空間的構筑物或障礙物,以免造成后期地表不規則坍塌、下陷、管線或電路的破損、泄漏等安全事故。
地形回填堆置通常采用自然土,若其荷載超過了地基的承重要求,需采用填充輕質材料或架空方式進行處理以穩固地形。
(1)自然土堆置:采用自然填筑土形成的地形最常見且造價便宜,但回填土的容重比較大,一般在 1.8 t/m3左右,若淋雨水后的濕容重還要增加,因此在堆造大型地形,特別是地形底下穿越隧道、涵洞等特殊情況下,需要考慮回填的自然土對地基或隧洞的影響或破壞。
(2)輕質填充物堆置:適用于堆置的自然土滿足不了地基承重要求,采用輕質填充物進行替換的一種方法,相對于架空處理方法施工簡便,造價適中。
(3)架空處理:架空層常為鋼筋混凝土結構形式,在其上方可堆土造形或組合采用輕質填充物堆造,如隧洞、車庫頂板、屋頂花園等均已成熟采用。架空處理最大程度地減小了沉降、減輕覆土荷載,同時架空出來的地下空間也可充分利用,一舉二得。
像上海的萬里中央綠地北區,在長300米的長條形地帶上,就以架空處理的方法通過6個平臺面,由兩端逐級提升至6.5米總高度,營造出了空中花園的效果。
堆筑好的地形,最后需對地表進行平整處理以達到設計完成面標高。
(1)地表回填土需使用優質的好土,平整過程中要清除石塊、樹枝爛根等,以免造成后續硬質鋪裝面的不規則下沉。
(2)盡量避免在雨雪氣候條件下進行大型地表造型機械作業,因此條件下機械反復碾壓造成土壤團粒結構破壞,形成不透氣,不透水,結構性狀不良的現象,不利于植物正常生長。
(3)地形堆填越高,下沉得也越多,所以施工中實際填筑的完成面標高需比設計標高增加一定的松填沉余量。
無論哪種地形都涉及到邊界收邊處理或自然過渡問題,常見的邊界組合形式有如下幾種。
(1)綠植自然式收邊處理:常采用綠植或隱性材料進行柔性處理收邊,在地形邊界處鋪設地被、草坪類植物形成自然交接、護邊固地。還可設置隱性材料(如草石隔離帶)固土護邊,維持住地形的原形狀。
(2)硬質鋪裝收邊處理:這是常見的一種地形邊界處理形式,既滿足人行需求,又能做到合理過渡、自然銜接。常采用側石收邊,或直接與硬質鋪裝面自然連接收邊,還可結合排水溝的功能需求進行收邊。排水溝的設計形式多樣,可采用花崗巖開孔蓋板既收邊又能排水,也可在上面覆蓋彩色卵石1至2層形成隱性排水溝,既美觀又能排水。
(3)打樁收邊處理:打樁收邊的目的既是為了加固地形邊界的穩固性,同時形成視覺效果分界面,形成自然過渡手法。樁的類型園林上常用木樁或混凝土/鋼筋混凝土樁等,樁可以露出水面,也可不露出水面形成隱樁。另外若是營造的地形山體特別大,影響到地基及地形邊界荷載承重時(如地形邊界為臨河有邊坡失穩風險),可在地形邊界處打水泥土攪拌樁,起到加固地形邊界地基的作用。
(4)迎水面收邊處理:地形邊界若為迎水面,長期受到水體漲跌沖刷,可采取種植水生植物固坡,或堆石駁岸,疊石護坡等方法。
地形營造處理通常是組合使用的,特別在一些大型填筑地形或上升到人工造山項目中,需因地制宜,組合搭配。如大寧綠地采用水泥攪拌樁及輕質材料堆置達到15m高度人造山體;桃浦中央綠地采用PC樁固基,以及軟土就地固化、架空穿隧、輕質材料堆置等方法營造了多個人工景觀山體,其中最高達到了 20 m。
地形組成需要用到各種材料并達到不同的功能目的,現按材料使用功能進行分類如下。
常用的承重或加固基本材料為鋼筋、混凝土、木材、石塊等,如各種樁體(PC樁、水泥土攪拌樁、木樁等);墻、板和梁結構體(擋墻、架空層等);園林景石、塊石(景石點綴、坡角護石等)等形式呈現出來,這些材料主要為加固地基、搭建地形骨架、減輕地基承重或荷載,防止地基沉陷、地形滑塌的現象發生。
主要是在地形底下在架空層頂板上設置的多層多功能鋪底材料,其目的一方面是重點保護架空層頂板,防止破壞結構主體或防水層。另一方面滿足排水功能,甚至在排水板上加上蓄水層后具備一定時段的蓄水功能,供園林植物生長需求。
由下至上鋪底材料可設置為:承載結構層及防水層→找平層(水泥砂漿找平,注意找坡防止積水)→排蓄水層(排水板或排蓄水板)/或排鋪透水管(具有濾水暗排功能的塑料透水管或肓溝材料,也可用在凹地形中)→防根穿刺層(防止深根性植物根系向下穿透,破壞排水系統和防水系統)→土工布濾水層(在各層之間滿鋪設置)→保護層(水泥砂漿保護層,也可配筋)。
主要在特殊的凹地形水系鋪底層上采用,主要目的是為了防止滲/漏水,保證水景效果。一般可采用剛性處理方式(即澆筑鋼筋混凝土池底和池壁進行防水),或柔性處理方式(即在平整好的軟土地基上鋪設膨潤土防水毯,其上再回填土壓實處理)。膨潤土防水毯是天然無機材料,防水、防滲,同時耐久性好且對環境無不利影響[3]。
填充材料主要以輕質材料為主,其特點是既要滿足大體量快速組裝和施工作業方便,又要滿足一定強度且重量較輕的要求。因此輕質、高強度、不易分解是填充材料的通常要求。
(1)輕質砌塊:可采用砌筑方式砌成所需形狀,通常輕質砌塊置于地形表層土之下,也可作為主體結構層的底模,最后封閉在結構內。
(2)輕骨料混凝土:將傳統混凝土中的粗骨料替換為輕骨料,可制成不同類型的輕骨料混凝土(如陶?;炷?、空心玻璃微珠混凝土等),具有輕質、保溫、抗滲等特點[4]。其中陶?;炷潦┕みm應性強,常在架空層上的園林小品結構上使用。
(3)聚苯乙烯泡沫板/EPS板:是采用聚苯乙烯樹脂加入發泡劑,加熱軟化產生的泡沫塑料。EPS板具有輕質(通常表觀密度在 20~40 Kg/m3)、保溫性好、吸水性小的特點[5]。EPS 板成本相對較高,但容重很輕,故適合設置在對承載力要求高的架空層或隧道上方。
EPS 板由塊體進行組堆成形,長時間易散架、位移,故通常需要在板與板之間斜插鋼筋或不易分解的棍材進行固定。同時每隔 3~5 m
堆填層間距設置一層細石混凝土板(也可配筋)進行加固,這樣更不易沉降、變形或分解。
(4)泡沫輕質土/泡沫混凝土:是指通過氣泡機將發泡劑發泡后與水泥漿等均勻混合而成的含有大量封閉氣孔的輕質保溫材料[4],具有質輕(表觀密度為正常土的25%~50%)、抗壓、抗剪、施工方便和成本適中的特點。
地形表層通常以自然土壤覆蓋,是最常見也是最便宜的地表材料。回填土壤質量的優劣,主要還是對植物種植及生長有諸多影響。
(1)植物對種植土壤的一般要求:植物一般需要深厚肥沃的土壤、以滿足其正常生長需求。同時要兼顧植物的不同習性偏好進行種植,像喜干燥的,需堆高種植;喜陰的,需在林下種植或陰坡種植;喜酸性土的,需改良土壤的酸堿度等。
(2)土壤改良措施:地表回填土時,常拌有深層土、貧瘠土、混入的雜質土現象,導致植物后續生長不良甚至死亡。因此需要對土壤進行改良,以符合不同植物生長習性要求。改良前需對原土壤進行檢測,然后有針對性地添加各種改良材料,可在深翻土過程中施撒山泥、腐熟土或混合后的介質土(蛭石、泥炭、珍珠巖等混合基質)進行與原土壤拌合改良。改良后的土壤孔隙度增加、疏松、透氣、保水且富含營養成份,具有良好的理化性質,能滿足各種植物的生長需求。同時注意改良肥料盡可能多施腐熟的有機肥,少施化學肥料,以防土壤板結等對環境的影響。
(3)植物對種植土層的厚度要求:不同植物對種植土有最低的厚度要求,特別在架空層或屋頂花園上,土層厚度不足會嚴重影響到植物的生長勢和綠植效果。
一般植物的生存種植土層最小厚度為:地被 15 cm;花卉小灌木 30 cm;大灌木 45 cm;淺根喬木 60 cm;深根喬木 90~120 cm。而植物的生育種植土層最小厚度為:地被30cm;花卉小灌木45 cm;大灌木 60 cm;淺根喬木 90 cm;深根喬木 120~150 cm[6]。
以上介紹了園林景觀中地形的分類、構成、營造方式和材料組成。得宜于現代技術的不斷發展和人民生活質量的提高需求,城市中各類公園、商業區、生活區都有各種類型地形的堆造呈現,結合地形之上的園林小品和綠化布置,營造出了豐富的景觀效果。相信依靠現代技術融合,我們能將景觀地形營造得更豐富、更靈活。