王延松

(北京市园林设计工程有限公司，北京 100012)

2020年9月2日，习近平主席在联合国大会上做出了中国政府在减缓气候变化方面的庄严承诺：在2030年之前实现碳达峰，力争2060年实现碳中和[1]。为实现这一目标，积极开展城市绿地碳汇研究，提升城市绿地规划设计、建造和管理水平，应对城市碳排放问题，争取早日实现碳达峰和碳中和。在城市中园林绿化是唯一有生命力的、可呼吸的绿色基础设施，依靠植物的光合作用来实现固碳释氧平衡[2]。城市屋顶绿化已经是城市生态系统的重要组成部分，逐步发展成城市碳汇的主要途径。在屋顶建造绿化，可以节约城市用地、节约水资源以及环境资源，达到节约成本的目的，从而加快实现双碳目标。

1 屋顶绿化的意义与作用

1.1 意义

屋顶绿化涵盖面不单单是屋顶种植，还包括其他一切不与地面、自然、土壤相连接的各类建筑物和构筑物的特殊空间的绿化。联合国环境署研究表明，假如一个城市屋顶绿化面积超过70%，城市上空二氧化碳含量将降低至50%，热岛效应会趋于消失；同时，屋顶绿地可以吸收大量悬浮颗粒物[3]。屋顶绿化具有净化空气，改善“城市热岛效应”、增加建筑节能作用、节约水资源、对建筑物屋顶结构层起到保护等多种作用。为此，应积极利用屋顶绿化优势，为实现“双碳”目标助力。

1.2 屋顶绿化的作用

1.2.1 净化空气，改善“城市热岛效应”

屋顶绿化可净化城市空气质量，进而减少“城市热岛效应”，在城市屋顶形成巨大的绿色生态网，通过树叶蒸发水分然后散发热量，“城市热岛效应”很大程度被降低。

1.2.2 增加建筑节能作用

屋顶绿化可以称之为建筑的“绿色空调”，能够节约城市的能源以及间接为城市建设节约成本。在夏季，屋顶绿化隔热的效果很明显。未绿化的屋顶，在太阳的强光照射下，屋顶温度急剧升高，屋面没有水分蒸发，无法带走热量，一部分热量再次加热大气，加剧城市热岛效应；另一部分热量使建筑物顶板升温导致室内温度上升。有绿化覆盖的屋顶，植物通过叶片进行蒸腾作用，减少了太阳辐射对屋顶的热量传输；绿化植物的种植基质蒸发也可以带走屋顶一部分热量，因此使得建筑屋面加热大气的温度以及传输到室内的温度大大减弱，从而节约能源，减少碳排放。

在冬季，种植绿化植物的轻质种植土使得室内的温度不易散失，外界低温不易侵入，从而起到防寒保温的作用。室内温度的有效降低和保暖使得人们使用空调产生的用电量大大缩减，起到了减少用电量的效果，进而节约了能源。

1.2.3 节约水资源

普通的屋面是将雨水通过屋顶排水管道排至地面排水沟，这样没有充分利用雨水资源，造成资源浪费，而屋顶绿化可以把1/2的雨水滞留在植物的根部以及栽培的介质中，提供给植物生存的需要，节约水资源并且减少人工浇水的频率，达到节约成本目的，植物通过蒸发和蒸腾作用把水分扩散到空气中，增加了空气的湿度，使水资源循环利用。

1.2.4 保护建筑物屋顶结构层

屋顶长期暴露在空气中，冬季冰雪侵蚀，夏季酷热暴晒，温度变化很大，这种情况产生的热应力很容易破坏屋顶的结构，使建筑物出现裂缝，屋顶植物的覆盖使屋顶避免了太阳直晒和冰雪侵蚀，降低了屋顶结构层由于热胀冷缩导致的开裂几率，可以对建筑物屋面构件起到相当大的保护作用，从而延长建筑物的寿命[4]。

2 项目概况

上德中心工程位于北京市大兴区国家新媒体产业基地内，本项目开工日期为2021年2月，竣工日期为2021年12月。屋顶施工面积为4200m2，女儿墙高500mm，建筑楼体属于商业楼，因此设计的景观层次、空间布局较为丰富，方便将来顾客观景，以及娱乐活动，施工内容包括楼顶的围挡、木铺装、不锈钢种植池、照明、喷灌工程及绿化栽植。

3 屋顶绿化的施工技术

3.1 屋顶绿化的构造

屋顶绿化的构造，考虑到屋顶的荷载、植物的选择、植物生长环境光照强烈、植物会经常处于缺水状态等因素，在施工中要保证苗木的正常生长，其构造组成与地面完全不同，自建筑屋顶往上依次为建筑屋顶结构层→找坡层→保温层→找平层→普通防水层→耐根穿刺防水层→保护层→排(蓄)水层→过滤层(土工布)→种植基质层→绿化植被[5]。

屋顶花园的具体结构做法要根据实际情况来定，其基本做法参照图1所示。

图1 屋顶绿化的做法示意图

3.2 垂直运输

屋顶花园所处的位置较高，垂直运输尤为重要，采用的是吊车运输，吊车开至交通良好，无高压线的位置，由吊车吊起苗木直接运输到楼顶，在吊运过程中，注意做好安全防护措施。本项目选用吊车吊运苗木和种植土。

图2 吊车进场

图3 吊车吊运苗木

图4 吊车吊运种植土

3.2.1 垂直运输要求

在屋顶绿化施工养护以及后期使用期间，屋顶所承受的荷载要在其能承受的最大荷载范围之内。材料以及苗木运送到屋顶以后立即使用，不能集中堆放，本项目采用的运送方式为吊车运送。必须保证施工作业安全，施工前对施工人员进行了安全技术培训，同时做好防护措施。

3.2.2 植物及材料要求

屋顶绿化的养护以及后期管理也十分重要。在施工时积极同甲方单位与设计单位沟通，选择合适的屋顶景观材料和植物，植物需具备耐旱耐病耐寒特性，同时选择抗风性良好的植物。另外，也要考虑屋顶植物养护的便利性，达到节约养护成本的目的。

3.3 屋顶绿化施工降低荷载

上德中心作为商业综合体，因此其屋顶绿植相对丰富，方便人们上去参观游览和休憩，设计为花园式屋顶，屋顶荷载为350kg·m-2。设计中的种植池、木坐凳、成品花箱等主要小品的位置均在屋顶承重结构上，能够满足屋顶花园的施工和使用的要求。本工程的屋顶为花园式屋顶，方便产业园的员工休憩娱乐，为了减轻屋顶的负荷，绿植主要选择了小乔木和低矮灌木。

根据《种植屋面工程技术规程》(JGJ155-2013)，简单式种植屋面荷载不小于1.0kN·m-2，花园式种植屋面荷载不小于3.0kN·m-2。施工前对屋顶进行了荷载试验，由此来确定屋顶能承受的最大荷载，根据屋顶能承受的荷载来确定屋顶绿化实施方案。

表1 初栽植物荷重

3.4 耐根穿刺防水层

屋顶绿化植物在土壤中自然生长时根系极易穿透屋顶的防水层，严重情况下会穿透屋顶的结构层，最终破坏整个屋顶。因此，采用引导和限制植物根系的方法来解决屋顶被破坏的问题。屋面结构中防水层设置在最下面，一旦防水层被穿透，就会导致其他各层被同时翻起，破坏各个保护层的结构，影响到使用功能，发生非正常的维修费用。所以在屋面铺设耐根穿刺防水层十分必要。

从经济和安全的角度考虑，耐根穿刺防水层的设置是屋顶建设不可缺少的一个环节，耐根穿刺防水层具有防水和阻止植物根系穿透双重功能，能够承受植物根穿刺，长久保持防水，而且耐腐蚀、耐霉菌、耐高低温，冷热地区均适合。

本项目屋顶选用的防水卷材均为耐根穿刺SBS改性沥青防水卷材，厚度为4mm，采用热熔铺贴法。此类耐根穿刺防水卷材采用化学阻根的原理，在选择材料的时候十分注意卷材的质量，进场施工前需对材料进行检查，各项检测结果必须达到耐根穿刺防水卷材的指标要求，方可使用。

施工卷材时，要注意屋顶必须清扫干净，不能有任何垃圾，施工面如果有凹凸不平的地方，应先予以补平或者磨平，棱角也需要磨圆，防止破坏卷材。先施工屋顶拐角处，然后再大面积进行施工。施工前将整个屋顶喷基层处理剂，待完全干燥后，然后进行卷材热熔施工。搭接宽度不小于10cm，边缘立面不小于15～20cm。搭接处以及转角部位施工粘贴要牢固。铺设屋顶的阴阳角要做好附加层，附加层要紧贴屋顶，以免发生裂空，先进行平面施工，然后再施工立面，搭接宽度为10cm，热熔充分黏贴。铺设完成后整个屋面做闭水试验，试验合格后进行下一步施工工序。

图5 阴阳角的防水铺贴

图6 喷基层处理剂

图7 铺设好的防水材料做闭水试验

3.5 排(蓄)水层

屋顶花园的排(蓄)水层同时具有排水和蓄水的功能，对于屋顶花园来说，排水能力和蓄水能力同样重要，因为暴雨是对屋顶绿化系统的最大考验，优秀的蓄水能力能减少暴雨对屋面排水系统的压力，还能够储存一部分雨水作为植物的养分[6]，能增加基质的透气性，蓄排水板可以有效排出多余的水分，防止水分淤积，缓解在强降雨或者浇灌时对屋顶承重造成的压力，还可以储存种植基质多余的水分，土壤缺水时或者天气炎热时可以及时补充植物生长需要的水分，提高了植物的耐旱性。这一环节的施工也是非常重要的。

上德中心项目施工铺蓄排水板选用的是塑料透水蓄排水板，这种材料空间刚度极高，抗压力强，是屋顶花园排蓄水材料的首选。凹凸塑料排水板的排水可以和无纺布结合使用，立即排出雨水，有效解决降雨对屋顶产生的压力；凹凸塑料排水板通过吸收和储存种植层漏出的水分，在土壤缺水时，及时补充水分提高植物的抗寒能力。其特殊外形设计还能使植物层有良好的底部通风能力，保证根系的需氧量，形成空气对流。

图8 塑料透水蓄排水板

3.6 种植基质层

自然原土因为其重量较大、颗粒密实度大的特点，不适宜用在屋顶施工中。因此，屋顶的种植基质要选择轻质种植土，腐殖土、草炭土、蛭石、珍珠岩、砂、陶粒和田园土等基质，这样可以加快水的渗透速度，同时减轻荷载。种植层表面还应覆盖一层有机物来保护根部，厚度一般为2～3cm，其可以起到绝缘的作用，从而减少土壤受外界温度的影响。更为关键的是，植物在缓慢腐烂时还可以逐渐补充有机物，从而使种植层更为疏松，同时增强土壤的保水能力[7]。这个项目中所使用的种植基质为轻质种植土、蛭石、珍珠岩按1∶1∶1的比例混合而成的营养土。

图9 铺设排(蓄)水板及土工布

为保证苗木的成活率，种植基质的深度非常重要，规范中要求种植土的厚度如表2所示。在栽植条件允许的情况下，尽量加大栽植厚度，可以保证苗木有充足的生存环境，保证苗木的水分供应。

表2 植物种植土厚度表

图10 种植土施工

3.7 植物栽植

由于屋顶风力强，夏季阳光照射时间长，冬季较寒冷、昼夜温差大以及屋顶的植物基质层较薄，因此在植物的选择上要选择喜光、耐寒、耐旱、生命力顽强的苗木，屋顶绿植设计中多选择小乔木、低矮灌木、地被植物和藤本植物等。原则上不用高大乔木，并且优先选择须根发达的植物，不选择直根或者根系穿透力强的植物。

本项目中，将大叶黄杨和北海道黄杨栽植在架空的玻璃钢种植池中，玻璃钢种植池深70cm。3月底将苗木运至现场，此时移植绿植上屋顶的成活率会较高，并且要保证尽量在6h内栽植完毕，如果有未栽植完的苗木，一定要在屋顶背阴处采取适当的假植措施，及时喷水保湿，尽快完成栽植，加大植物移栽的成活率。

表3 苗木种植表

图11 工人往种植池中栽植苗木

图12 栽植完的北海道黄杨支撑

由于在屋顶风力比较大，如果乔灌木高于2m，应采取固定措施，树木固定措施根据植物不同可选择不同固定方法。本项目中的丛生五角枫采用的是地上支撑固定法。用圆木支杆将树木支撑起来，有效防止了大风天气对树木的影响。如图13所示。

3.8 喷灌和排水

由于屋顶花园的土层薄，水分散失快，屋顶绿化一般采用自动喷灌和人工浇灌2种方式，种植基质下面做了蓄水板和给水管道，根据土壤的含水量适时补充水分，再加上蓄水板中蓄积了雨水，也可以为绿植补充水分，从而大大节约了用水养护的成本。

这2个项目的喷灌均采用热镀锌钢管及快速取水阀，方便自动喷灌以及人工浇灌。屋顶的排水主要为线性排水沟排水，在夏季多雨季节或者冬季积雪融化后，多余的水分会汇入排水沟流至屋顶下。

上德中心项目屋顶采用了虹吸式排水口进行屋面的排水，虹吸式排水可以利用建筑屋面的高度使屋顶的水具有势能，从而使满管流动时产生虹吸作用，在雨水连续流经雨水悬吊管转入雨水立管处管道产生最大负压，屋面雨水在管内负压的抽吸作用下能以较高的流速被排至屋顶外[8]。虹吸式排水排水速度快，减少了屋面的负荷，节省了建筑的空间，使屋顶的设计美观。

图13 圆木支撑架

图14 地上支撑固定苗木

图15 上德中心项目的喷灌布线

图16 屋顶线性排水沟排水

图17 虹吸式排水系统图

图18 虹吸式排水雨水斗

3.9 铺装、小品

上德中心的屋顶的木平台正在施工过程中，其结构做法为钢龙骨上面铺厚6mm的镀锌钢板，抹水泥砂浆后铺厚18mm的瓷态地砖，目前施工还没有铺设镀锌钢板，只做到钢龙骨的结构部分，本项目除了木平台还有厚30mm的花岗岩铺装，做法同木平台。

图19 屋顶花园铺装过程

图20 铺装后效果图

4 绿化后期养护

4.1 科学施肥，及时浇水

夏季气候炎热，屋顶绿化植物对水量的需求非常大，本项目的浇水是利用自然降雨和人工浇灌相结合，在降水量比较少时，安排10：00和16：00左右分别浇水1次，并且保证浇水充足，浇则浇透。在绿化养护时要定期观察、测定植物基质的含水量，要随时根据当前的气温情况调整浇水的频率，及时灌溉补充水分。

根据植物长势，合理安排施肥次数和施肥量，最好施用复合型环保缓释有机肥，以改善土壤基质层的透气性，在施肥后应及时洒水溶解。养护人员需要全面准确地了解不同种类植物长势和习性，结合其实际生长情况做好施肥工作[9]

4.2 及时补充有机质种植土

根据植物的生长周期和季节，及时补充有机质种植土。植物正常生长以及水土渗透流失会造成有机质种植土减少，因此在后期养护以及日常管理过程中，根据植物的种类以及生长习性等及时补充合适的有机质种植土，一般每年至少补充1次，为苗木健康生长提供良好的土壤环境。

4.3 合理修剪，加固苗木

屋顶绿化也需要定期修剪维护，以控制植物生长，降低屋顶荷载。屋顶绿化的植物生长速度较快，可能会影响环境的景观性，还有可能加重屋顶荷载，应对植物进行合理的修剪，避免屋顶因荷载过大，破坏屋顶结构。在降雨或者大风来临前，对浅根系、树冠较大的苗木进行加固，支撑。

5 结论

屋顶绿化作为城市园林绿化的有效补充，能够进一步拓展城市绿化面积，为提高城市单位面积绿化量作出积极贡献，为改善城市生态环境贡献自己的力量[10]。作为屋顶绿化的施工人员，需要不断创新和总结施工工艺，在施工中严格按照屋顶绿化施工规范进行施工，严守质量关，后期养护合理、在满足景观要求的前提下节约施工成本。此外，设计施工相结合，设计时结合城市的发展需要以及根据植物的生长习性选择合适的植物，体现屋顶绿化的景观性与实用性，提升城市园林绿化的质量。要充分发挥屋顶绿化的生态效益、经济效益及社会效益，积极推动屋顶绿化施工的发展，从而更好地减少碳排放，助力实现双碳目标。