关于“防止建筑及景观覆土斜面土壤滑坡问题”的研究报告

1、预防建筑及景观覆土斜面土壤滑坡问题的研究报告工程名称：预防建筑及景观覆土斜面土壤滑坡问题的研究学科类别：建筑工程姜绍帅、张晓东、闫英明、窦锦梅指导教师：鞠洪磊、唐魁所在学院、年级：建筑工程学院、2021级工程类别：理科类、工程提由的背景随着我国城市化进程的加速,城市热岛效应日益突出.屋顶绿化可以有效的减轻热岛应、减少水土流失、改善微环境,通过国内外的研究,己经充分证实其在生态方面发挥着的巨大作用.屋顶绿化因能增加绿化面积并提供宜居环境而不占用土地资源,故在土地资源紧张的大中型城市越来越受到关注,已经成为城市生态建筑建设的重要组成局部.但是,通过对北京、上海及省内济南、潍坊、威海、青岛等地的屋顶

2、绿化案例进行实地调研,特别是北京市诸多案例进行了仔细的研究,发现目前国内几乎所有的屋顶绿化研究都集中在平面屋顶,而据不完全估计,我国有50%Z上的城市建筑屋顶为坡面屋顶.由于坡面屋顶倾斜坡面的重力作用,坡面屋顶上的栽培基质、以及基质中的水分和养分都会向下移动,当遇到降雨的径流冲刷,在没有防护的情况下土壤滑坡发生的概率就大大提升.因此,坡面屋顶上的绿化技术比平面屋顶上的难度更大,然而至今,国内对于坡面屋顶上的绿化技术的研究几乎还是空白,研究成果较少,限制了我国屋顶绿化的推广与普及.二、工程研究的意义：目前,屋面绿化种植已成为绿化建筑的广泛趋势,受到人们的广泛关注.而覆土坡面种植技术作为其主要组成

3、局部起着关键作用.与此同时,景观建筑中的斜面在绿色建筑中也充当着重要角色.屋顶绿化起步开展的几年,显现出多方面不尽人意的地方,比方在多雨的南方地区,人工植被覆土坡面往往抵御不住急促的雨水冲刷,特别是覆土斜面绿化,常常造成土壤随雨水形成径流,新植植被连根拔起,或者整体松动塌方.直接影响到工程后期的平安,降低了建筑的平安可靠性能,为建筑及城市开展留下许多隐患,经过对此类案例的了解,并对相关文献的查阅,我们熟悉到?预防建筑及景观覆土斜面土壤滑坡问题的研究?的重要性,它将有利于充实覆土斜面种植这一新兴领域,进而为低碳社会奉献自己的力量.三、工程研究的理论依据:?种植屋面工程技术规程?JGJ155-20

4、07中规定"屋面坡度大于20%寸,排水层、种植土层等易出现下滑,为预防发生平安事故,应采取防滑举措.屋面坡度大于50%寸,防滑难度大,故不宜种植."而在20%50的坡度中,如何采用适宜的方法解决防滑的问题和水土流失的问题,让植物在有坡度的屋面上正常的生长,便是坡屋面绿化设计的主要内容.另外在斜坡角度大于30.时,需要计算坡面的剪应力.从本质和发生机理方面考虑,本课题所研究的预防建筑及景观覆土斜面的土壤滑坡问题,与抗震减灾工程中预防土质松动和道桥工程中的护坡工程的原理根本一致,而这两方面的技术经验几经比拟成熟,于是在民用住宅工程和公共景观工程等方面遇到的覆土斜面滑坡问题是可以

5、对照抗震减灾工程中预防土质松动和道桥工程中护坡种植的根本原理进行解释.这样就为预防建筑及景观覆土斜面土壤滑坡问题提出了另一种解决的思路,有这些考虑,课题组通过查阅文献和到道桥施工现场实地调研与设计人员进行咨询等方式总结归纳了抗震减灾工程中预防土质松动和道桥工程边坡绿化中的成熟技术,并从构造系统、平安设计、灌溉系统、蓄排水系统角度分析了常用植被护坡技术在该两项工程中的运用.以此作为本课题?预防建筑及景观覆土斜面土壤滑坡问题的研究?的主要理论依据.另外为提升课题研究的实效性和时代性,课题组通过网络对国内外坡面绿化的最新技术进行了汇总,并对国内有代表性的大中城市进行了实地调研,分析了不同气候和不同规

6、模的地区在预防覆土斜面水土流失方面的经验.以此作为课题理论依据的补充.四、工程研究的目标：一通过实地调研和访谈确定问题具有的现实意义和推广前景.二通过文献查阅和访谈的方式总结出抗震减灾工程中预防土壤松动滑坡和道桥工程中的护坡工程中的成熟方案.三确定出基于抗震减灾工程中预防土壤松动滑坡和道桥工程中的护坡工程这两方面中可运用于覆土斜面种植的可行性原理.四综合分析论证,确定出基于基于抗震减灾工程中预防土壤松动滑坡和道桥工程中的护坡工程原理的预防建筑及景观覆土斜面土壤滑坡问题的固土排水方案.五、工程研究的主要内容：当土壤以覆土斜面的形式作为建筑表层时,建筑面层和土壤自重对土壤将产生两方面的作用,一方面

7、是静力作用,另一方面是动力作用.从工程力学角度,当有降水产生的时候,从各种形式的受力情况可以看出,在没有防、排水举措和结构护坡的情况下,很容易发生土壤松动和滑坡,降水越大滑动产生的几率和程度就越大.可以说,由于坡面土壤降水未及时排出,斜面土壤粘结性力学性质差而引起的水土流失是导致土壤滑坡的最主要原因.山体滑坡,道桥路基滑坡及覆土斜面种植中的土壤滑坡的原理大体相同,在进行坡屋面或者景观覆土斜面结构设计的时候,具有较成熟技术的抗震减灾工程中预防土壤松动滑坡和道桥工程中的护坡工程是具有很好的借鉴意义,可以以此作为模本进行优化和再设计.在探究抗震减灾工程中预防土壤松动滑坡和道桥工程中的护坡工程二者的解

8、决方案对于本课题可行性问题的时候,是通过模拟实验和综合分析的方式进行,模拟天然降雨过程,研究覆土斜面优先流的形成机理,为揭示降雨诱发覆土斜面变形坏机理提供理论依据和数据支撑,并对已有固土结构进行可行性设计,进而通过比照试验得出相应结论.分析结论和数据,综合设计排放水系统和固土结构.从而确定覆土斜面防排水和固土的最优组合形式.找到预防建筑及景观覆土斜面土壤滑坡问题,减少不必要的翻工,提升效率,降低工程支出.六、工程研究的方法：一实地调查法：前往济南,潍坊,青岛,烟台,威海,北京,上海等地,对典型-3-的建筑景观覆土斜面种植案例进行实地考察,对运用的固土举措,结构构件的尺寸和存在的问题进行勘察记录

9、,并将所存在问题根据结构方式分类进行整理.二咨询分析法：对考察的各个地区的材料进行汇总整理,将调研中出现的问题汇总后向施工人员,工程设计人员进行咨询,并查阅相关资料、书籍找出问题的根源.三实验法：通过对照实验验证降水和斜面的粗糙程度对覆土斜面滑坡问题具有决定性作用.四资料分析法：通过查阅大量图书资料、网络资料,针对检查井所存在的各种问题制定相应对策,以此；来提升检查井的使用质量与寿命.七、工程研究的步骤：一准备阶段：1、知识储藏和材料搜集：多方面多渠道了解当前预防滑坡问题的相关技术和最新成果,对抗震减灾工程中的预防土壤松动滑坡和道桥工程中的滑坡问题的解决方案进行较全面的了解和探讨,对相关资料做

10、分类和汇总,为后期调研和实验做知识储藏.2、咨询专家,获得一手资料：与潍坊市潍坊市园林设计院取得联系,咨询关于屋顶绿化和景观种植方面的知识.3、调研地点选取：考虑到节约经费的问题,省内调研地点大都安排为小组成员家乡所在地的二级城市,省外调研地点也通过详细安排以使费用降到最低.二实施阶段：1、实地调研和记录各个地点坡面种植和道桥护坡工程的根本情况；2、向物业治理人员和现场施工人员了解情况；3、汇总和分析得到的信息,通过小组讨论设计实验方案,通过实验来探究抗震减灾工程中的预防土壤松动滑坡和道桥工程中的滑坡问题的解决方案对于本课题的可行性,获得实验数据,分析取得实验结果；4、将得到的信息和实验结果汇

11、总整理,请指导老师审查、修改.三总结阶段：针对探究的问题,分析调研报告和实验结果,归纳提出解决方法,并进行最后的结论整理.八、工程研究的主要过程:一查阅了?滑坡防治中的关键技术及其处理方法?王恭先中铁西北科学研究院等文献资料,对当前预防滑坡问题的相关技术进行了了解和资料的收集；二采用现场访谈咨询的方式向潍坊市园林设计院的赵工程师进行了关于屋顶绿化和景观绿化方面的咨询和请教,并整理了访谈笔记；三分组对省内的济南、潍坊、青岛、威海,省外的城市北京、上海进行了为期五天的实地调研,调研期间对包括济南泉西大酒店屋顶绿化工程在内的十一个屋顶绿化工程和包括在建的青烟威城际轻轨工程施工现场在内的四个工程进行调

12、研,通过拍照,测量,咨询,笔录的方式获得了一手材料,并在随后的汇总讨论阶段将其整理成较为系统的调研报告；四综合分析了抗震减灾工程中预防土壤松动和道桥工程中的护坡问题中的成熟措施,通过小组讨论分析,确定出了基于护坡工程的挡土墙式,阶梯凹槽式等六种可运用于覆土斜面的可行性原理；五依据可行性的假设,通过小组讨论设计实验方案,确定采用多组比照试验,将实验数据通过统计和图像进行分析；六通过小组研究,确定实验材料,最终得出了使用花洒模拟降水,覆土三合板模拟覆土斜面；七确定基于道桥等工程护坡种植原理的斜面种植固土排水方案,确定出了包括挡土墙表层排水等六种固土排水方案；九、工程研究成果:一通过查阅文献,访谈和

13、调研对抗震减灾中预防土壤松动和道桥工程中的护坡工程两项工程中较成熟的方案和举措进行分析和汇总1、抗震减灾中预防土壤松动滑坡的常用举措国外防治滑坡有100多年的历史,我国从20世纪50年代以来也防治了许多-5-滑坡.在滑坡防治的工程举措上,我国同国外已没有本质区别,美国将防治举措分为绕避、减小下滑力、增加抗滑力及滑带土改进四类.日本将其分为抑制工程和限制工程两大类.我国将其分为绕避、排水、力学平衡和滑带土改进四类.如排水、减重、反压、支挡工程抗滑挡墙、抗滑桩、锚索抗滑桩、锚索框架等均已广泛应用.将前面查阅、调查总结的抗震减灾中预防土壤松动和滑坡问题的国内外较成熟的方案举措总结整理如下：抗震减灾工

14、程中防治滑坡的工程举措绕避滑坡力学平衡滑带土改进改移线路1地表排水系统1减重工程滑带注浆用隧道避开滑坡1滑体外截水沟2反压工程滑带爆破用桥跨越滑坡2滑体内排水沟3支挡工程旋喷桩去除滑坡3自然沟防渗1抗滑挡墙石灰桩2地下排水工程2挖孔抗滑桩后灰砂桩(1)截水盲沟3钻孔抗滑桩焙烧(2)盲隧洞4锚索抗滑桩(3)水平钻孔群排水5锚索(4)垂直孔群排水6支撑自沟(5)井群抽水7抗滑键(6)虹吸排水8排架桩支撑盲沟9刚架桩(8)边坡渗沟10刚架锚索桩(9)洞-孔联合排水11微型桩群(10)井-孔联合排水2、道桥工程中护坡工程的常用举措公路建设工程是线性建设工程,对原地形地貌存在巨大扰动,破坏了原路域的生态

15、环境,加剧了水土流失的危害性.因此,公路工程坡面及场地植被的恢复就日显重要.通过对国内外公路工程坡面及场地植被的恢复技术进行归纳和分析发现,目前常用的公路工程坡面及场地植被的恢复技术大体可分为回填或换填客土技术、喷播技术和植生袋技术三大类型,整体方案可分为为两类,一类单独利用如植物篱、植物桩、植树、栽草皮等植物,对边坡进行防护绿化；另一类和护坡建筑物或土工材料配合对边坡进行防护和绿化,如绿化墙包括栅墙、框格绿化法、植生带毯绿化法、土工网袋,一维或三维绿化法、阶梯墙2化法、带孔砖或砌块等.这样先期能起到对坡面的防护作用,树木长大后,能有效地挡风、挡雨、避荫保水,限制较陡峭边坡的土壤侵蚀,有效地预

16、防水土流失.经过分析梳理,现将道桥边坡防护工程上运用较成熟的举措总结整理如下:道桥工程中预防边坡水土流失的工程举措1、快速生根植物1、绿化墙包括栅墙添加土壤改进剂处理技术1植物篱2、框格绿化法施加肥料处理技术2植物3、植生带毯绿化法喷播技术3植树4、土工网袋,一维或三维绿化法2、铺贴法5、阶梯墙绿化法栽草皮6、带孔砖或砌块二确定基于抗震减灾工程中的预防土壤松动滑坡的举措和道桥工程中的护坡工程这两方面中可运用于本课题的可行性原理1、分析抗震减灾工程中预防土壤松动滑坡和道桥工程中的护坡工程及本课题之间的关系课题小组通过查阅文献,咨询专家的方式,对抗震减灾工程中预防土壤松动滑坡和道桥工程中的护坡工程

17、这两方面中的工程举措从构造系统、平安设计、灌溉系统、蓄排水系统角度分析了其在原理上的想通之处,并在施工对象、工程规模、工程半径、主要因素、工程要点等方面进行比拟,对其之间的联系和差异进行直观的表达,进而分析总结二者应用于本课题的可行性,比拟分析归纳为下表：工程名称施工对象工程规模工程半径主要因素工程要点抗震减灾工程中的预防滑坡工程山体,河道,基坑大勘探距离可达千米土方含水,因素多,体块具有条块、级、层划分排水,固土或挖土,可是具体情况考虑种植道桥工程中的护坡工程路基,基坑,隧道口较大大都在10m内有机质层被破坏,心土层或母质层外露,土壤的理化性质很差蓄排水,固土,绿化建筑及景观覆土斜面防止土壤

18、滑坡问题屋囿,园林景观栽植较小屋面覆土大都在0.5m内,室外景观大都在1m内土薄,蓄排水,保肥蓄排水,固土,保肥,种植2、确定确定基于抗震减灾工程中预防土壤松动滑坡和道桥工程中的护坡工程这两方面中可运用于本课题的可行性原理最终经过小组分析讨论确定了可借鉴和再设计的对预防建筑及景观覆土斜面防止土壤滑坡问题具有可行性的理论原理有抗震减灾工程中防治滑坡的工程举措中的：排水1地表排水系统1滑体外截水沟2滑体内排水2地下排水工程1截水盲沟3水平钻孔群排水8边坡渗沟力学平衡1减重工程3支挡工程1抗滑挡墙7抗滑键道桥工程中预防边坡水土流失的工程举措中的：挑选特种植物纯种植1、快速生根植物2、铺贴法栽草皮种植

19、与护坡建筑物配合1、框格绿化法3、土工网袋,一维或三维绿化4、阶梯墙绿化法5、带孔科或砌块3、对可行性原理进行分析通过以上分析发现,滑坡问题的主要原因与斜面的固土结构和降水有较大关系,为使这两个因素在影响覆土斜面滑坡问题上表现的更加直观,设计了对照实验来验证斜面固土结构和降水对覆土斜面滑坡问题有影响.实验材料：光滑的大理石板1m*1m,瓦楞纹理的石棉板1m*1m,10kg*2±壤,10kg砂子,带有花洒的的水桶,水,秒表,木块,量角器实验一：探究斜面粗糙程度对覆土斜面滑坡问题的影响实验材料：光滑的大理石板1m*1m,瓦楞纹理的石棉板1m*1m,10kg*2±壤,木块,量角器

20、假设：斜面越粗糙,覆土越不容易下滑实验步骤：1、将两份土壤分别平铺在大理石板和瓦楞纹理板上,压实,编号为A组、B组；2 、同时将两个覆有土壤的板一边缓慢的掀起30°、40°、50°、60°、70.,且使有瓦楞纹理石膏板的旋转轴平行于瓦楞纹理的方向,掀起的过程中记录每个角度对应的板上土壤滑落的情况；3 、汇总实验数据组度数/du30°40°50°60°70°A没启义化底部少量土滑下大量土滑下全部滑下剩余少量土B没启义化没启义化底部少量土滑下大量土滑下瓦楞处有部分土4、分析实验结果,A组底部土先滑落是由于底部

21、缺少边缘支撑,板子掀起70时,B组瓦楞内有局部土是由于瓦楞对土的阻挡作用结论：假设成功,斜面越粗糙,覆土越不容易下滑实验二：探究降水对覆土斜面滑坡问题的影响实验材料：瓦楞纹理的石棉板1m*im*2,10kg*2土壤,1带有花洒的的水桶,水,秒表,木块,量角器假设：降水能够加剧覆土斜面滑坡问题的发生实验步骤：1、将两份土分别平铺在大理石板和瓦楞纹理板上,压实,编号为A组、B组；2 、将两板沿平行于瓦楞纹理方向的轴缓慢掀起300用木块踮起固定；3 、对A组持续均匀的喷洒水,B组不作处理,用秒表分别记录10秒、20秒、30秒、40秒两组的情况；4 、汇总实验数据组时间/s10s20s30s40sA土

22、壤湿润下沉板子底部出现局部土壤裂开局部有水浆成股流卜有1/3面积表层土呈水浆状滑下B没启义化没启义化没启义化没启义化5、分析实验结果,A组底部土先裂开是由于底部缺少边缘支撑,之后局部有水将成股流下是应为水的浸润使土之间的粘着力和摩擦力降低,从而滑下.结论：假设成功,降水能够加剧覆土斜面滑坡问题的发生.联系上文确定的可借鉴和改进的对预防建筑及景观覆土斜面预防土壤滑坡问题具有可行性的理论和两次实验结果可知,降水而不能及时排走和覆土斜面对土壤的固着水平是促成覆土斜面滑坡问题的主要原因,由此总结出基于抗震减灾工程中预防土壤松动滑坡和道桥工程中的护坡工程的预防建筑及景观覆土斜面土壤滑坡问题的理论性方案,

23、见下表：预防建筑及景观覆土斜面土壤滑坡地表排水地表组织排水i三z二外载水沟地下排水地下滤水组织排水渗沟侧排水地卜蓄水蓄水材料减重工程与固土结构搭配选取蓄排水效果好的种植基质铺贴法栽草皮固土工程植生毯种植与护坡建筑物配合抗滑挡墙挡土墙框格绿化法阶梯墙绿化法三维土工网三分述基于抗震减灾工程中预防土壤松动滑坡和道桥工程中的护坡工程的预防建筑及景观覆土斜面土壤滑坡问题的方案内容课题小组经过讨论,并听取了指导老师的意见,查阅了相关资料,最终总结出基于抗震减灾工程中预防土壤松动滑坡和道桥工程中的护坡工程的建筑及景观覆土斜面土壤滑坡问题的5类11种固土蓄排水方案,这其中有一些原理的方案已经被运用于实际工程工

24、程中,有一些还处于理论阶段,对于已经实际运用的方案,探究的出发点是研究现有的屋顶绿化案例,发现其中存在的问题,寻找解决方法,是屋顶绿化开展的重要途径.在保证建筑本身不受到损坏的同时让屋顶绿化发挥其作用,以供今后屋顶绿化建设者参考.于是小组通过实地调研对相关工程的现在情况进行了记录,对出现的问题进行了分析和讨论,总结出了可行性的改进建议.另在文中也收录了相同原理的最新坡面种植技术,与园林工作者共同学习.1、减重方案经过调研,了解到市面上具有品质较好的的具备质轻、排水良好,又具有一定的保水、保肥水平的栽培土,但是不同种类其经济性和品质也不尽相同.目前普遍采用的人工土有锯木屑,水饱和后的容量为584

25、kg/m3,木屑外表粗糙,孔隙多,有一定的保水,保肥水平,木屑内含有机质和微量元素,价格廉价取材容易,缺点是木屑轻,易被风吹走,而且锯木屑浇水后易发酵,产生热量的有机酸,对植物生长不利.应在夏季浇水是指发酵后再用,并混入少量石灰中和有机酸.一种为棉籽壳、煤灰与沙壤土的混合土,其比例为7:1:2.此种人造土松软,透气,透水性好,且呈微酸性,适于植物生长.锯木屑和沙壤土混合,比例为7:3,或者锯木屑与沙壤土和垃圾灰混合,比例为1:1:1,效果均很好.国外常用由珍珠岩、腐质土、鸟粪等混合而成的基质,不仅可以保证轻质土壤的普遍采用,并且让屋顶绿化土层的厚度与荷载大大降低,但价格较高.目前国内屋顶绿化土

26、层的最小厚度一般为30cm,高大树木的种植土层往往要达到1.5m以上,而在日本屋顶绿化技术中,种植土层最小厚度仅5cm,而有大型树木的屋顶绿化种植土层的厚度仅在60cm左右.例如,大阪难波公园屋顶绿化的种植土层平均厚度55cm高大树木局部深度为80cm大阪中央体育馆屋顶种植土层平均厚度仅为50cni屋面种植土层的降低为设计带来了更大的灵活性,同时屋面荷载的降低也减少了土建的投资.2、铺贴式固土方案(1)总述近些年来,国内外越来越重视对城市建筑物及景观的绿化,各项试验结果也说明,植物的根系和茎叶对防治水土流失有很好的效果.植物根系间的网兜效应或者是锚固作用,增强植物根系与土壤间的凝聚力,增强土壤

27、的抗冲蚀力,从而预防造成地表径流的冲刷,保持水土流失.而枝叶繁茂的树冠能有效阻止雨滴对地表的直接击溅,在林内形成二次降雨,从而有效的预防地表土壤遭受溅蚀.坡面绿化过程中,所播种的植物从其发芽,生长,到真正到达固土效果需要较长的时间,而在此过程中,自然因素会对裸露的坡面产生一定程度的破坏.尤其是在降雨的过程中,下落的雨滴打击坡面时,把动能传递给土体,产生的分裂力使土体颗粒分离飞溅,在滴溅过程中,雨滴动能越大,撞击分裂力越大,被溅出的土粒数量也越多,同时,降雨形成的地表径流带走已被滴溅别离的土粒,进一步可引起坡面片蚀、沟蚀.从而造成不同程度的水土流失,而草皮铺设法那么成功的解决了上述问题,(2)原

28、理：铺设法就是利用事先栽种培养好的草皮对需要进行绿化的坡面进行铺设,通过科学的铺设程序使得草皮能够在最短时间内适应坡面土壤环境,从而迅速到达预期的坡面防护以及绿化目的.(3)优点：它能够快速的提升园林工程的绿化效果,同时通过草皮自身携带的土壤能够有效保证植被生产环境以及条件的稳定,使得培养好的草皮能在最短的时间扎根到原有的坡面,到达锚固的作用,到达了预防水土流失的效果.并且草皮的铺设技术是将预先种植培养好的草皮割成一定大小比例的局部,在需要绿化的坡面铺成格子形状,然后采取举措对其进行固定,使得草皮自身携带的土壤能够有效的与坡面土壤进行粘合,保证园林绿化工程效果的实现.(4)工程实例铺贴式是坡面

29、绿化设计中常用的方式,北京华茂中央、军区总医院宿舍、北大医院第二住院部、中日友好医院、北京丰台区木樨园百荣商场二期、北京园林研究院楼等多个案例都采用了铺贴的方式.这种设计方式直接以植被层进行铺装,在植物生长的初期就可以到达初步的保持水土的效果,常配合施工快捷,植物选择以景天科为主.(5)铺贴法的创新应用：1、夹层种植法原理：夹层种植法是当前日本在边坡植被防护中较常用的方法.一般通过绿化网来实现.网采用抗拉强度高的尼龙等高分子材料编织而成,分上下两层,底层为一个高模量根底层,表层为起泡层,两层网形成一个蓬松的网包,两层网中间每隔一定间距包有肥料、草种、稳定剂,这样在雨水的等的混合物,使用时,直接

30、铺在坡面,然后用锚钉或竹签固定.优点：由于网包的作用,能降低雨滴的冲击能量,并通过网包阻挡坡面雨水的流速,从而有效的抵御雨水的冲刷；网包中的填充物能被很好的固定这样在雨水的冲蚀作用下就会减少流失；在边坡表层土中起着加筋加固的作用,从而有效预防表层土的滑移；有助于植被的均匀生长,植被的根系很容易在坡面图层中生长；在植物生长的前期起到了很好的预防水土流失和防风力侵蚀的作用.2、植生毯方案原理：环保草毯使用稻秸、麦秸、玉米杆、椰壳纤维、大麻、黄麻、亚麻废弃纤维等为原料,连同草籽、肥料一起编织成草毯.使用时,如同铺地毯一样,将草毯覆盖于山坡、路基或坪床上并浇水,假设干天后,草种发芽生长,根系连同草毯一

31、起附着于土壤上,就好似给土壤盖了一层地毯,从而降低雨水对土壤的冲刷,起到保持水土的作用.优点：a.可抗水和风的侵蚀,固化地表、具有既定的蓄水水平.b.且在草坪长成前就能对土壤表层起到很好的保护作用.c.材料骨架为稻秸、麦秸、玉米杆等粮食作物残料,来源广泛,变废为宝,降低了草坪建植本钱,且在为生产环保草毯提供了巨大的原料资源的同时,也解决了由于秸秆燃烧带来的空气污染问题,并且还为农民增加了经济收入,提升了农业综合效益.符合我国根本国情.下列图是环境保护草毯结构.1.网2.天然纤维层(秸秆)3.带草籽的营养土4.纸5.网图片来源：:/3、抗滑挡墙式(以下简称挡土墙式)覆土斜面固土方案(1)原理：挡

32、土墙式斜面固土结构即在斜面上沿坡向垂直方向设置一定高度的挡土墙,来实现覆土斜面固土.挡土墙式坡屋面绿化中,植物仍旧是在斜面中生长,只是缩小了植物种植的区域,让植物在一定范围内生长,进而减小水土保持区域,挡土墙可以对此区域内水土起到拦截,以阻挡水土流失,起到一定的保护作用.两挡土墙间距越小,固土效果越好.经比照试验,挡土墙式的适用坡度为20%50%之间,坡度越大挡土墙的间隔应越小.也可以在旁边设置园路等.这种形式可以上人,以供做游览.同时有了后期维护的可能,在植物选择上也稍微灵活一些,可以选择一些低矮的灌木类、地被类植物.适用于大面积的屋面,是比拟寻常的一种坡屋面绿化方式.(2)工程实例：北京市

33、海淀区四季青桥郦城小区小区多数住宅建筑的屋顶均采用波浪式屋顶绿化.现场调研发现,其种植形式有两种,一局部采用了挡土墙的形式进行一定的阻隔水土的设计,另一局部是没有进行挡土墙的设计.挡土墙式的坡屋顶绿化采用结构反梁形成多个长方形的小仓,固土效果良好,屋顶两侧有走道和栏杆,给后期维护人员带来方便,在坡屋顶绿化上设置了采光天窗及出屋面的设备.郦城小区栏杆以内局部得绿化采用挡土墙式种植方式,在建筑下部植物长势良好,但是在屋顶顶部,水土流失问题也较为严重,高处的植物长势远不如较低处茂盛,并且由于后期维护的缺陷,一些构造层次已经不能满足使用需求.而栏杆两侧的部位那么没有设置挡土墙,植物长势更差,植物几乎大

34、面积枯萎.由此可见,在坡屋面绿化中采用挡土墙的方式能在一定程度上缓解水土流失的问题北京市海淀区四季青桥郦城小区现场调研图3挡土墙式覆土斜面固土方案创新应用-防滑挡板式坡屋面1、原理：防滑挡板式坡屋面是指在坡屋面绿化中用PVC防滑挡板过滤板和耐根穿刺防水材料均为PVC聚录乙烯制品,适用于基质厚度为150m做度小于等于50%勺轻型屋顶绿化,也可以在压型钢板屋面中应用.防滑的原理是将防水层耐根穿刺材料、保温层、钢筋混凝土几层之间采用机械固定,当屋面坡度大于20%寸,采用防滑挡板防止土壤下滑,防滑挡板可以直接与PVC耐根穿刺防水卷材胶粘或热风烤接.2、与挡土墙的区别与联系防滑挡板式和挡土墙式在原理上有

35、一定的相似之处,都是在坡屋面上设置挡板,预防土壤下滑,两者的材料不同,挡土墙的材料可能是钢筋混凝土的反梁或者砌体结构,防滑挡板主要材料就是PVC并且和防水材料连接形成一个整体.由此可见,防滑挡板系统的优势是连接更稳定,荷载更小.有保温隔热屋面中和无保温隔热屋面都可以采用防滑挡板式进行屋顶绿化,有保温隔热层的屋面中,过滤挡板和PVCB水层进行胶粘或热风焊接.无保温隔热层的屋面中,没有保温层,在屋面上先水泥砂浆找平,然后铺设防水层、排蓄水层、基质层和植被层.保温隔热屋面构造做法无保温隔热屋面构造做法厂粮上植被层指蓄水层一粮卜一植极层排小蓄水层>=r5,厚耐用穿刺尸士的水层鼠是思般伴L'

36、;Ml高厚耐和案刺M?防水层池风心接一2.厚1厘一豆水泥砂浆找平层-纲筋混凝土度而p¥<过褪根保温隔热屋面构造做法、无保温隔热屋面构造做法示意图是根据相关资料小组通过CA蹂制成建制能凝土忐道板.,根股走道板蓄柞水出同禹-基料排水板口江过滤板在压型钢板中应用PVC过滤挡板大样图在压型钢板中应用PVC过滤挡板大样图是根据相关资料小组通过CA脍制成江中制药工程工程案例实景照片3、结构设计：此结构与台阶式相结合,梯田股连成片.当大雨来袭时,预防泥土等在雨水的冲刷下流失,造成不必要的损失；同时,内含排水管可在雨水湍急时将水很快排掉.4、改进与优化：挡土墙的高度以及排水管的直径都应与不同地

37、区以及屋顶的不同坡度相适应,因为不同区域降水以及风速等都不尽相同.此外屋顶的高度也有一定的影响,对同一地点的泥土重力以及风速都造成一定的影响.4、阶梯凹梢式斜面固土结构(1)原理：将斜面向一个或多个方向逐层退让,在退让的局部形成一定的空间平台,在平台内做凹槽进行种植,最终整体形成阶梯状斜面绿化效果.虽然是坡面,但植物其实都是在平台上生长,也就几乎不存在水土流失的问题,这种方式解决了覆土斜面绿化的水土流失问题,是实现坡屋面绿化中比拟理想的一种方式.优势就在于虽然植物生长的平台面积不是很大,或者宽度不是太宽,但植物的种植面是平面.阶梯凹槽式斜面固土结构式坡面绿化可以适用于各种坡度的屋面,只要建筑的

38、退台有可以种植绿化的空问,就可以进行屋顶绿化.在不同情况下,不同面积,不同坡度和承载力的建筑或景观斜面需要设计不同构造的阶梯凹槽式斜面固土结构,大型公建,联体住宅和大面积景观斜面绿化,为使结构巩固,整体性较强,宜采用混凝土构造结构；独立式住宅,小面积景观斜面绿,为使其轻盈,灵活,减小荷载的同时满足造型的需要,宜采用装配式阶梯凹槽式斜面固土结构.(2)工程实例位于日本福冈市中央区的“ACROS福冈就采用了阶梯凹槽式斜面固土结构的方式实现了坡屋面绿化.ACROS哥冈是一个带有巨型楼顶阶梯花园的建筑.这个花园屋顶涵盖35000个植物,共76个品种,高于地面60米.阶梯状屋顶花园建成后,没有进行过人工

39、灌溉.现已到达了近于无灌水、无肥料的生态型治理要求.“ACRO福冈葱郁的屋面,山结构形成的退台上种满了植物图片来源：://wikipedia/commons/9/93/Acrosfukuoka02.jpg:/1、原理解析: 建筑设计方面设计师为了建造能够使台阶状屋顶花园与建筑南侧的公园连为一体的绿化空间,有意把整个建筑的1/4处理为地下空间,把地上113层60的的台阶状屋顶设计为屋顶花园.并把台阶状屋顶当成一座山体处理,使南侧公园的绿化植被与台阶状屋顶的混植植被融为一体.每一层植被由台阶屋顶植被与栽植于下一层墙体上凹槽内的植被组成,整体上使山脊植被与山谷

40、相连. 结构设计方面,主要表达出覆土斜面屋顶绿化作为新兴的工程工程,可参照的资料和文献较少,要通过模拟试验来减少和预防施工中的盲点和建成后的隐患.“ACROSS冈施工之前,对人工土壤的性能、排水系统、灌溉系统、树木支柱保护、景观、台阶花园的治理等进行了充分的预备试验,建成后,还进行了人工降雨试验.对结构和构造进行不断地优化设计,到达最正确的固土蓄排水水平,建成后在经历屡次的台风危害以及1994年夏季大干旱后,植物依然生长茂盛.对土壤的比重、经年变化、保水性能、排水性能、耐风性能支柱、预防飞散、治理、施工等工程进行了综合试验后,选择了质轻、保温与保水性优良的人工土壤.屋顶的雨水通过土壤渗透到下一

41、层台阶,最终到达地面而被排掉.合理的土壤配比和蓄排水结构使台阶状屋顶花园建成后,没有进行过人工灌溉.现已到达了近于无灌水、无肥料的生态型治理要求. 排水设计方面,该建筑的每个台阶都有伸出的排水管,从最高的一层到最低的一层,当屋面上有水流时,顺着排水管道逐层向下,局部台阶上设置了排水的沟檐,将多余的水排出.整个屋面都在植物的覆盖中,从建筑的最高层一直延伸到地面.剖面排水示意图剖面图示意图,剖面图根据相关资料小组通过CA聆制成施工过程a.铺设耐压透水通气板对于人工栽植基盘的绿化来讲,排水与通气是最重要的条件.在长期土壤枯燥的情况下,可以通过灌溉来解决,但土壤过湿会对植物的生长造成危害.土壤的排水性

42、与通透性具有直接的关系.所以,铺设耐压透水通气板是屋顶花园施工时最主要的作业之一,同时,该层也具有一定的预防植物根系穿透的作用.b.铺设透水无纺布透水无纺布对调节水分与空气的流动具有重要作用,并可以预防土壤颗粒的下渗.一般需要铺设屋顶绿化面积的120%,即如果绿化面积为100m2的话,那么需要铺设透水无纺布120m2c.填入特制栽培基质先填入一层排水层,再填入特制栽培基质,充分浇水后,进行轻轻碾压.d.栽植植物多把盆栽苗木从盆钵中移出后连带土坨一并栽植.e.铺设表层保护基质特制栽植基质为白色粒状物,在栽植植物的缝隙铺设3cm的表层保护基质.竣工以来,有关的大学研究室与技术研究所对台阶状屋顶花园

43、的热环境进行了调查.夏季水泥屋顶的温度比有绿化的局部高出20余摄氏度,栽植土壤的地温也比气温低近10C,绿化还降低了室内温度.建筑各侧的气温,以有台阶状绿地的南面为最低,这是由于屋顶花园植物的降温作用所致.由于屋顶绿化所使用的人工土壤具有优良的保温性与保水性,降低了空调的负荷,由植物的蒸腾作用带走热量,抑制了周边气温的上升.台阶状屋顶花园不仅创造了城市中优美的景观,还降低了环境负荷,同时抑制了日益严重的城市热岛现象.2、改进与优化："ACROS福冈所设计的固土蓄排水构造能将多余水分排出,以此为根底,我们设计了利用中空挡土墙作为排水媒介的排水结构如下列图左,根本结构是将凹槽的挡土墙做成

44、中空或者预埋管道,管道外扎空,外包滤水材料,预防泥沙进入管道导致堵塞,下连接管道有组织排水.如此以到达蓄排水的目的.1、底部排水管孔2、上部集水管1、排水檐沟,大量水从此溢出,剩余的少量水为提升排水量,适应降雨量较大地区的种植需要,考虑到当遇到持续的大量降水时,土壤基质来不及排水,大量水积聚在土层外表,为使这局部水顺利排出,设计了檐口微高于土壤基质的溢水檐沟如上右图渗入槽底由排水口进入檐沟,再由檐沟经有组织排水排出.挡土墙可以是丰富变化的,能够丰富建筑立面,使得建筑更加充满光影变化和虚实变化如下列图.运用三维结构软做tchup进行形体模拟分析组合式阶梯凹槽斜面固土结构实地调研照片水泥浇筑或者砌

45、筑型阶梯凹槽斜面固土结构更适合大面积支撑力较大的建筑斜面,现代屋顶花园和景观的设计中,更多灵活的小面积斜屋面的绿化情况,对固土结构要求较高,除了固土、蓄排水水平较强之外,更要轻盈,灵活.以阶梯凹槽斜面固土结构为根底,我们优化设计了组合式阶梯凹槽斜面固土结构,以结构稳定性能抗老化性能良好的pvcM料作为主要材料,来制作种植槽.具覆盖和固着通过连接扣来实现,种植槽之间相互连接成面,覆盖在斜面上.组合式阶梯凹槽斜面固土结构种植,首先在工厂预制组合式种植槽,特别设计的连接扣使种植槽能够相互连接组合,每一个种植槽就是一个单元体,这种建材的工厂预制和施工的单元组合将在很大程度缩短工期,降低施工.为使增强结

46、构的适应性使其竟可能多的适应不同的坡度,连接处是装在可滑动的沟道上的,这样前后组合的种植槽可以在竖向相互滑动,以此根据实际需要调节整体坡度,提升了结构的适应性.另外,由于是pvcM质,其产品可设计成多种尺寸,只需设计不同的铸造模具,以此来满足不同种植的需要.为满足不同的种植斜面,单元体不仅可以收集供植物需要的雨水,还可以过滤多余的水分,保证植物不会烂根.容器内有完整的供植物生长需求的各个构造层次,并且容器本身就是隔根装置,杜绝了植物根系对建筑屋面的损害.在屋顶绿化改造中,用组合式阶梯凹槽斜面固土结构改造的方式是比拟方便快捷的,同墙面容器式类似,除了可缩短施工周期外,施工后的绿化可以根据设计要求

47、再次设计形成另外的组合方案.在后期维护时也较为方便,可以更换局部枯萎的块绿化模块,也可以到工程进行二次加工后再次使用.具优点是无污染、可重复利用、无毒无污染、长寿命、价格低廉、施工快捷、维护方便、利于更换.缺点是植物选择方面只能选择景天科等根茎较小,高度较矮的植物.模块式屋顶绿化的构造组成有种植容器、排蓄水层、隔离过滤层、种植基质层、种植植物这5个主要局部组成.模块式改造对原有屋面的影响很小,因每一个模块都是一个单独的系统,不需要屋面再进行防水、排蓄水、隔根、基质等各个构造层次的增加,所有植物所需要的都在模块的设计中,模块与屋面相互独立,模块也可以再次设计和利用.容器式固土结构a.原理：容器式

48、是将不同的植物种植在特定的容器中,根据设计要求拼制成不同的形状和图案.将容器与屋面结构固定在一起,每个容器中都可以种植不同颜色、种类的植物,植物在各自的容器中生长.容器的搁置解决了水土流失的问题,也解决了破坏结构表面的耐根穿刺的问题.容器式坡屋面绿化方式简便、并且绿化效果好,但是造价颇高.这种绿化形式同样适用于地被类植物和灌木类植物,根据植物类型的不同,容器的形状也不尽相同.b.工程案例2021上海世博会沪上生态案例馆的坡屋面绿化就是采用这种形式,借助不同植物的不同颜色将红、黄、绿和玻璃天窗屋面有机结合,表达出了生态节能的理念,也成为上海世博会建筑群中的亮点.种植的植物以景天类为主,每种颜色都

49、采用不同的植物,各种颜色的植物相互搭配,在满足设计要求和美观的同时解决了很多案例中植物单一的问题.屋面上各个容器之间用钢筋相互连接,容器和屋面结构固定,最大程度上保证了容器的稳固,并且完全不影响植物的生长.2021上海世博会沪上馆生态案例图片来源:image.baidu/i?word=%202121%E4%B8%8A%E6%B5%B7%E4%B8%.Jpg:image.baidu/i?ct=503316480&z=&tn=baiduimagedetail&ipn=d&word.jpgc.原理解析：容器和基质的选择在在覆土斜面种植设计中,为预防滑坡问题,可以先将植

50、物种植在含有基质的容器中,然后将容器固定在屋面上,不同的容器内的基质和植物是单独分开的,这种方式能有效的解决大面积水土流失的问题.图案设计与拼接先培育容器中的植物再装配在一起的建造方式非常方便,设计师可以先设计出需要的色彩和图案,然后用相应的装满不同植物的容器相互拼接,快速的到达设计要求.在坡屋顶中的应用1容器式坡屋面绿化在针对坡面的水土流失中有着较大的优势,由于容器是供植物生长所需的基质都放在单独的容器内,基质不会轻易的流失,也不会造成坡屋面的贫瘠.2这种方式的回收利用价值高,当植物不满足设计需求时,可以将容器拆卸,重新培育植物.容器式适用于各种坡度的屋顶绿化,甚至可以到90.的墙体绿化,容

51、器式也是目前墙体绿化的主要方式,另外还可以应用于平屋面中.灌溉方式关于容器式内的灌溉和水流失问题,希望和灌溉系统结合设计,采用滴灌的方式对绿化进行灌溉,最大程度的利用水资源,减少水流失.容器化模块绿化的优点解析：1植被的选择这种屋顶绿化常选用的植被有佛甲草、垂盆草、凹叶景天和落地生根等几种多年生草本植物,基质常常使用人造营养土和改进土,容器化模块绿化技术的优越性远远地超越了传统简易式屋顶绿化,它在节能减排及景观气氛营造方面的优点更是尤其突出.2构造设计优点首先,容器化模块绿化在满足荷载的要求下,可快速的安装在任何平屋顶上,不需要对原来的屋顶进行改造,非常适合旧建筑的屋顶绿化改造工作,降低了工作

52、的复杂程度,并且能加快整改效率.其次,容器化模块绿化重量轻,灵活多变,可任意拼装,各个单元模块之间能够形成统一的排水系统,并且排水坡度是可以调整的.第三,容器化模块绿化的模块是预制的,植物是在苗圃中统一种植的.因此,这种新技术可以实现工厂化生产！专业化治理,系统铺设完成后,绿化景观马上呈现,植物成活率高,而且景观可以经常变化.3)材料及技术开展目前,这种技术在德国、美国、日本等各国已经成为迅速开展的新技术,我国也在加紧推广实施这项新技术,国家城市绿化工程施工及验收标准CJJ/82-996标准便将其作为屋顶绿化技术的推荐技术,国内屋顶绿化还存在各种各样技术上没有克服的困X隹,要研究不同建筑结构对不同种植绿化的选择,种植层和植物与所处环境的关系,低层建筑与高层建筑屋顶绿化以及南北方种植植物的差异,工程防水的要求和做法等可以看出,未来的屋顶绿化工程技术需要开展新型技术研究,开发创新型的屋面绿化构造系统与材料,切实解决屋顶荷载、防排水、防渗漏等技术难题,并且着重要研究,开发高新技术与材料,如人工轻型土壤基质！新型蓄排水材料等.因此,加大科研经费投入,加快开发科学！实