高架桥垂直绿化存在的问题及解决方案

高架桥垂直绿化存在的问题及解决方案作者：安友科技_李晓东近年来，随着高架道路系统的逐步完善，为进一步扩展城市绿化空间，美化城市环境，国内各个城市在推进地面绿化建设的同时，大力发展以高架桥垂直绿化为重点的立体绿化建设，取得了可喜的成绩。作为率先尝试高架绿化挂盆技术的城市，其绿化创新理念对全国其他各大城市的高架、立交绿化起到了一定的示范作用。这些高架上的绿化主要是以盆栽为主，采用外挂和顶置两种形式。随着时间的推移，在使用过程中，常年的风晒雨淋，使这些挂盆在美化道路环境，形成空中绿链的同时也逐渐显现出一定的弊端及安全隐患。与此同时，一些新科技、新技术、新观念的涌现，也促使与时俱进的我们重新审视这些服役已久的绿化盆栽，并提出改造提升的新要求、新标准。一、高架桥垂直绿化存在的问题1、实例分析1.1以上海延安路等高架桥垂直绿化为例分析绿化容器存在的问题（如下图）分析：①绿化使用的挂盆塑料容器在室外日晒雨淋易老化，安全性较差，使用年限短；②塑料容器耐热性差，热膨胀率大，易燃烧，燃烧时产生有毒气体；③容器本身不具有蓄水功能，水、土、肥保持时间短，易流失；④容器采用较薄的塑料制作，没有保温隔热的效果，功能性差。（左：外挂式花盆右：顶置式花盆）固定容器结构存在的问题（如下图）分析：①固定容器结构暴露面大，易锈蚀，不美观；②容器与结构缺少固定件，植物蓬径变大后遇强风，易挪动，有安全隐患；③整体用钢量大，焊点多；④钢结构维护量大，成本高。（固定容器结构）植物养护存在的问题（如下图）分析：洒水车人工喷灌很难控制喷灌面，对周围环境造成污染；②由于使用洒水车养护期间对交通造成影响，所以养护的时间和周期受到限制；③养护需投入大量人力，物力，养护成本高。（洒水车）排水设计存在的问题分析：①灌溉用水通过盆底的排水孔直接流出，易造成桥体和周围环境的污染；②长时间无蓄存的流水冲刷，造成土壤的滞水、保肥能力大大降低，造成土、肥很快流失。据了解，上海每年都要在高架桥垂直绿化的后期养护和更新上投入大量人力、物力。并由《上海高架桥垂直绿化整体更新工程》招标公告得知，上海市相关部门仅在2013年就投入2000万左右为完善高架道路整体景观面貌，针对上海高架垂直绿化盆体老化、内外盆之间用自攻螺丝进行固定的连接松动、排水不畅等问题，对高架道路垂直绿化进行整体更新。由此可知，高架桥垂直绿化如果前期设计的不合理，将会在后期引发很多问题，其改造同时增加了很大程度的成本消耗。1.2以合肥包河大道高架桥垂直绿化为例分析据了解，包河大道高架北起繁华大道，南至金斗路南，全长8.5公里。其中I标段北起繁华大道南至花园大道，全长约2.5公里，主桥长重点说明排水设计存在的问题（类似杭州高架桥垂直绿化）（如下图）分析：①早期的自动滴灌供水系统设计不够合理，高处浇足了水的时候，低处水漫溢，低处浇足水时高处又没浇到位，而且自动滴灌喷淋安装在高架桥道侧，喷头常被车辆刮落。一些路段因自动供水系统失效又不得不采用水罐车上高架人工浇水，影响高架交通畅通和人员安全。之后改进了喷淋系统，完善了排水系统，即如下图的排水槽设计，设计理想目的是让满溢的滴灌水或者雨水通过盆栽底部下的排水槽接收将全部流入花盆的底托槽内，污水因此不会流到桥下产生污染，但是桥上的灰尘以及植物的落叶等随机的掉落到排水槽，造成排水槽的堵塞，排水系统失效，同时污水不能正常排出，积累在排水槽内，长时间对花盆底部有相当程度的腐蚀损坏影响；②灌溉系统所使用的滴灌管道设计的不合理，导致部分滴灌头无法灌溉，影响植物水分正常获取。（左：满溢的滴灌水全部流入花盆底托槽右：滴灌头因某原因插入泥土无法浇灌）容器问题:早期安装的绿化挂箱全部为顶置式挂箱，存在安全隐患。之后，容器有所改进，但功能性仍较差；合肥其他高架桥垂直绿化使用容器存在的问题（如下图）分析：①采用单个塑料花盆固定在桥体桥栏上，固定装置暴露在外部，容易生锈且影响美观；②塑料花盆使用易老化变形和损坏，使用寿命较短，后期会存在更换问题，增加了隐形绿化成本。其材质不具有隔热保温功能，不利于植物不同季节的生长；③植物存活，由于花盆容积较小，植物生长受到极大限制，同时容器过小，内部所含有的植物土壤及基质成分也无法满足植物，长期此种条件下，植物容易大面积死亡；④无自动滴灌装置系统，后期养护麻烦且人工浇灌不容易控制，浇灌时易造成水体洒落到公共空间，影响街道治安和造成二次污染。（塑料花盆）1.3以广州内环路高架桥垂直绿化整饰工程为例分析广州市内环路高架桥垂直绿化长达20公里，投资总额约为3500万元，原本设计分为两个施工标段：内环路高架桥（恒福路—省汽车站段）、中山一（广州市内环路高架桥）固定容器结构存在的问题（如下图）分析：①固定容器结构暴露面大，易锈蚀，不美观；②容器与结构固定件极少，仅两个固定点，遇强风，易挪动，有安全隐患。其灌溉系统以及绿化所使用的容器也存在相关问题。据了解，并由广州《桥梁绿化及配套设施升级改造勘察设计》招标公告得知，2013年广州对全市100座立交桥和天桥的桥梁绿化及配套设施进行了升级改造。其改造项目总投资为人民币6338万元。项目工程建安费用限额为人民币5046万元,其中，绿化为3510万元，市政为1536万元。主要包括：一是桥梁绿化升级改造。更换立交桥和天桥部分苗木，进行绿化升级改造，绿化面积约15778.04平方米。二是配套设施升级改造。包括更换破损、漏水花盆约26971个；对锈蚀的钢支架进行防锈处理，对破损的支架进行加固或更换；对排水系统进行改造，将新增排水管接驳点至市政雨水检查井中将高架桥，立交桥的PVC排水管更换为U型PVC排水槽；对绿化灌溉系统进行改造，将喷淋浇灌改造成滴灌；更换铝塑板；对部分桥梁加装水表约45改造工程耗资巨大，改造内容很多，这表明之前的高架桥垂直绿化在后期确实存在很多严重的问题，导致相关部门不得不投入大量的财力、人力进行解决。1.4以昆明二环西路黄土坡高架桥垂直绿化为例分析（昆明二环西路黄土坡高架桥）绿化容器存在的问题（如下图）分析：①绿化使用的塑料容器在室外日晒雨淋易老化，部分已破损，使用年限短；②塑料容器耐热性差，热膨胀率大，易燃烧，燃烧时产生有毒气体；③容器本身不具有蓄水功能，水、土、肥保持时间短，易流失；④容器采用较薄的塑料制作，没有保温隔热的效果，功能性差。种植基质问题：种植容器内部的土壤基质因为容器破坏而减少，导致土壤基质水土肥流失，无法正常满足植物生长。固定结构问题：①固定容器结构暴露面大，易锈蚀，不美观；②整体用钢量大，焊点多；③钢结构维护量大，成本高。（庞大的底部固定托架）类似实例有衡阳市解放西路与西外环路的高架桥垂直绿化，问题分析如下：①采用单个塑料花盆固定在桥体桥栏上，塑料花盆易老化，使用寿命短；（悬空的塑料花盆）②塑料花盆水泥栏杆上的只有窄窄的一条，悬空而置，存在安全隐患；③采用普通的土壤基质，土壤基质重量重，荷载大，同时长期提供给植物的营养必须物质也无法满足；（大块的种植土）④固定结构问题，除了底部的钢结构庞大（问题同上）外，同时上方固定容器的结构过于单薄以及不牢固，存在安全隐患。（左：固定结构右：固定结构的连接）2、问题总结通过实地考察调查研究，总结目前高架桥垂直绿化存在的问题：一、绿化设施功能性差且易老化的问题。随着时间的推移，绿化设施结构及种植容器以及基质等超过使用寿命引起老化，造成高架桥垂直绿化不能继续或直接终止；二、二次污染问题。高架桥垂直绿化中排水管道系统设计不合理，造成桥上污水无法通过相应排水管道排到污水处理区，造成桥下道路二次污染；三、浇灌问题。传统的高架桥垂直绿化普遍使用比较麻烦的人工浇灌方式，不仅绿化养护成难题同时耗费人力财力且可能会在人工浇灌过程中引起公共区域不方便；四、高架桥垂直绿化植物后期养护问题。后期养护会长期花费一定的人力财力；五、植物生长存活问题。高架桥特殊的生态环境，比如废气导致种植土壤PH偏高、盐渍化程度严重、灰尘、桥表层水泥材质引起的起伏温度、高度气压等，导致植物生长存活难；六、高架桥垂直绿化景观问题。部分高架桥垂直绿化设计过于杂乱复杂，与城市整齐美观以及桥体规划和谐相违背；七、高架桥桥体外侧承载问题。高架桥外栏的结构决定了其本身承载重量。部分高架桥外栏设计并没有考虑到绿化情况，使得桥体无法安全保证承载重量较大的绿化悬挂设施。二、高架桥垂直绿化的解决方案1、更新设计方案了解事实及问题后，分析发现国内高架桥频频问题出现是因为其绿化设计所采用的设计方法大多是沿用老办法，没有解决问题的关键，需要科学改进与创新。对于此，这里提出一套比较新的且系统性较完整的解决方案供参考。1.1设计原则设计原则：遵循安全性、景观性、功能性、植物四个原则进行科学合理设计。①安全性设计上，考虑到绿化设施需自身重量较轻，与高架桥的连接需牢固且便于检修，淘汰将连接结构过分裸露至空气中或者存在安全隐患的顶置花盆设计；②景观性设计上，考虑到绿化盆与高架桥体颜色结构尺寸等需达到外观上和谐统一；③功能性设计上，考虑到绿化盆需要具有提供植物生长环境且节约养护成本的功能，这点上考虑的不仅仅是短暂的植物生长存活及视觉美感更加要重视绿化长期进行的持续性以及生态作用影响；④植物选择设计上，考虑到高架桥恶劣的生长环境以及景观效果，植物需：管理粗放、长势良好、色彩鲜明，且严格要求植物的耐候性方面良好。1.2设计目标设计目标尽可能达到：①安装形式更安全，更方便；植物生长更健康，品种更丰富；②整个系统与高架桥建筑外观更匹配，更精美；③养护浇灌用水节约50%左右；④集中排水，大幅度减少对周边环境和桥体的污染；⑤尽量收集各种水源，减少水资源的浪费；⑥种植盒体使用寿命达到30年以上，总体减少建造费用；⑦明显减少养护工作量，降低日常养护成本；⑧从施工、养护等方面将高架桥垂直绿化对交通的影响降到最低。1.3设计方案整体主要设计方案如下图所示：（安友高架桥垂直绿化系统设计方案示意图）系统详细介绍①轻质蓄水种植容器特点：具备重量轻、耐老化、具有蓄水功能、保温隔热性能好、环保，造型美观、有多种颜色可供选择、还有收集雨水的作用等。相比现有的塑料容器、玻璃钢容器具备使用寿命长、承载力的要求小、有很高的水分保存及供给作用、充分地保护植物及其根系等优势，为植物生长提供好的环境。②固定结构轻钢结构特点：轻钢结构设计受力合理、牢固、重量轻，保证系统稳定、安全；轻钢结构隐藏于轻质蓄水种植容器内部；采用部分悬挂结构，减少在桥体上直接钻孔、焊接等，安装简便、美观；不易锈蚀，后期更换、检修种植容器更加方便。（轻钢结构）③轻量营养基质特点：轻量；保水、保肥、缓释，提供植物必要生长成分；有机物及微量元素丰富，肥力持久；不易发生病虫害。相比普通培养基质，具备轻量、能很好的维系植物长期生长的优势。④植物选择设计：根据本地气候条件及植物特点，选用少维护、耐候性强，对人体无害的植物品种；喜光，逆抗性强：梅雨季节不烂根枯萎；夏季耐炎热高温；冬季耐低温；观赏性强：色相变化，季相变化。相比选择仅景观性较好的植物，可选用黄馨，迎春花，三角梅，红、绿刺梅和杂交小叶扶芳藤等植物，能抗高温、耐严寒、耐旱，可粗放管理，更符合交通安全原则且好养护以及有利于高架桥垂直绿化的长期性持续。⑤循环系统：包括自动低压灌溉系统和集中排水系统。自动低压灌溉系统使每个种植容器内的植物都能得到精准均匀的浇灌及施肥施药等，集中排水系统可以使所有容器内多余的水分过滤后都能够定点集中排放。综上所述“安友高架桥轻量一体垂直绿化系统”应用新优势一是“轻量”：种植容器轻、钢结构总量轻、栽植基质轻。二是“一体”：集中排水管道使单个容器排水成为一体，低压灌溉管道使浇水给养自动一体。三是“耐老化”：新型材料的种植容器耐老化，钢托架隐藏在容器后部，不易锈蚀。因为有蓄水层，基质、养分不易流失。四是“安全”：重量减轻、结构不易锈蚀、容器耐老化都增加了系统的安全性。五是“新型”：种植容器的材料新、构造新、功能新、外形也新颖美观。六是“节约”：定点对植物进行滴灌并能收集雨水，中水利用，节约了水资源。自动浇灌，不用人员、车辆，节约了人力、物力。使用年限长，减少维护和更换成本，节约投资。2、方案应用实例2.1安徽高架桥垂直绿化安徽高架桥垂直绿化工程，于2012年7月完成，工期25天，绿化总长2700米。应用沿口绿化系统，容器型号：AYH系列、AHP系列，公共管网供水，全自动灌溉，滴灌形式，轻量混合营养土，植物：云南黄馨。(安徽高架桥垂直绿化)2.2昆明高架桥垂直绿化昆明高架桥垂直绿化工程，于2013年5月完成，工期30天，绿化总长2820米。应用沿口绿化系统，容器型号：AHP系列，储水车集中灌溉，半自动滴灌，轻量混合营养土，植物：三角梅。设计施工2013年6月，第一届南亚博览会在昆明召开，高架桥上盛开的三角梅为南亚博览会增添了不少色彩。尤其值得一提的是，在2014年初，昆明遭遇了几十年不遇的极度寒冷天气，这造成昆明的大量植物死亡。据统计，在同一路段，同一品种的植物因受到这种天气的影响死亡率达100%，而种植在安友种植容器里的同类植物存活率达95%以上，这充分体现了安友种植容器保温隔热的功能。这次事件中，安友高架桥垂直绿化系统得到了昆明园林局的肯定以及市领导的好评。(昆明高架桥垂直绿化)2.3武汉高架桥垂直绿化武汉高架桥垂直绿化工程，于2008年10月完成，工