地下室頂板綠化荷載分析與優(yōu)化措施

李奇敏

（上海沃克景觀規(guī)劃設計有限公司福建公司，福建 福州 350001）

0 引言

現(xiàn)階段大面積的地下室頂板綠化已經(jīng)成為現(xiàn)代化住宅小區(qū)的標準配置，經(jīng)過精細設計的景觀小品也成為開發(fā)商的主要賣點之一[1]。

地下室頂板綠化施工與一般的景觀綠化施工有一定的區(qū)別，地下室頂板綠化施工是通過在頂板上覆蓋一定厚度的填土，然后在填土內(nèi)進行園林樹木的種植。地下室頂板上部綠化種植的實施過程中存在一項較為關鍵的問題，即地下室頂板的安全性問題[2-3]。一方面，綠化填土對地下室頂板施加較大的荷載，且綠化施工中出現(xiàn)的臨時土方堆載、施工機械荷載對地下室頂板也存在一定的影響[4]；另一方面，景觀綠化施工過程中的種植土荷載、植被層荷載以及綠化景觀設施荷載也是影響地下室頂板荷載的主要因素[5]。因此，地下室頂板綠化荷載的分析與研究對保證綠化施工時地下室結(jié)構(gòu)的安全性具有非常重要的意義。

本文通過對地下室頂板綠化施工全過程中的荷載分析，研究了各類荷載對地下室結(jié)構(gòu)的影響，總結(jié)出地下室頂板綠化設計及施工中減輕荷載的一些方法，以供地下室頂板景觀工程施工參考。

1 地下室頂板綠化景觀荷載分析

1.1 景觀施工荷載

地下室頂板綠化施工是在地下室結(jié)構(gòu)施工完成后進行的，需要在頂板上部進行覆土施工，為滿足綠化種植的要求，覆土厚度一般為1.0～1.4m。在景觀施工過程中需重點注意以下幾類荷載。

（1）土方或景觀設施的臨時堆載。在覆土過程中不可避免的會在地下室頂板進行臨時堆載，這部分荷載受土方堆載高度及景觀設施重量的影響較大。例如土方堆載高度越大，假山等景觀設施重量越大，地下室頂板受力越大。

（2）土方傾倒荷載。土方的傾倒荷載出現(xiàn)在土方車輛運輸過程中，卡車傾倒土方時會對頂板產(chǎn)生瞬時的沖擊荷載；這部分荷載的大小主要受到土方量的影響，運輸設備越大，土方量越多，傾倒時對地下室頂板的沖擊荷載就越大。

（3）施工機械荷載。景觀綠化施工過程中需要諸如挖機、吊車等施工設備的協(xié)助，在施工過程中施工設備對頂板存在較大的動荷載；施工機械荷載主要受到機械設備噸位的影響。

1.2 種植土荷載

地下室頂板的種植土主要以田園土為主，改良土及無機復合種植土的使用較少。田園土主要來自于農(nóng)耕土，具有價格低、取土方便、供貨量大及運輸方便的特點，因此使用較為廣泛；而改良土及無機復合種植土經(jīng)過添加肥料、輕質(zhì)骨料等人工合成材料，使其具有質(zhì)量輕、營養(yǎng)適中、排水通暢等優(yōu)勢，但價格較高，對大面積的地下室頂板填土而言適用性較低。

種植土的厚度根據(jù)草坪、灌木、喬木等生存要求一般不小于1.0m，對干旱少雨及寒冷地區(qū)種植土厚度應適當增加。首先，由于種植土在降雨或澆灌后，水量無法通過下滲的方式及時排除，造成種植土含水量增加，土的飽和重度比干燥時增加20%以上；其次，在局部位置由于景觀造型的需要，大型喬木經(jīng)常采用種植池或高土坡的方式進行種植，該部分的種植土厚度及荷載比一般區(qū)域增加30%～50%；因此，在綠化種植過程中需根據(jù)植物品種確定種植土的類型及厚度。

1.3 植被層荷載

植被層的選擇直接關系到綠化景觀設計的成功與否。根據(jù)景觀設計的要求，植物類型一般可以分為草坪、地被植物、攀援植物、大中小型灌木及喬木。綠化施工植被層的荷載首先需要考慮的是大型灌木及喬木的種植需要，一方面大型灌木及喬木的體型及質(zhì)量大，相應土球也較大，所需要的種植土厚度也大，對地下室頂板的載荷要求較高；其次，需要遵循適地種植的原則：我國南北區(qū)域溫差大、東西區(qū)域自然環(huán)境差異大，在綠化植被的選擇上需要充分考慮各個地區(qū)的生態(tài)特征。以紅楓種植為例，其在南方屬于小型喬木，種植荷載約為2.5～3.0kN/m2；而在北方則屬于大型灌木，種植荷載約為1.5～2.5kN/m2。因此，在綠化植被層選擇時應以主要植被層荷載的區(qū)域適用性問題為參考。

1.4 景觀設施荷載

綠化景觀設施是營造高品質(zhì)綠化工程的主要手段。景觀設施主要包括水景、假山、地面鋪裝、園林建筑、雕塑等，景觀設計時應充分考慮這部分荷載對地下室頂板的影響。與種植土荷載及植被層荷載不同，景觀設施的建造材料主要以混凝土、木制結(jié)構(gòu)、天然石材及金屬制品為主。這類材料密度大，單位體積質(zhì)量大，且主要以集中展示的方式存在于景觀工程中，因此對地下室頂板的影響較大。以地面水景為例，水池上部材料為磚砌墻體或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，外部以大理石、石板等作為裝飾，下部布置耐根刺防水層，整體構(gòu)造較為復雜，荷載較大。可見景觀設施荷載主要以集中荷載的形式作用于地下室頂板上，對地下室頂板的影響較大。

2 綠化景觀施工荷載的優(yōu)化措施

根據(jù)對地下室頂板綠化施工過程中荷載的分析可知，綠化荷載對地下室頂板結(jié)構(gòu)的作用是一個持續(xù)長時間的作用過程，在綠化設計、施工及維護階段均需要重視綠化荷載對地下室結(jié)構(gòu)的影響。通過對大量綠化施工項目的設計應用及實例分析，總結(jié)出地下室頂板綠化設計及施工中減輕荷載的一些方法，在滿足設計使用條件的前提下，盡可能減少綠化荷載對地下室頂板的影響，達到節(jié)約工程造價、提高結(jié)構(gòu)安全性的目的。

2.1 景觀施工的荷載優(yōu)化

景觀工程施工荷載是綠化施工荷載的重要來源。綠化施工階段應從以下幾個方面進行荷載措施的優(yōu)化。

（1）針對施工過程中出現(xiàn)的臨時堆載，應根據(jù)工程需要將土方或較重的綠化設施堆放在地下室外側(cè)，再采用小車將土方運至指定位置。當現(xiàn)場無合適的堆放場所時，可根據(jù)需要堆放在消防通道位置，且不宜堆載過高，應盡量平鋪以減少對地下結(jié)構(gòu)的影響。

（2）土方運輸應盡量選擇荷載較小的車輛，采取少量多次的運輸方式，土方傾倒時應減慢傾倒速度，增加傾倒時間，或采取分批次傾倒的方法，減小傾倒時沖擊荷載對頂板變形的影響。其次，在結(jié)構(gòu)頂板同一跨位置應盡可能避免多輛車同時傾倒，合理協(xié)調(diào)施工順序。

（3）滿足施工需求的情況下選擇小型施工機械設備，注意施工機械操作的規(guī)范性，杜絕吊裝掉落、挖機超挖等破壞頂板結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，盡可能減小機械荷載對地下室結(jié)構(gòu)的影響。

2.2 景觀材料的荷載優(yōu)化

景觀施工涉及到的材料種類較多，例如施工填土、建筑用材、路面鋪裝、雕塑用材等。

（1）在施工填土厚度要求較厚的區(qū)域，可采用改良土、無機復合種植土或與田園土互摻的種植方式，減輕頂板上部荷載，增強土體的透水透氣性；種植土鋪設可采用微地形的處理方式，在不同區(qū)域通過設置不同的覆土層厚度，滿足各類植物的種植要求；由于地下室結(jié)構(gòu)阻礙填土層的雨水下滲，應做好上部覆土的排水措施，降低土層飽和度，減小覆土荷載對地下室頂板的壓力。

（2）在建筑材料的使用上，輕質(zhì)混凝土材料具有質(zhì)量輕、耐火性能好、透氣性好的特點，可用于景觀工程中構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)施工中，且相比于傳統(tǒng)材料更加經(jīng)濟[6]；EPS具備泡沫板微閉孔等結(jié)構(gòu)特征，兼顧輕質(zhì)、抗摔、隔音、隔熱、抗老化性能以及成本低的特點，是較好的輕質(zhì)回填料；擠塑板具備較強的抗壓、抗沖擊性能，孔隙率較小、吸水率低、隔熱性能好，可降低地下室頂板荷載；由此可見，在建筑用材上采用輕型材料可緩解地下室頂板壓力[7]。典型的輕型建筑材料如圖1所示。

2.3 景觀布置的荷載優(yōu)化措施

（1）在地下室頂板綠化設計中不建議隨意布置綠化景觀設施，應選擇荷載較輕或?qū)Φ叵率翼敯搴奢d影響較小的景觀設施，諸如小型水景、輕鋼結(jié)構(gòu)或木結(jié)構(gòu)園林建筑等；灌木喬木群植時，因其荷載較大，可按地下室梁格分區(qū)布置，以確保相鄰板區(qū)內(nèi)荷載相近；

（2）景觀的布置應根據(jù)地下室的結(jié)構(gòu)選擇合適的地點，在梁柱位置可布置水景、假山、亭子等荷載較大的景觀，而在頂板的位置宜布置草地、低矮灌木等荷載較小的景觀。以園林建筑為例，可采用輕鋼代替鋼筋混凝土，也可采用波形瓦、玻璃鋼等減輕屋頂荷載。

（3）在景觀種植類型選擇上，不宜種植體量過大、根系發(fā)達、速生喬木。由于該類喬木荷載大、生長速度快，會造成地下室頂板荷載的持續(xù)增加[8]。同時，這部分喬木需要較厚的種植土層，故不宜采用。應采用高低搭配喬木、灌木及草坪為主，合理控制植物澆水及施肥次數(shù)并及時修剪，對植物生長后荷載的增加起到限制作用。

2.4 綠化景觀的使用管理

建立一套完整的綠化景觀管理制度，不僅關系到植物的成活率，還影響著景觀荷載。

（1）在植物的管理上，通過定期的適量澆水、施肥、除蟲、修剪，可以保證植物的成活率；

（2）對大型喬木灌木、草坪的修剪可以控制植物的生長速度，從而控制植物體量；

（3）應重點檢查地下室頂板覆土內(nèi)的排水管道，確保不被堵塞，以保證地面排水系統(tǒng)的通暢，從而控制地下室頂板上部荷載；

（4）應注重居住期間地下室上部大型車輛的管理工作，嚴格控制大型車輛在地下室頂板上停留，從而降低外部荷載對地下室頂板的影響。

3 結(jié)束語

綜上所述，地下室頂板綠化荷載的研究對指導地下室頂板綠化的設計及施工具有重要意義。本文通過對地下室頂板綠化荷載的分析，從荷載角度闡述了綠化施工及使用過程中產(chǎn)生的荷載對地下室頂板的影響。在此基礎上，從景觀施工、景觀材料、景觀布置及綠化景觀的使用管理四方面探討了減輕地下室頂板荷載的措施，以提高地下室頂板綠化施工的安全性及可靠性。