屋頂薄層綠化技術體系
隨著中國大規模的城市化進程，城市規模不斷擴大和城市人口不斷增加，建筑物越來越高，密度越來越大，形成大量高密度的“鋼筋水泥的森林”，而起著調節城市生態環境的綠化和水面則不斷被蠶食，結果導致城市生態環境的惡化，出現了“熱島效應”、“溫室效應”、大氣環境和水環境被嚴重污染等諸多環境問題。被稱為建筑的第五立面的屋頂，卻仍然是都市中的尚待開墾的“處女地”，處于一種被忽略、被遺忘的地位。一方面是城市綠化面積和水面面積被越來越多的高密度建筑物逐步蠶食，另一方面大量的屋頂卻仍然素面朝天，未被有效利用，這就是目前在城市建設上存在的一對矛盾。而被眾多生態環境專家、城市規劃專家，建筑設計專家所推崇的“屋頂綠化”則是一種既能兼顧到城市經濟建設發展的需要，同時又能很好地解決城市生態環境問題的雙贏甚至多贏的解決方案。
目前，國內幾個主要大中城市已經開始意識到城市生態環境建設的緊迫性，從政府的層面到市民的層面已經開始關注屋頂綠化的發展，如上海、北京、廣州、深圳、杭州、武漢、廈門等地政府都在研究屋頂綠化的建設和普及推廣工作。廣州市在2002年9月，由市建委、綠化委員會、市政園林局等單位出臺了關于屋頂綠化發展的政策，要求今后所有的新建建筑都必須進行屋頂的綠化美化，而且屋頂綠化與主體建筑的設計、施工、驗收同時進行，這使得廣州成為國內各城市中第一個推出屋頂綠化強制性政策的城市。據了解，廣州市的屋頂綠化工作目前處于試驗階段，通過部分試點工作，進行總結提高，最終形成規范性的屋頂綠化標準，然后在廣州市大規模推廣。上海綠化管理部門準備在今年修改有關綠化管理條例，將屋頂綠化納入管理條例的條款之中，通過強制立法大力推廣屋頂綠化；深圳市的有關部門也在醞釀類似的屋頂綠化政策。相信今后會有更多的城市陸續開展屋頂綠化的發展和普及推廣工作。
屋頂綠化的特殊性
屋頂綠化不同于地面上的一般綠化，其特殊性可以歸結為以下5點：
1）
屋頂綠化需要考慮建筑物的承重能力：在建筑物上種植植物，種植層的重量必須在建筑物的可容許荷載以內，否則的話，建筑物可能出現裂紋并引起屋頂漏水，嚴重的還可能會造成坍塌事故。
2）
屋頂綠化需要考慮快速排水：建筑結構層為非滲透層，雨水和綠化灑水必須盡快排出，如果屋面長期積水，輕則會造成植物爛根枯萎，重則可能會導致屋頂漏水。
3）
屋頂綠化需要保護建筑屋面和防水層：植物根系具有很強的穿透能力，如果不設法阻止植物根系破壞建筑屋面和防水層，就可能會造成防水層受損而影響其使用壽命，還可能造成屋頂漏水。
4）
屋頂綠化需要考慮項目完成后的日常維護保養：屋頂綠化不同于地面綠化，可能建在數層高樓房的屋頂，所以必須考慮后期的維護保養的問題，如定期澆水、修剪、除蟲和施肥等，例如較高樓層的屋頂綠化面積較大時，建議采用自動噴灑裝置或自動地中滴灌裝置；考慮到城市缺水的問題，還可以將屋頂綠化澆水系統與建筑物的中水系統或者雨水收集處理系統相連，用中水或者收集的雨水作為綠化澆灌用水，可以起到節約優質飲用水的作用。
5）
屋頂的種植環境比較惡劣：由于屋頂上日曬、風吹、水分過快蒸發、干旱等種植環境不同于地面，所以選擇植物品種時需要選擇喜日照、抗風性強、耐旱等耐候性強的植物品種。
（圖1）為屋頂薄層綠化方法的示意圖，由屋面開始，分別是防根系穿透層（簡稱防根層或隔根層）、架空排水板、過濾層、輕質人工培養土層和表面覆蓋層。屋頂薄層綠化技術體系充分考慮了屋頂綠化的特點，一方面大大減輕綠化種植層的重量和厚度，另一方面又很好地解決了綠化層排水、基質層的保水保肥、植物根系的呼吸和生長、屋頂防水層和屋面層保護等諸多困擾屋頂綠化發展的問題，是代表屋頂綠化未來發展方向的綜合性技術解決方案。該項技術是我們追蹤國際上屋頂綠化的最新技術潮流研究開發的、具有自主知識產權的屋頂綠化新技術。
屋頂薄層綠化技術
1．種植層薄層化輕量化技術
為了設法降低屋頂綠化種植層的重量和厚度，我們從兩方面進行了技術開發：
1）開發屋頂綠化專用人工輕質培養土（GT-I型）
分析了大量天然質料的特性，從中篩選出數種以最佳比例、經現代科學方法配制完成，富含植物生長所需的有機質和各種微量元素，不含任何普通土壤和牲畜糞便成分，是一種新型的、優質的無土栽培基質。經廣東省農業科學院土壤肥料研究所檢測，其干容重不到普通土壤（對比土樣）的四分之一（24%），濕容重也不到普通土壤（對比土樣）的一半（43%），是一種優良的輕質培養土；經檢測其持水量和陽離子代換量分別為57.31%和7.16cmol/kg，是普通土壤（對比土樣）的3.2倍（18.14%）和2.1倍（3.34cmol/kg），所以是一種保水能力和保肥能力極好的無土栽培基質。
GT-I型人工培養土中無機質天然質料占到70%以上（體積比），不會像以有機質為主的無土栽培基質隨著有機質的分解和吸收，種植層出現逐漸變薄導致根系裸露的現象，根系裸露會影響到花卉植物的生長。其質地疏松、不宜板結、具有優良的排水和透氣性能。可以作為屋頂綠化種植層基質使用，也可以作為土壤改良劑與當地普通土壤配合使用（如2:1或1:1的比例配比），這樣一方面大大改善普通土壤的保水保肥能力，防止土壤板結，增強其排水和透氣特性，還可以節約材料成本。
人工培養土由純天然質料構成，不含任何化學合成成分，是一種對環境友好的輕質培養基質，可以長久地多次使用，屋頂花園使用完了還可以作為大田的土壤改良劑繼續使用，不會污染環境及造成浪費。需要注意的是，由于輕質人工培養土質輕，干燥狀態下易于被風吹散，草坪等地被植物的根系可以保護其免被風吹起，灌木和樹木根部地表有裸露時，可以覆蓋2～3cm厚的GT-CL型表層覆蓋材料（一種經過特殊處理過的松樹皮顆粒，其粒徑為5～15mm），也可以直接覆蓋2～3cm厚的普通土壤。起到防止培養土顆粒被風吹起和表層美化的作用，同時還可以維持地表濕度，防止種植層內水份過快蒸發（見圖2）。
2）應用取代陶粒（或碎石）排水層的輕質薄層排水板
我們自主開發的輕質薄層架空排水板GT-DP-M28，已經獲國家專利局頒發專利證書。其結構采用蜂巢狀的設計，在保證最大限度的架空排水空間（約25升/m2）、實現高效快速排水的同時，擁有超強的耐踏壓強度（經過測試，常溫下其耐壓強度約為150噸/平方米）。每個單體尺寸較小（290x330mm），方便運輸；單體采用可相互組合連接的結構，在施工現場按照場地形狀和尺寸可以簡單快捷地連接成一體化的架空排水層，以防止可能出現的移位。其厚度僅28mm，每平方米重量僅為約3kg，實現了排水層的薄層化和輕量化。如果采用100～150mm的陶粒排水層，僅排水層自身的潤濕重量就達80～120公斤/平方米。（見圖3）
架空排水板將濕潤的綠化種植層與屋面隔開來，在種植層之下形成一空氣薄層，該空氣薄層均勻地分布于整個種植層培養基質的下方，一方面可以避免屋面長期出于過濕的狀態，另一方面還可以有效促進花卉植物根系的呼吸，有利于植物的生長。架空排水板可以根據需要很容易地切割以適應場地形狀的要求，具有良好的施工便利性；同時排水板既可以水平設置，也可以傾斜或豎向設置，可滿足各種不同施工場地的需求。材質為輕質塑料，使用完了廢棄的排水板還可作為廢舊塑料回收再利用，不會對環境造成污染。
2．屋頂綠化的排水
屋頂綠化的排水是一個很重要的問題，必須予以足夠的重視。我們在處理排水時，在整個種植層下部設有架空排水板層，保證經種植層滲透的雨水或綠化灑水可以快速地進入排水板架空層，隨屋面的排水坡流向屋面集水口，排入排水立管。集水口的處理有兩種做法（見圖4），左邊為推薦的集水口處理方法，其特點是屋頂綠化采用獨立于建筑物女兒墻的花壇式布局，在女兒墻與花壇檔墻之間預留檢修通道，可以定期檢查和清理集水口，以防止被樹葉、垃圾等異物堵塞。每個花壇應至少設置兩處排水口。如果不能采用獨立的花壇式種植，屋頂綠化需要將屋頂集水口置于種植區內時，建議采用圖4右邊所示集水口檢查井的方法，檢查井的蓋板可以打開，以便定期檢查和清理集水口，防止被樹葉及垃圾等異物堵塞，保證排水順暢。
3．建筑屋面和防水層的保護
我們知道植物根系具有很強的穿透能力，所以屋頂綠化必須要設法保護建筑屋面和防水層。一旦造成防水層破壞引起屋頂漏水，就會給頂層用戶的工作或生活造成很大困擾，而且維修工程非常繁雜，因為屋頂有漏水痕跡的地方，未必就是防水層破損的地方，所以需要將屋頂綠化全部拆除，尋找防水層破損位置進行修補或者重新作防水層。由此看來，屋頂綠化在技術上必須考慮保護建筑屋面和防水層。我們在建筑屋面之上、架空排水板之下設有一層防根層，以防止根系損傷屋面和防水層。目前國外最新的屋頂綠化技術是采用優質高性能的防根層，將綠化種植層直接設在建筑防水層之上，省去了屋面的保溫層和混凝土保護面層，這樣可以節省約80～140公斤/平方米屋面荷載，從而增加了綠化種植層的可容許重量，可以實現變化豐富的植物配植，建造美麗的“屋頂花園”。如果在建筑防水層之上直接作屋頂綠化，防水層必須采用安全性高、使用壽命長的防水層，并建議在建筑防水層之上鋪設兩層防根層，以提供足夠的安全保護。
4．屋頂薄層綠化方法與傳統屋頂綠化方法的比較
我們將屋頂薄層綠化方法與傳統的屋頂綠化方法進行了比較，比較結果參見圖5。可以看出由于采用保水性保肥性能優良的輕質人工培養土，種植基質層的厚度可以減少一半以上；由于人工培養土的濕容重約是普通土壤的1/2，所以單單種植基質層的重量就可以減少到四分之一以下。其次，由于采用架空排水板取代陶粒排水層，可以將排水層的重量由約100kg/平方米減少到3
kg/平方米，厚度由約100～150mm減少到28mm。再次，采用雙層防根系穿透保護層，可以省去屋面的保溫層和混凝土保護面層，又可以節省約80～140kg/平方米屋面荷載。這樣，傳統綠化如果種植層厚度為1240mm，重量為1540
kg/平方米的話，采用屋頂薄層綠化技術種植層厚度減小為430mm，重量減輕為235kg/平方米（注：圖示重量不包括種植植物部分重量），成功地實現了我們所追求的屋頂綠化的薄層化和輕量化。
綜上所述，屋頂薄層綠化技術不僅適用于新建建筑，也適合于現有建筑，特別是對于現有建筑，其屋頂可容許荷載一般為100～150kg/平方米，如果采用傳統的屋頂綠化方法，大部分現有建筑由于結構荷載的要求無法滿足而難以實施屋頂綠化，如果利用屋頂薄層綠化技術，這些現有建筑就可以輕松地披上“綠裝”，這樣就極大地拓展了屋頂綠化推廣和普及的范圍，為城市生態環境建設開辟了新的、更廣闊的空間
