新型绿化用结构土在大型主题公园中的应用

北京某大型文旅主题公园度假区内的绿化覆盖率超过40%，在有限的用地内共栽植乔灌木超过 50万株，绿化面积近4.8万㎡，草坪面积3.8万㎡，为使主题公园三季有花，四季常绿，在园林景观中绿化种植与硬质景观的结合十分紧密，植物根系生长与道路位置相重叠的情况不可避免，大部分园林植物在这种环境下不能健康生长，其寿命远低于在自然环境中的寿命。在我国，绿化工作往往注重对地上部分（园林植物）的投入，而对地下部分（土壤）的重要性却认识不足，该情况在硬质路面绿化中表现得更加突出。

1??工程概况和研究背景

北京某文旅主题公园项目标段二室外绿化面积约4.8万㎡，该区域种植池形式多样，且大部分区域狭小，最小种植池范围直径不到3?m。普通种植土若压实不密，易造成硬质铺装下的土壤压实度达不到要求而发生沉降；而若压实过密，又会影响植物根系发育生长。为保证植物的生长环境及路基稳定，在种植池与道路交接处使用了一种以一定粒径的碎石（花岗岩等）、粘壤土、水和土壤改良剂按比例均匀搅拌而成的混合物——结构土。这种结构土能达到混凝土、沥青、面层材料铺设的强度要求，且具备满足植物根系生长和空气交换所必要的大孔隙。在植物生长、根系发育过程中，结构土的内部空间特性还可避免根系对面层的破坏。

结构土这一概念最早于20世纪90年代由美国康奈尔大学提出并发展起来。在1998年，康奈尔大学城市园艺学院（Cornell University Urban Horticulture Institute）提出了关于结构土制作的全美行业标准。同时还推出了自有的认证品牌CU-SOIL（Cornell-University Construction Soil），并用于在纽约市街道景观中。虽然国外结构土技术已较成熟，但在我国还属于一门新技术，且我国土壤类型、立地条件和应用场景差异大，因此本文结合其在某文旅主题公园项目上的大量应用，总结了关键施工技术，研发了适宜我国应用的结构土技术。

2??绿色环保结构土技术施工要点

2.1??结构土的成分和配合比

本项目所使用结构土的成分（按干重比），包括100个单位干重的碎石，20~15个单位干重的粘壤土，0.035个单位干重的土壤改良剂和6.6~8个单位干重的水。

2.2??结构土的制备

北京某文旅主题公园项目中使用的结构土生产方法步骤为：（1）按比例在搅拌设施内的铺面表面进行结构土壤搅拌（不得在现场搅拌），使用前置式装载机或类似设备混合；（2）在铺面上散布厚200~300?mm的石料层，在石料层上均匀散布成比例的土壤粘合剂；（3）在石料层上均匀散布成比例量的粘壤土，一般为碎石重量的20%~25%；（4）在搅拌过程中调节土壤的肥沃程度和pH值；（5）在用铲车倒运的同时加水，对所有材料进行搅拌，直至达到一定的混合程度；（6）始终保持结构土充分稳定的含水量，在搅拌过程中及搅拌结束后对含水量进行测量与监控；（7）在成品制备完成后尽快装载加盖塑料布运至现场使用（图1），搅拌后的土壤中应不含搅拌前土壤中可能存在的土块。

图1??施工现场使用的结构土

2.3??现场准备

结构土施工前须保证现场具备施工条件，其技术准备包括：

（1）土壤回填前应检查周边墙体、路缘、基础和公共设施是否已施工完成，结构土壤不得作为地基支撑的现场原件进行施工；

（2）确认表面与地基已妥善平整和夯实；

（3）清理基坑中的所有碎屑、垃圾、瓦砾和其他异物，若有燃料、机油、混凝土泥浆或其他有害物应进行充分挖掘并消除，用经认可的填料填充超挖部分，并夯实至规定的地基夯实度；

（4）检查地基标高及压实度是否满足设计规范要求，确保地基与表面已夯实平整；

（5）检查结构土的材料，确保材料与样品一致；

（6）对相邻墙体、道路和公共设施进行保护，以防受填土工作损坏及污染；

（7）保证挖掘种植池的深度及宽度，对结构土回填区域做出标识。

2.4??结构土回填工艺

结构土标准种植详图如图2所示。

（b）

图2??结构土标准种植详图

（a）示意1；（b）示意2

本项目的结构土回填工艺主要分为以下3种 类型。

2.4.1??工作面较大区域的回填工艺

（1）根据坐标点测出结构土范围的控制线并标注完成标高（结构土回填深度应不超过1?m以保证植物根部有充分生长空间）；根据坐标点测出种植土范围控制线标注完成标高。

（2）按结构土和种植土范围安装木模板，高度不超过40?cm，在模板两侧分别用高度60?cm的钢筋固定间距，间距控制在30?cm，以保证结构土夯实时不外胀，保持结构土边线齐整。种植土区域的模板也按此法安装。

（3）在种植土区域回填30?cm厚种植土，夯击二遍使夯实密度达到85%，在结构土区域回填20~25?cm厚的结构土，用平板打夯机或冲击打夯机打夯8遍以上，使夯实密实度达到95%。

（4）提升2个区域的模板，重复第一步直至达到各自标高后在结构土上覆盖薄膜2层及绿网，浇筑彩色混凝土路面。水稳层施工时须将结构土外侧模板取出，在浇筑彩色混凝土前再取出种植土外侧的模板。施工完成后的结构土截面如图3所示。

图3??现场结构土截面

2.4.2??工作面狭窄区域的回填工艺

根据坐标点测出种植池区域的范围，外放1?m作为结构土的回填区域后，再按上述施工步骤完成施工。

2.4.3??单独有树池盖板区域的回填工艺

（1）根据乔木的直径选择钢模（图4），直径大于1?800?mm的采用 ?2?400的钢模，直径小于1?800?mm的乔木采用 ?2?000钢模。

图4??种植池所用钢模

（2）按乔木坐标点测出其种植位置，根据其直径外扩300?mm开挖种植池至所需标高，保证树穴深度达到1?500?mm后放置相应规格的钢模，再外扩1?000?mm（底部）并适当放坡，按放坡比例（1∶1.5）挖出结构土范围，进行回填。在钢筒周边继续进行回填，按每层200~250?mm厚分层夯实直至达到结构土标高（图5）。

图5??结构土回填与夯实

（3）回填种植土，抽出钢模。种植土也需要分层回填并夯实，每层厚约300?mm，夯实度为85%,回填至完成面标高后用挖机抽出钢模。

（4）树池周边结构土回填完成后。使用PE膜、遮阴网进行遮盖保护，以防水分蒸发导致土壤结块和不均匀沉降。

2.5??苗木种植

结构土壤铺设完成后，根据留置的土球位置进行苗木种植，种植完成后对空隙处回填普通种植土，硬质路面铺设完成后效果如图6所示。

图6??硬质路面铺设完成

3??结构土回填施工要点

（1）结构土须分层回填，每层厚200~250?mm，各层回填后夯实。

（2）结构土回填过程中须注意协调相关专业管线及基础作业，达到管线等预埋设施标高时应停止施工，待管线等预埋设施完成后再进行下层结构土壤 回填。

（3）结构土夯实至最大密实标准的95%后，现场取样进行压实度测试并提交检查报告，对机械不能压实的部位采用人工打夯机压实。

（4）对不需立即种植或铺装面层的结构土壤区域应做好现场保护，表面覆盖土工织物。对可能发生污染的部位先覆盖隔离塑料布再覆盖土工织物。

（5）单次回填结构土须保证在8?h内完成，施工时洒水保湿后进行养护。结构土养护时铺盖彩条布。

（6）同一种植池内的结构土可分2次回填。为确保回填质量，同一种植池内结构土的回填（从第1次回填开始至第2次回填结束），应在72?h内完成。

（7）夯实后的结构土应及时铺盖PE膜及遮阴 网，以防雨水冲刷及水分蒸发过快影响结构土质量。

（8）雨水冲刷不仅会破坏结构土的理化性质，含水率的变化还会改变结构土的最大密实度，使土体变得松软而无法夯实，故雨天不得施工。

（9）结构土临时堆场必要时应使用彩条布或油布遮盖，以免水分蒸发过多而影响结构土的性质和 质量。

（10）结构土破拆返工需要用到风镐等专用机械才能挖解结构土，难度极大且易对其他管线造成破 坏，故应做到尽量一次成型，避免返工。

（11）应根据实际需要安排生产。产品产出后应即刻运至现场并尽快使用，避免堆置时间过长而影响产品品质。如结构土需要临时堆场，应在底部铺设油布进行保护，防止污染。

4??结构土的技术特点

4.1??改善植物生长的土壤环境

结构土能改善植物生长的土壤环境，满足植物生长所需要的水、肥、气和空间。结构土的石块粒径在40~75?mm，能将石块之间的孔隙度控制在45%~55%，能提供足够空间满足植物根系生长和延长的需要，较大的孔隙率也有利于植物根系呼吸。结构土中25%左右的粘壤土填充在大粒径碎石块缝隙中，既能保证土壤疏松不被压实，还能为植物提供生长所需要的水分和养分。结构土能有效地解决硬质路面种植穴狭小的问题，使植物根系健康生长，提高景观效果。纽约一处结构土应用中发现，在结构土中的树木经17年生长与在附近草坪中（自然土壤）的同一品种树木的生长状态几乎一样。

4.2??满足承载要求并减少硬质路面破坏

传统硬质路面由于夯实度过高，且一般情况下越深处夯实度越高，导致植物根系向下生长困难，加上透水、透气性差，植物根系往往会往地面生长，拱起并破坏平整的硬质路面。而结构土只要保证施工合理，其承载力即可满足路面承载需求，且石块间缝隙也能为植物根系生长提供足够的空气、水和空间，因此植物根系一般就能在结构土缝隙中生长和延长，并向下生长，避免发生根系拱起路面现象。纽约的一处结构土应用中发现经过17年的生长，结构土中生长的树木未对硬质路面造成任何破坏。由于主题公园的硬质路面往往采用彩色混凝土一类的高价值路面，可大幅降低维护费用并有利于主题公园的形象。

4.3??提升海绵城市功能

结构土孔隙率高，还可作为雨水蓄积器，提升海绵城市功能。在100%最大压实情况下，其入渗率仍可达610?mm/h，而常规壤土在相同情况下，入渗率仅12.7?mm/h。根据上海迪士尼乐园结构土应用现场的观测，结构土的入渗率更是高达1?000?mm/h以上。证明结构土在下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时还可释放出蓄存的水并加以利用，不但能减少降雨时的路面积水，还能为植物生长提供充足的水分。

4.4??选材灵活，维护方便

在结构土原材料中，碎石骨料和粘壤土等原料可因地制宜，选材范围广。结构土技术符合AASHTO（美国公路及运输协会）行业标准荷载要求，其技术受土壤类型、地形、水文、施工场地面积等因素干扰小，能满足各种园林绿化植物生长和城市雨洪管理需求。与传统的硬质路面绿化相比，结构土虽建设成本高，但只要保证施工质量，后期几乎不需额外养护。结构土造价虽达约950元/m3（使用花岗岩），但仍大幅低于有类似功能的Silva Cell技术（约2?800元/m3） 的高昂建造费。从整个生命周期看，结构土不仅总体投入能低于传统硬质路面绿化，其生态效益也大幅提高，是一种可持续、绿色环保的绿化种植模式。

4.5??存在问题

（1）结构土的应用会增加前期的建设成本，其直接经济效益很难测算，因此除在与美国合作的大型文旅主题公园项目外，其应用推广尚有一定的难度。

（2）结构土施工工序较为复杂，施工不规范会直接影响结构土的夯实度和质量，进而影响未来硬质路面的承载力和植物的生长，因此形成系统的施工技术及相关规范与质量控制标准十分必要。